(Đồ án) điều khiển và giám sát hệ thống vườn thông minh bằng internet

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ h 2022 TÊN ĐỀ TÀI: Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet Người hướng dẫn: THS HOÀNG BÁ ĐẠI NGHĨA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH THAO 1811505120150 NGUYỄN LÂN DŨNG 1811505410207 NGUYỄN NGỌC DUY 1811505410108 Đà Nẵng, 06/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC h NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet Người hướng dẫn: THS HOÀNG BÁ ĐẠI NGHĨA Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH THAO 1811505120150 NGUYỄN LÂN DŨNG 1811505410207 NGUYỄN NGỌC DUY 1811505410108 Đà Nẵng, 06/2022 i h ii h iii TÓM TẮT Tên đề tài: Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH THAO NGUYỄN LÂN DŨNG NGUYỄN NGỌC DUY Mã SV: 1811505120150 Lớp: 18D3 1811505410207 Lớp: 18DT2 1811505410108 Lớp: 18DT1 Thời gian thực hiện: Từ ngày: 14/2/2022 đến ngày 29/05/2022 (15 tuần) h Từ thơng tin tìm hiểu việc trang bị hệ thống thông minh cho khu vườn nhằm kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm đồng thời cảnh báo chống trộm cần thiết, nhóm em thực đề tài “Thiết kế thi công hệ thống vườn thơng minh” nhằm mục đích thiết kế hệ thống theo dõi cảnh báo tình trạng hệ thống vườn gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, mở cửa thẻ từ RFID tăng tính bảo mật bảo vệ tài sản cho khu vườn tự động đáp ứng bơm lượng nước cần thiết ứng dụng công nghệ wifi Tức là, dựa vào giá trị cảm biến đo được, kết nối với wifi, gửi thông tin lên app điện thoại giúp người sử dụng theo dõi lúc nơi điều khiển từ xa có điều chỉnh định cần thiết Từ chức kể trên, nhóm thực mong muốn tạo điều kiện cho người làm vườn theo dõi điều khiển hệ thống từ xa Nội dung mà nhóm thực gồm: nghiên cứu cách tổng quan linh kiện liên quan sở lý thuyết bản, thiết kế xây dựng phần mềm, phần cứng Tiếp theo kiểm tra phần để xem tín hiệu phần cứng so với Server hay phần mềm so với Server, từ liên kết tạo thành hệ thống, từ phần mềm sang phần cứng ngược lại Đề tài nhóm em gồm chương: Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Kết luận iv NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Hoàng Bá Đại Nghĩa Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THANH THAO NGUYỄN LÂN DŨNG NGUYỄN NGỌC DUY Mã SV: 1811505120150 Lớp: 18D3 1811505410207 Lớp: 18DT2 1811505410108 Lớp: 18DT1 Tên đề tài: Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet Các số liệu, tài liệu ban đầu Sử dụng giao thức để truyền dẫn đồng hóa theo thời gian Sử dụng bo arduIno uno R3 làm board điều khiển Sử dụng cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm đất để lấy liệu Sử dụng thẻ RFID để đóng mở cửa, thêm thành viên xóa thành viên h Sử dụng modunle L298 để bật bắt máy bơm máy bơm phun sương Sử dụng Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU dùng để kết nối, thu thập liệu điều khiển qua sóng Wifi Sử dụng Android Studio tạo giao diện app điện thoại điều khiển thiết bị Những nội dung Tìm hiểu thiết kế chế tạo hệ thống giám sát điều khiển thiết bị vườn thông minh thông qua Webserver Chương 1: TỔNG QUAN Chương 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Kết luận Các sản phẩm dự kiến Hồn thành sản phẩm giám sát yêu cầu đề Báo cáo tổng kết đồ án tốt nghiệp v 5.Ngày giao đồ án: 14/02/2022 Ngày nộp đồ án: 29/05/2022 Đà Nẵng, ngày … tháng … năm 2022 GV HƯỚNG DẪN (ký ghi rõ họ tên) h vi LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy cô khoa Điện – Điện tử, quý Thầy cô thuộc môn Điện tử - Viễn Thông giảng dạy truyền đạt kiến thức chuyên ngành cho người thực đồ án thời gian vừa qua Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Hồng Bá Đại Nghĩa tận tình hướng dẫn trình thực đề tài tạo điều kiện thuận lợi cho người thực đồ án để thực hoàn thành tốt đề tài Cảm ơn bạn lớp trao đổi, góp ý để người thực hoàn thành đề tài cách tốt đẹp thời gian Mặc dù có nhiều cố gắng nỗ lực trình thực hiện, kiến thức khả thân cịn nhiều hạn chế nên q trình thực đề tài tránh khỏi sai phạm, thiếu sót…Rất mong nhận góp ý dẫn từ nơi quý thầy cô bạn sinh viên Xin chân thành cảm ơn! h vii CAM ĐOAN Đề tài nhóm em tự thực hiện, cam đoan đồ nhóm thực hướng dẫn THS Hoàng Bá Đại Nghĩa, dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Những thơng tin, ghi chú, số liệu, hình ảnh đề tài ghi tên nguồn gốc rõ ràng Chúng em cam đoan lời thật trung thực, có phát giác nhóm xin chịu trách nhiệm Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực {Chữ ký người hướng dẫn} {Chữ ký, họ tên sinh viên} Nguyễn Thanh Thao Nguyễn Lân Dũng Nguyễn Lân Dũng h viii MỤC LỤC Nhận xét người hướng dẫn ii Nhận xét người phản biện iii TÓM TẮT .iv NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .v LỜI CẢM ƠN vii CAM ĐOAN viii MỤC LỤC ix DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH xii CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan