(Tiểu luận) đề tài ứng dụng mạng cảm biến không dây trong sản xuất nông nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ & TRUYỀN THÔNG BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC: MẠNG CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Chiến Thắng Lớp : ĐTƯD K18A Sinh viên thực hiện: Tạ Việt Anh Nông Đức Duy Đồng Thị Hạnh Nguyễn Thị Trang VONGPHAKDY Phetsamone Thái Nguyên, tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các khái niệm 1.2.1 Mạng cảm biến không dây 1.2.2 Nông nghiệp thông minh 1.3 Mơ hình hệ thống 12 1.4 Các giao thức sử dụng 14 1.4.1 Wifi 14 1.4.2 Ethernet 15 1.4.3 SPI 16 CHƯƠNG 2: THỰC THI THIẾT KẾ 19 2.1 Mục tiêu thiết kế 19 2.2 Ngơn ngữ lập trình phần mềm phụ trợ 19 2.2.1 Ngơn ngữ lập trình C 19 2.2.2 Phần mềm biên dịch Arduino IDE 20 2.2.3 Phần mềm mô Proteus 28 2.2.4 Phần mềm thiết kế mạch điện tử Altium Design 29 2.2.5 Blynk 33 2.3 Thiết kế phần cứng 37 2.3.1 Sơ đồ khối 37 2.3.2 Linh kiện sử dụng .37 2.3.3 Sơ đồ nguyên lý 46 2.3.4 Sơ đồ mạch in 47 2.4 Thiết kế phần mềm 49 2.4.1 Lưu đồ thuật toán 49 2.4.2 Giải thuật 49 2.4.3 Mã nguồn chương trình 50 2.5 Kết 56 2.5.1 Hình ảnh sản phẩm thực tế 56 2.5.2 Hiển thị SmartPhone 57 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Mạng cảm biến khơng dây với nút cảm biến phân bố rải rác .8 Hình Các thành phần cấu trúc nút mạng cảm biến không dây .9 Hình Mơ hình hệ thống 12 Hình Mô t m ảt thiếếtộ b Masterị (B x ộ lý)ửđ cượkếết nôếi v ớithiếết bị Slave (Ngoại vi) sử dụng bus SPI 17 Hình Phần mềm Arduino……………………………………………………………21 Hình 2 Chu trình hoạt động chương trình 21 Hình Giao diện phần mềm lập trình Arduino 22 Hình Code ví dụ cài sẵn ứng dụng 23 Hình Lựa chọn kiểu board 24 Hình Lựa chọn cổng COM 25 Hình Giao diện cửa sổ Preferences phần mềm Arduino IDE 25 Hình Giao diện cửa sổ Board manager phần mềm Arduino IDE 26 Hình Giao diện cửa sổ chọn Board phần mềm Arduino IDE 26 Hình 10 Giao diện cửa sổ chọn cổng COM phần mềm Arduino IDE .27 Hình 11 Giao diện thơng báo nạp thành cơng code phần mềm Arduino IDE 27 Hình 12 Proteus Labcenter Electronics .28 Hình 13 Giao diện Proteus 29 Hình 14 Phần mềm Altium 30 Hình 15 Các bước tạo project 31 Hình 16 Các bước lưu project 31 Hình 17 Lưu project 32 Hình 18 Các bước để tạo sơ đồ nguyên lý 32 Hình 19 Các bước tạo sơ đồ mạch in 33 Hình 20 Blynk .34 Hình 21 Tạo tài khoản đăng nhập 34 Hình 22 Thiết lập tài khoản .35 Hình 23 Cài đặt 36 Hình 24 Sơ đồ khối hệ thống 37 Hình 25 NodeMCU V3 37 Hình 26 Sơ đồ chân nodeMCU V3 38 Hình 27 Arduino Nano V3.0 ATmega328P 39 Hình 28 Sơ đồ chân Arduino Nano V3.0 ATmega328P 40 Hình 29 Module Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT11 .41 Hình 30 Sơ đồ chân Module Cảm biến độ ẩm, nhiệt độ DHT11 41 Hình 31 Cảm biến độ ẩm đất 42 Hình 32 Module thu phát RF NRF24L01 2.4Ghz 43 Hình 33 Sơ đồ chân Module thu phát RF NRF24L01 2.4Ghz 43 Hình 34 Máy bơm mini 44 Hình 35 Module relay 45 Hình 36 Sơ đồ ngun lí cảm biến 46 Hình 37 Sơ đồ ngun lí nodegetway 47 Hình 38 Mạch in 48 Hình 39 Lưu đồ thuật tốn 49 Hình 40 Hình ảnh sản phẩm 56 Hình 