Thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát chất lượng môi trường nước

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DUY TÂN  -  Lê Phú Thiện THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đà Nẵng, 2/6/2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC DUY TÂN  -  MSSV: LÊ PHÚ THIỆN 23211611284 THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MƠI TRƯỜNG NƯỚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Người hướng dẫn: Th.s Trương Văn Trương Đà Nẵng, 2/6/2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án cơng trình nghiên cứu riêng thân hướng dẫn Th.S Trương Văn Trương Những nhận định nêu đồ án kết từ nghiên cứu trực tiếp, nghiêm túc, độc lập thân dựa vào sở tìm kiếm, hiểu biết nghiên cứu tài liệu khoa học hay dịch khác công bố Đồ án giúp đảm bảo tính khách quan, trung thực khoa học Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường đại học Duy Tân không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023 Người cam đoan Lê Phú Thiện NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023 Giảng viên hướng dẫn Th.s Trương Văn Trương LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Trương Văn Trương giúp em nhiều trình thực đồ án Cùng với thầy, cơ, giảng viên khác dìu dắt em suốt năm học vừa qua Và lời cám ơn chân thành giành cho gia đình người thân ni dạy tạo điều kiện cho em có ngày hơm Trong q trình thực đồ án, giúp đỡ tận tình thầy em tìm hiểu tiếp thu nhiều kiến thức giúp em nhiều trình học tập làm việc tương lai: tiếp xúc với Atmega328P, LoRa, Module sensor thi công mạch in, Trong trình thực đồ án em chưa có nhiều kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận góp ý thầy (cơ) để hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy (cơ) q trình thực để em hồn thành tốt đồ án Sinh viên thực Lê Phú Thiện MỤC LỤ LỜI CAM ĐOAN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .2 1.2 MỤC TIÊU 1.3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ IOT 2.2 GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC LORA 2.2.1 LoRa ? 2.2.2 Nguyên lý hoạt động LoRa 2.2.3 Tìm hiểu LoRaWan .8 2.3 CÁC MODULE ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI 10 2.3.1 Cảm biến độ pH (SKU SEN0161) 10 2.3.2 Cảm biến độ hòa tan chất rắn TDS (SKU SEN0244) 11 2.3.2.1 Thông số kỹ thuật 12 2.3.2.2 Ký hiệu chân cách nối dây 12 2.3.2.3 Lưu ý sử dụng 13 2.3.3 Cảm biến độ đục SKU SEN0189 13 2.3.3.1 Ký hiệu chân cách nối dây 13 2.3.3.2 Thông số kỹ thuật 14 2.3.4 Màn hình LCD 15 2.3.4.1 Giới thiệu sơ lược LCD thư viện điều khiển LCD .15 2.3.4.2 Cấu tạo thông số kỹ thuật 15 2.3.5 Module LoRa Ra-02 SX1278 16 2.3.5.1 Cơ sở lý thuyết 16 2.3.5.2 Thông số kỹ thuật 16 2.3.6 Giới thiệu Atmega 328P 17 2.3.6.1 Bộ xử lí trung tâm Atmega 328P 17 2.3.6.2 Thông số kỹ thuật: 18 2.3.7 Wifi LoRa 32 18 2.3.7.1 Giới thiệu WiFi LoRa 32 18 2.3.7.2 Thông số kỹ thuật : 19 2.3.8 IC ASM1117 19 2.3.8.1 Lý Thuyết 19 2.3.8.2 Sơ đồ chân 19 2.3.8.3 Thông số kỹ thuật 20 2.3.9 IC 7805 21 2.3.9.1 Lý thuyết 21 2.3.9.2 Sơ đồ chân 21 2.3.10 Module CP 2102 .22 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG .24 3.1 PHẦN CỨNG HỆ THỐNG .24 3.1.1 Sơ đồ khối hệ thống .24 3.1.2 Mạch hệ thống .25 3.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý 25 3.1.1.2 Mạch layout sau hoàn thiện 26 3.2 PHẦN MỀM HỆ THỐNG .27 3.2.1 Thiết kế chương trình hệ thống 27 3.2.1.1 Chương trình mạch 27 3.2.1.2 Chương trình ESP32 28 3.2.2 Thiết kế phần mềm quản lý trạm chủ 29 3.2.2.1 Giới thiệu phần mềm Blynk 29 3.2.2.2 Thiết kế phần mềm quản lí Internet (Blynk) 29 3.3 Q TRÌNH THI CƠNG HỆ THỐNG 31 3.3.1 Mạch Layout hoàn thiện 31 3.3.2 Mạch sau hàn gắn linh kiện 31 3.3.3 Đi dây cho mạch 32 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 KẾT QUẢ VÀ KIỂM THỬ .33 4.1.1 Kết 33 4.1.1.1 Mạch sau hồn thiện .33 4.1.2 Kiểm thử 34 4.1.2.1 Kiểm thử theo khoảng cách truyền: 34 4.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 36 4.2.1 Đánh giá bảng thực nghiệm .36 4.2.1.1 Cảm biến độ đục .36 4.2.1.2 Cảm biến TDS 37 4.2.1.3 Cảm biến pH 38 4.2.2 Ưu điểm 39 4.2.3 Nhược điểm 39 4.2.2 Ứng dụng .39 4.3 NHẬT KÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .40 KẾT LUẬN 41 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO .43 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 1: Hệ thống quan trắc nước CENTIC Hình 2: Hệ thống quan trắc hồ Hàm Nghi Đà Nẵng .3 Y Hình IOT gì? Hình 2 LoRa gì? Hình Cảm biến độ pH SKU SEN0161 10 Hình Cảm biến độ hòa tan chất rắn TDS SKU SEN0244 .12 Hình Cảm biến độ đục nước SKU SEN0189 14 Hình Màn hình LCD .15 Hình Module LoRa Ra-02 SX1278 433M 16 Hình Sơ đồ chân Atmega 328 17 Hình 10 Module ESP32 Heltec 18 Hình 11 Sơ đồ chân module ESP32 Heltec 19 Hình 12 Sơ đồ chân ASM1117 19 Hình 2.13 Sơ đồ chân IC 7805 21 Hình 2.14 Module CP2102 22 Hình Sơ đồ khối hệ thống đề xuất 19 Hình Sơ đồ ngun lí 20 Hình 3 Layout mạch .21 Hình Lưu đồ thuật tốn mạch 22 Hình Lưu đồ thuật toán ESP32 .23 Hình Các thơng số Blynk 25 Hình Mạch Layout sau in 26 Hình Mạch Layout sau hàn gắn gắn linh kiện 26 Hình Tiến hành dây cho khối cảm biến Hình 3.10 Mạch sau hoàn thiện .27 Hình Vị trí khoảng cách kiểm thử 28 Hình Biểu đố gói nhận gói ESP32 LoRa theo khoảng cách truyền.29 Hình Giá trị RSSI theo khoảng cách khác 29 DANH MỤC B Y Bảng 1: Đánh giá cảm biến độ đục 30 Bảng 2: Đánh giá cảm biến TDS 31 Bảng 3: Đánh giá cảm biến pH 32 Bảng 4: Nhật ký thực đề tài 34