(Tiểu luận) xây dựng hệ thống tưới tự động dựa trên độ ẩm đất, nhiệtđộ và theo dõi từ xa thông qua điện thoại di động có tíchhợp hẹn giờ và điều khiển bằng giọng nói

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC XÂY DỰNG CÁC HỆ THỐNG NHÚNG Đề tài: XÂY DỰNG HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG DỰA TRÊN ĐỘ ẨM ĐẤT, NHIỆT ĐỘ VÀ THEO DÕI TỪ XA THÔNG QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG CĨ TÍCH HỢP HẸN GIỜ VÀ ĐIỀU KHIỂN BẰNG GIỌNG NĨI THƠNG QUA TRỢ LÝ ẢO GOOGLE Chun ngành: CƠNG NGHỆ PHẦN MỀM NHĨM Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Trọng Kiên SV thực hiện: LÊ MẬU ANH ĐỨC TRẦN NHẬT QUÂN ĐỖ ĐỨC HẬU PHẠM MINH MẠNH NGUYỄN ĐỨC THỊNH LÊ VIẾT TRÍ LÊ THÀNH TRUNG N19DCCN038 N19DCCN153 N19DCCN053 N19DCCN107 N19DCCN196 N19DCCN208 N19DCCN216 TP HỒ CHÍ MINH - 05/2023 Mục lục Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu tổng quan IoT 1.2 Mục tiêu ý tưởng đề tài 1.3 Sơ đồ khối hệ thống nguyên lý hoạt động hệ thống Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 2.1 Lập bảng liệu 11 2.2 Thiết kế sơ đồ mạch điện 13 Chương 3: MƠ HÌNH GIỌNG NÓI .13 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .14 Kết đạt được: 14 Đề xuất hướng phát triển: .14 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến “Học viện Cơng nghệ Bưu viễn thông” đưa môn học Xây dựng hệ thống nhúng vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên môn - thầy giáo Nguyễn Trọng Kiên dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học Xây dựng hệ thống nhúng, chúng em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức quý báu, hành trang để chúng em vững bước sau Bộ môn Xây dựng hệ thống nhúng môn học thú vị, vô bổ ích có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn sinh viên Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng em cố gắng chắn báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong thầy xem xét góp ý để báo cáo nhóm 03 chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn NHĨM 03 Lời mở đầu Nền nơng nghiệp nước ta có bước phát triển chưa có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách chủ quan, không đảm bảo yêu cầu Có thể nói nơng học, ngồi kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước tăng thời gian quang hợp khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo sinh trưởng phát triển bình thường, tưới tưới đủ theo yêu cầu nông học trồng không chịu sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất hiệu cao Hệ thống tưới nước tự động kết hợp theo dõi từ xa thông qua điện thoại hệ thống thiết bị phụ trợ tốt đáp ứng theo nhu cầu sinh trưởng trồng, ứng dụng rộng nước phát triển Hệ thống tưới nước tự động kết hợp theo dõi từ xa hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động chi phí nhân cơng, vốn phát triển nhiều nước giới Tuy nhiên, Việt Nam vài ba năm trở lại đây, việc tận dụng hệ thống trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước trở nên phổ biến với người nông dân nông thơn với q trình đại hố, cơng nghiệp hố nơng thơn chưa dám mạnh dạng đưa vào sử dụng chi phí cao Nắm bắt