(Tiểu luận) đề tài thiết kế bộ điều khiển hệ thống tưới cây qua smartphone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY QUA SMARTPHONE” Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN HỒI GIANG Sinh viên thực : Lớp Khố Hệ NGUYỄN TUẤN ANH : : : K21 - ĐT2 2018 - 2022 CHÍNH QUY Hà Nội, tháng / 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: “THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY QUA SMARTPHONE” Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN HOÀI GIANG Sinh viên thực : NGUYỄN TUẤN ANH Lớp : K21-ĐT2 Khoá : 2018 - 2022 Hệ : CHÍNH QUY Hà Nội, tháng / 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN Độc lập - Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Họ tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Anh Mã SV: 18A12010077 Lớp: K21-ĐT2 Khoá: (2018 - 2022) Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông Hệ đào tạo: ĐHCQ 1/ Tên đồ án tốt nghiệp: “THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY QUA SMARTPHONE” 2/ Nội dung chính: Tìm hiểu tham khảo tài liệu, giáo trình nghiên cứu liên quan đến chủ đề, nội dung để tài Thiết kế cho đề tài Tìm hiểu linh kiện liên quan đến thiết bị phục vụ đề tài Thiết kế phần cứng, phần mềm cho hệ thống Chạy thử ,đưa kết kết luận sản phẩm Viết báo cáo thực 3/ Cơ sở liệu ban đầu: Tài liệu liên quan đến lập trình, cấu kiện điện tử truyền dẫn thơng tin 4/ Ngày giao : ……………… 5/ Ngày nộp: ……………… TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên người hướng dẫn: Thầy Nguyễn Hoài Giang HH/HV: Tiến sĩ Họ tên sinh viên: Nguyễn Tuấn Anh Lớp: K21-ĐT2 Khóa: 2018 – 2022 Hệ: ĐHCQ Ngành học: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông 1/Tên đề tài tốt nghiệp: “THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY QUA SMARTPHONE” 2/Nhận xét: a Tinh thần, thái độ làm việc khả sáng tạo: b Về nội dung đồ án: Đánh giá (điểm đồ án): Hà Nội, ngày tháng năm Người nhận xét (Ký ghi rõ họ, tên) MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghệ kết nối phát triển , điều cần nhắc đến hiển nhiên Wifi – công nghệ kết nối khơng dây phổ biến Cũng tính phổ biến dạng kết nối mà tên Wifi thường bị lạm dụng để kết nối khơng dây nói chung Lí mà kết nối Wifi ưa chuộng đơn giản khả hoạt động hiệu phạm vi vài chục đến vài trăm mét mạng WLAN Và thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa nay, việc phát minh chế tạo thiết bị thơng minh có khả điều khiển từ xa quan tâm hữu ích cho sống hàng ngày Vì mục tiêu cơng nghệ đại hóa ngày phát triển, em định làm đồ án “Thiết kế điều khiển hệ thống tưới tự động qua smartphone” Đề tài em ngồi việc điều khiển thiết bị tưới giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất Khi sản phẩm hồn thành nắm bắt thông số nhiệt độ, độ ẩm cây, điều khiển hệ thống tưới tự động bán tự động Như vậy, dù nơi có internet giám sát điều khiển thiết bị kết nối với module điều khiển Sản phẩm sau hoàn thành giúp ta kiểm sốt độ ẩm đất cho cảnh nhà xa, tự động tưới ẩm đất ta bận việc Mục tiêu đê tài - Tiếp nhận tín từ cảm biến điều khiển thiết bị - Có chức giám sát điều khiển từ xa qua internet sử dụng điện thoại - Hiển thị số liệu nhiệt độ, độ ẩm lên điện thoại - Điều khiển online offline hệ thống tưới Nội dung đê tài Tìm hiểu tham khảo tài liệu, giáo trình nghiên cứu liên quan đến chủ đề, nội dung để tài - Thiết kế cho đề tài - Tìm hiểu linh kiện liên quan đến thiết bị phục vụ đề tài - Thiết kế phần cứng, phần mềm cho hệ thống - Chạy thử ,đưa kết kết luận sản phẩm - Viết báo