khu vườn 1.1.1 Lựa chọn trồng h 1.1.2 Không gian 1.1.3 Ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm .4 1.1.4 Độ ph đất 1.1.5 Các loại nước tưới 1.1.6 Các loại phân 1.2 Tổng quan công nghệ .8 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại chuẩn truyền thông WiFi .9 1.2.3 Ưu nhược điểm chuẩn không dây IEEE 802.11 1.3 Tổng quan MQTT 10 1.3.1 Giới thiệu .10 1.3.2 Cách hoạt động MQTT 10 1.4 Các chuẩn giao tiếp 12 1.4.1 Chuẩn giao tiếp UART 12 ix Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet EEPROM.write(1,ngt); EEPROM.write(2,trt); EEPROM.write(3,cht); EEPROM.write(4,dvt); ngd=EEPROM.read(1); trd=EEPROM.read(2); chd=EEPROM.read(3); dvd=EEPROM.read(4); the2=ngd*65536*256 + trd*65536 + chd*256 + dvd; // Serial.print("the //xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx // 2:"); Serial.println(the2); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" THANH CONG ");// hien thi chuoi tren LCD h tt_mo=0; chay=0; tt_them=0; delay(2000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD } servo_dong(); } } } void xoa_the_tu() { Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 74 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet if (mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { if ( mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) { uidDec = 0; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) // 0x20 // 0010 0000 = 2^8 = 256 { uidDecTemp = mfrc522.uid.uidByte[i]; uidDec = uidDec*256+uidDecTemp; } if(uidDec==4044199449) cung khong xoa duoc // neu the2 chua duoc them hoac uid la the chu { lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD h lcd.print(" K XOA THE CHU ");// hien thi chuoi tren LCD tt_mo=0; chay=0; tt_them=0; delay(1000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD } if(the2==0) // neu the2 chua duoc them hoac uid la the chu cung khong xoa duoc { lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" CHUA THEM THE ");// hien thi chuoi tren LCD tt_mo=0; Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 75 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet chay=0; tt_them=0; delay(1000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD } else // nguoc lai { EEPROM.write(1,0); EEPROM.write(2,0); EEPROM.write(3,0); EEPROM.write(4,0); ngd=EEPROM.read(1); trd=EEPROM.read(2); h chd=EEPROM.read(3); dvd=EEPROM.read(4); the2=ngd*65536*256 + trd*65536 + chd*256 + dvd; lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" THANH CONG ");// hien thi chuoi tren LCD tt_mo=0; chay=0; tt_them=0; delay(1000); lcd.setCursor(0,0); //dinh vi toa tren LCD lcd.print(" MOI QUET THE ");// hien thi chuoi tren LCD } Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 76 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet servo_dong(); } } } void kiem_tra_nn_them() { if(digitalRead(nn)==0) // co nhan khong { delay(20); // chong doi nut nhan if(digitalRead(nn)==0) // nhan { if(tt_mo==1) h { tt_them=tt_them+1; if(tt_them>2) tt_them=0; } else { tt_tay++; if(tt_tay>1) tt_tay=0; ttps=0; ttmb=0; if(tt_tay==1) else esp.print("a1."); esp.print("a2."); } Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 77 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet while(digitalRead(nn)==0); // cho nha phim } } } void kiem_tra_nn_mb() { if(digitalRead(nmb)==0) // co nhan khong { delay(20); // chong doi nut nhan if(digitalRead(nmb)==0) // nhan { tt_mb++; if(tt_mb>1) tt_mb=0; h while(digitalRead(nmb)==0); // cho nha phim } } } void kiem_tra_nn_ps() { if(digitalRead(nps)==0) // co nhan khong { delay(20); // chong doi nut nhan if(digitalRead(nps)==0) // nhan { tt_ps++; Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 78 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet if(tt_ps>1) tt_ps=0; while(digitalRead(nps)==0); // cho nha phim } } } Chương trình vi điều khiển ESP8266 Node MCU #include #include #include #include SoftwareSerial esp(12,14); const char* ssid = "Violet"; h const char* password = "0977827722"; const char* mqtt_server = "driver.cloudmqtt.com"; const char *mqtt_user = "afkyhght"; const char *mqtt_pass = "IddjgtrU7PHN"; char data,chay,l; char dl[16]=""; int nd,da,ctt; WiFiClient espClient; PubSubClient client(espClient); char msg[50]; Sv: Nguyễn Thanh thao, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Ngọc Duy Hướng dẫn: Ths Hoàng Bá Đại Nghĩa 79 Điều khiển giám sát hệ thống vườn thông minh Internet String DEN,CT,MB,PS; int ttden,ttct,ttmb,ttps; int tct,tden,tmb,tps; void setup() { Serial.begin(9600); esp.begin(9600); Wire.begin(); setup_wifi(); pinMode(16,OUTPUT); digitalWrite(16,HIGH); delay(500); digitalWrite(16,LOW); delay(500); h digitalWrite(16,HIGH); delay(500); digitalWrite(16,LOW); delay(500); digitalWrite(16,HIGH); delay(500); digitalWrite(16,LOW); delay(500); client.setServer(mqtt_server, 18793); client.setCallback(callback); reconnect(); for(l=0;l