nhu cầu cấp thiết mong muốn góp chút cơng sức làm giảm bớt gánh nặng cho người làm nơng, nhóm định chọn: “Xây dựng hệ thống tưới tự động dựa độ ẩm đất, nhiệt độ theo dõi từ xa thông qua điện thoại di động có tích hợp hẹn điều khiển giọng nói thơng qua trợ lý ảo Google” để làm đề tài báo cáo nhóm Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu tổng quan IoT Thuật ngữ Internet of things (viết tắt IoT) hiểu cách đơn giản mạng lưới vạn vật kết nối với thông qua Internet Chúng bao gồm đồ vật, người cung cấp định danh riêng tất có khả truyền tải hay trao đổi thông tin hay liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử quan trọng có mặt Internet Nói đơn giản IoT tập hợp thiết bị có khả kết nối thứ lại với với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc Có thể nói IoT có mặt hầu hết lĩnh vực đời sống từ văn hóa, du lịch, giáo dục, y học, truyền thơng,…Tất lĩnh vực ứng dụng từ thành tựu IoT Như trước muốn thơng tin liên lạc với khơng cịn cách khác viết thư truyền thư thơng qua người giao nhận Cịn thơng qua thiết bị thơng minh, chúng kết nối với thông qua hệ thống wifi, 3G hay ứng dụng riêng hãng Chưa đầy 10s gửi tin nhắn đến người hay nhiều người khác Bên cạnh cịn có nhiều ứng dụng khác như:  Quản lý mơi trường  Quản lý hệ thống máy móc  Hệ thống mua sắm trực tuyến  Hệ thống kiểm sốt an ninh  Nhà thơng minh  Ứng dụng quản lý tồn thiết bị cá nhân thơng qua việc động 1.2 Mục tiêu ý tưởng đề tài Về lý thuyết: Đọc giá trị độ ẩm đất từ chân A0 NodeMCU hiển thị Blynk chức Value Display (V1) chuyển giai đo % Đọc giá trị nhiệt độ độ ẩm khơng khí từ chân D1 hiển thị Blynk chức Value Display (tương ứng với V5 V7) Cho phép tuỳ chỉnh chế độ Auto/Manual thông qua chức Button (V2) Chế độ Auto (Tự động): - Cho phép đặt ngưỡng độ ẩm thông qua chức Slider: (V3 – ngưỡng trên, V4 – ngưỡng dưới) *Nếu độ ẩm cao ngưỡng thì: + Trên Blynk: Hiển thị LCD “Độ ẩm cao” “Không tưới nước” + Trên NodeMCU: Bật LED xanh, ngắt relay, tắt máy bơm, LCD hiển thị “Độ ẩm cao” “Không tưới nước” *Nếu độ ẩm thấp ngưỡng dưới: + Trên Blynk: Hiển thị LCD “Độ ẩm thấp” “Đang tưới nước” + Trên NodeMCU: Bật LED đỏ, đóng relay, mở máy bơm, LCD hiển thị “Độ ẩm thấp” “Đang tưới nước” *Nếu độ ẩm ngưỡng thì: + Trên Blynk: Hiển thị LCD “Độ ẩm b/thường” “Không tưới nước” + Trên NodeMCU: Bật LED xanh, ngắt relay, tắt máy bơm, LCD hiển thị “Độ ẩm b/thường” “Không tưới nước” Chế độ Manual: + Sử dụng nút nhấn Button (V9) Blynk app để điều khiển đóng/ ngắt relay Về thực nghiệm: Chạy thành công hệ thống tưới nước dựa độ ẩm đất theo dõi từ xa ứng dụng Cịn nhiệt độ độ ẩm khơng khí hiển thị chưa áp dụng vào làm điều kiện làm tắt mở máy bơm Document continues below Discover more from:triển dịch Phát vụ giá trị gia… MUL1450 Học viện Công ng… 59 documents Go to course 6183.2105.02-01 147 VCS-4G 6.0… Phát triển dịch vụ gi… 100% (2) Hoc lap trinh cung 92 Clover Block cô… Phát triển dịch vụ gi… 100% (1) Other Screen Note For game Phát triển dịch vụ giá t… None HD Gigafone - BHA Phát triển dịch vụ giá t… None Ptudtt-CUỐI-KỲ-II 14 sửa thêm Phát triển dịch vụ giá