41 Hiển thị smartphone 57 LỜI MỞ ĐẦU Ngày khoa học k} thuât~ngày phát triển, ứng dụng góp phần to lớn vào sống người, giới ngày môt~thay đổi, văn minh đại Sự phát triển k} thuât~điên~ tử tạo hàng loạt thiết bị với đăc~ điểm bât~như xác cao, tốc đô ~nhanh, gọn nh‚ Sự phát triển hệ thống mạng truyền liệu gắn kết giới lại với Tất phát triển yếu tố cần thiết cho hoạt đông~ người áp dụng vào lĩnh vực đời sống Ở Việt Nam trình áp dụng khoa học kĩ thuật vào đời sống Vốn lên từ nước có nơng nghiệp lạc hậu, tốn sức lao động, suất, sản lượng thấp nay, nhờ áp dụng khoa học kĩ thuật, nông nghiệp ổn định phát triển Cho thấy việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất nơng nghiệp cần thiết Dựa theo chủ trương áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất nơng nghiệp, nhóm em nghiên cứu thiết kế mơ hình ứng dụng mạng cảm biến không dây vào sản xuất nông nghiệp nhằm thu thập xác ảnh hưởng từ mơi trường qua điều khiển hệ thống bơm, chiếu sáng… tự động giúp nâng cao suất, giảm chi phí lao động PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ STT Họ Tên Nhiệm vụ Tạ Việt Anh Lập trình cho vi điều khiển Nông Đức Duy Thiết kế hệ thống phần cứng Đồng Thị Hạnh Tìm hiểu linh kiện công nghệ sử dụng Nguyễn Thị Trang Lên ý tưởng viết báo cáo Tìm hiểu cơng nghệ kết nối điểu VONGPHAKDY Phetsamone khiển app blynk Mức độ hoàn thành CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Nước ta trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước khơng phải mà loại bỏ nơng nghiệp dày truyền thống thay chủ lực nước nhà Ngồi ra, nghành nơng nghiệp nước ta có độ mở lớn với hàng loạt sản phẩm nông sản xuất nhiều nước vùng lãnh thổ giới Ngày với ứng dụng khoa học k} thuât~tiên tiến, giới ngày môt~thay đổi, văn minh đại Sự phát triển k} thuât~điên~ tử tạo hàng loạt thiết bị với đăc~ điểm bât~như xác cao, tốc đô ~ nhanh, gọn nh‚ yếu tố cần thiết cho hoạt đông~ người áp dụng vào nông nghiệp công nghiệp đạt hiêu~ cao.Điên~ tử trở thành môt~ngành công nghiêp~ đa nhiêm~ vụ Điên~ tử đáp ứng đŒi hỏi không ngừng tất lĩnh vực, đặc biệt phổ biến nông nghiệp Thực tế vườn nông nghiệp hay nông trại chăn nuôi nước ta cŒn sơ khai, sử dụng trang thiết bị thô sơ thủ cơng phải nhiều chi phí nhân cơng, dịch bệnh, thiên tai diễn nhiều dẫn đến hao hụt suất cho vườn nông nghiệp trang trại chăn nuôi Để hạn chế hậu nêu nâng cao xuất nông sản chúng em đưa giải pháp hệ thông giám sát môi trường thông minh Với liệu thu thập từ cảm biến sensor, giám sát 24/24 để biết tình trạng mơi trường ni trồng để có biện pháp khắc phục xử lý tức thời để có kết nông sản tốt đến người Hệ thống lấy việc giám sát làm chủ sử dụng nông trường trồng trọt, nông trại chăn nuôi gia súc gia cầm lắp đặt sử dụng Bên cạnh chức giám sát theo dõi thông số biến đổi mơi trường nơng nghiệp hệ thống dễ dàng cài đặt điều khiển cá hệ thống máy móc sử dụng nơng nghiệp, điều khiển tưới nước,… Hiện thị trường có nhiều sản phẩm có ứng dụng tương tự có độ xác cao, hệ thống liền mạch kèm với ứng dụng điều khiển thiết bị thông minh, nhiên giá cao không tùy biến