cáo thực Giới hạn - Kích thước mơ hình - Sử dụng KIT NodeMCU ESP8266 - Tập trung vào thiết bị điều khiển trung tâm - Sử dụng tảng có sẵn thư viện mở để phát triển sản phẩm Phạm vi ứng dụng Đề tài mơ hình thu nhỏ, nhiên ứng dụng rộng rãi môi trường khác nhà ở, nhà xưởng, nhà kính, sản xuất sinh hoạt LỜI CẢM ƠN Để đề tài hoàn thành thời gian yêu cầu nhà trường Khoa đạt kết không nỗ lực thân mà cịn có giúp đỡ từ thầy cô bạn sinh viên khoảng thời gian khó khăn dịch bệnh gây ảnh hưởng đến sống lẫn việc học tập Em xin chân thành cảm ơn: Sự dẫn góp ý thầy NGUYỄN HOÀI GIANG Cảm ơn thầy nhiệt tình cung cấp thơng tin hướng dẫn hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục số nhược điểm báo cáo Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế sinh viên, đồ án tránh thiếu sót em mong nhận thơng cảm, bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Sinh viên thực : NGUYỄN TUẤN ANH MỤC LỤC MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 1.1 Công nghệ wifi .16 1.1.1 Khái quát chung wifi .16 1.1.2 Các chuẩn kết nối wifi .17 1.2 Giao thức MQTT 20 1.2.1 Giới thiệu .20 1.2.2 Kiến trúc 20 1.2.3 Ưu điểm 21 1.3.4 Ứng dụng .22 1.3 Nền tảng Blynk 23 1.3.1 Giới thiệu Blynk 23 1.3.2 Cách hoạt động Blynk 24 1.3.3 Đặc tính 25 1.3.4 Thiết bị 26 1.4 Kết luận chương 27 CHƯƠNG : KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ TỔNG QUÁT 28 2.1 Yêu cầu toán 28 2.2 Khảo sát sản phẩm .28 2.2.1 Chức sản phẩm 28 2.2.2 So sánh sản phẩm chức thị trường .28 2.3 Thiết kế tổng thể 29 2.3.1 Sơ đồ khối 29 2.3.2 Chuẩn kết nối thiết bị 30 2.3.3 Đưa tình sử dụng thiết bị 31 2.4 Lựa chọn linh kiện 31 2.4.1 Esp 8266 31 2.4.2 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 .34 2.4.3 Cảm biến độ ẩm đất 36 2.4.4 Relay 5V .38 2.4.5 Bơm 5VDC 40 2.5 Kết luận chương 41 CHƯƠNG TRIỂN KHAI 42 3.1 Thi công phần cứng .42 3.1.1 Nguyên lý hoạt động: 42 3.1.2 Chế độ điều khiển: 43 3.2 Lập trình phần mềm .45 3.3 Nạp code vào esp 8266 Arduino IDE 47 3.4 Thiết lập blynk máy tính điện thoại 49 3.4.1 Thiết lập blynk sever 49 3.4.2 Thiết lập điện thoại .50 3.5 Chạy thử sản phẩm kết thu 51 3.6 Kết luận chương 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 56 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂ Hình 1.1: Minh họa vùng phủ sóng wifi xung quanh Router 14 Hình 1.4: Mơ hình kiến trúc MQTT 18 Hình 1.5: App blink điện thoại 21 Hình 1.6: Ba phần hệ thống blynk .22 Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống kết nối qua tảng blynk .24 Hình 2.2: Sơ đồ thiết kế tổng thể hệ thống .26 Hình 2.3: Các phiên ESP8266 29 Hình 2.4: Sơ đồ chân esp 8266 .30 Hình 2.5: Cảm biến DHT11 32 Hình 2.6: Mạch cảm biến DHT11 32 Hình 2.7: Cảm biến độ ẩm đất 33 Hình 2.10: Module Relay kênh 5V 36 Hình 3.1: Nguyên lý hoạt dộng .39 Hình 3.3: Sơ đồ giải thuật chế độ trực tiếp 41 Hình 3.4: Sơ đồ giải thuật chế độ gián tiếp 42 Hình 3.5: Lưu đồ điều khiển thiết bị 43 Hình 3.6: Lưu đồ chương trình Arduino IDE 45 Hình 3.7: Code Arduino IDE 46 Hình 3.8: Thiết lập chức server blynk 46 Hình 3.9: Thiết lập mục cho phần lập trình 47 Hình 3.11 :Hình ảnh sản phẩm thực tế 48 Bảng 1.2: So sánh chuẩn wifi 17 Bảng 2.1: So sánh sản phẩm chức thị trường 25 Bảng 2.8: Mô tả pin module .34 Bảng 2.9: Kết nối linh kiện 35 Bảng 3.13: Số liệu đo đạc .49 DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Wifi Wireless Fidelity : mạng không dây IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers: hiệp hội nghề nghiệp tổ chức toàn cầu IoT IDE NodeMCU