t… None Phụ Lục Gigafone 710 Tính hẹn giờ: + Sử dụng chức Timer Input (V0) để nhập vào thời gian BHA bắt đầu, thời gian kết thúc ngày tuần để hẹn (Thời gian bắt đầu < thời gian kết thúc) Phát triển + Trong thời gian hẹn giờ, hệ thống tự động bật chế độ Auto, người dùng không thểNone dịch vụ giá t… tắt khoảng thời gian + Sau thời gian hẹn giờ, hệ thống trả lại chế độ Auto trước vào thời gian hẹn Ví dụ: Người dùng hẹn bắt đầu vào 21h00 kết thúc lúc 21h30, giả sử trước 21h, hệ thống Auto mode on(tức chế độ Auto), sau 21h30, hệ thống trả lại Auto mode on Ngược lại, trước 21h, hệ thống Auto mode off(tức chế độ Manual), sau 21h30, hệ thống trả lại Auto mode off 1.3 Sơ đồ khối hệ thống nguyên lý hoạt động hệ thống 1.3.1 Sơ đồ khối: Hình 1.1 Sơ đồ khối 1.3.2 Nguyên lý hoạt động: #Mode Auto Cảm biến thu tín hiệu độ ẩm chân A0 NodeMCU => Hiển thị Blynk thơng qua Value Display (V1) Sau gửi tín hiệu NodeMCU để thực thi lệnh ràng buộc: #Mode Manual - Điều khiển đóng tắt relay thơng qua Blynk App button (V9) - Bật: Xuất tín hiệu HIGH chân D2 NodeMCU để đóng relay, mở máy bơm - Tắt: Xuất tín hiệu LOW chân D2 NodeMCU để mở relay, tắt máy bơm 1.4 Lựa chọn phần cứng cho hệ thống: Trên sở phân tích yêu cầu hệ thống Bước 1, chọn lựa linh kiện phần cứng phù hợp như: Board mạch điều khiển: NodeMCU V1.0 phát triển dựa Chip WiFi ESP8266EX bên Module ESP-12E dễ dàng kết nối WiFi với vài thao tác.Board cịn tích hợp IC CP2102, giúp dễ dàng giao tiếp với máy tính thơng qua Micro USB để thao tác với board Và có sẵn nút nhấn, led để tiện qua q trình học, nghiên cứu Với kích thước nhỏ gọn, linh hoạt board dễ dàng liên kết với thiết bị ngoại vi để tạo thành project, sản phẩm mẫu cách nhanh chóng Hình 1.1 NodeMCU Thơng số kỹ thuật: - Chip: ESP8266EX - WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n - Điện áp hoạt động: 3.3V - Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB - Số chân I/O: 11 (tất chân I/O có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0) - Số chân Analog Input: (điện áp vào tối đa 3.3V) - Bộ nhớ Flash: 4MB - Giao tiếp: Cable Micro USB - Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2 - Tích hợp giao thức TCP/IP - Lập trình ngơn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua Cảm biến: Cảm biến độ ẩm đất: Thơng số kỹ thuật: -Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC -Tín hiệu đầu ra: +Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng +Digital: High Low, điều chỉnh độ ẩm mong muốn biến trở thông qua mạch so sánh LM393 tích hợp -Kích thước PCB: 3.2 x 1.4cm Hình 1.2 Cảm biến độ ẩm đất Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khơng khí: Thơng số kỹ thuật: -Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC  Khoảng đo độ ẩm: 20%-80%RH sai số ± 5%RH  Khoảng đo nhiệt độ: 0-50°C sai số ± 2°C -Kích thước PCB: 28 x 12 x 10mm Hình 1.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khơng khí + Thiết bị chấp hành: Hình 1.4 Relay Hình 1.5 Máy bơm nước 12V Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Lập bảng liệu Trước thiết kế hệ thống IoT cần lập bảng liệu chức Blynk App NodeMCU Bảng 2.1 Bảng liệu Trên NodeMCU Trên Blynk App Virtual Chân Widget Chức Value Display Hiện thị giá trị cảm biến pin V1 kết nối A0 nối với cảm biến độ ẩm đất Code cho NodeMCU analogVal = analogRead(analogPin); // > 1023 percent = map(analogVal, 0, 1023, 100, 0); Blynk.virtualWrite(V1,percent); Blynk.virtualWrite(V1,String(phant V2 Superchart Đồ thị độ ẩm Button Điều chỉnh chế độ Auto/Manual ram)+"%"); BLYNK_WRITE(V2) { // điều chỉnh chế độ value1 = param.asInt(); } V3,V4 Numetic Lấy giá trị Input ngưỡng Blynk.syncVirtual(V2); BLYNK_WRITE(V3) { // Lấy giá trị ngưỡng từ Ref1=param.asInt(); app Blynk } Blynk.syncVirtual(V3); BLYNK_WRITE(V4) { // Lấy giá trị ngưỡng Ref2=param.asInt(); } V9 Button Bật tắt relay D2 kết Blynk.syncVirtual(V4); BLYNK_WRITE(V9) { // Nut chế độ nối với nhan bat tat relay manual relay button=param.asInt(); } V6 LCD Hiển thị thông báo V10,V11, V12 Led Hiển thị Led app Blynk D3 kết nối với chân SDA D4 kết nối với chân SCL D5 nối với led đỏ D6 nối với led xanh D7 nối với led vàng Blynk.syncVirtual(V9); Blynk.virtualWrite(V6,"Độ ẩm cao"); WidgetLED appledr(V10); WidgetLED appledg(V11); WidgetLED appledy(V12); appledg.off(); appledy.off(); 2.2 Thiết kế sơ đồ mạch điện Hình 2.1 Mạch điện điều khiển test board Chương 3: MƠ HÌNH GIỌNG NĨI Người dùng gửi u cầu giọng nói thơng Trợ lý ảo Google Sau đó, trợ lý ảo truyền lệnh điều khiển lên IFTTT, từ IFTTT truyền lệnh tới Webhooks Từ Webhooks, yêu cầu API tới Server Blynk Chúng ta kết cuối ứng dụng điện thoại board mạch NodeMCU Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết đạt được: Sau thời gian tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, giúp đỡ giảng viên môn bạn bè, nhóm em hồn thành đề tài: “Xây dựng hệ thống tưới tự động dựa độ ẩm đất, nhiệt độ theo dõi từ xa thông qua điện thoại di động có tích hợp hẹn điều khiển giọng nói thơng qua trợ lý ảo Google” Nhìn chung đề tài nhóm em có ưu điểm: - Mạch có cấu tạo hoạt động đơn giản khơng phức tạp tính xác khả áp dụng thực tế cao, giảm bớt công sức người việc chăm sóc vườn - Mạch thiết kế với module, ta dễ dàng điều chỉnh tuỳ thuộc vào yêu cầu trường hợp cụ thể - Các thiết bị dễ mua thị trường, giá thành rẻ - Dễ lắp ráp người tập làm mạch điện tử - Có thể mở rộng phát triển dễ dàng Đề tài trình bày nguyên lý hệ thống tưới nước tự động theo dõi từ xa, từ phát triển đề tài thành hệ thống vườn thông minh phù hợp với nhu cầu xã hội Đề xuất hướng phát triển: Với đề tài có đủ thời gian nghiên cứu mở rộng ngồi việc sử dụng cảm biến độ ẩm cịn sử dụng thêm loại cảm biến khác như: cảm biến độ ẩm, cảm biến nhiệt độ ,cảm biến tốc độ động để điều chỉnh lượng nước tưới tiết kiệm hiệu quả, cảm biến đo độ pH để đo độ pH nước tưới, từ kịp thời xử lý nước bị nhiễm phèn LỜI KẾT Bài báo cáo viết trình bày nhóm em, với tinh thần nghiêm túc học hỏi nghiên cứu nhóm em hoàn thành với mức độ hoàn thiện Dù vậy, khơng tránh khỏi sai sót, nhóm em mong nhận góp ý từ thầy để cải thiện đồ án báo cáo tốt Với kiến thức thầy truyền đạt chia sẻ cho lớp em lúc dạy giờ, lớp em chân thành cảm ơn thầy nhóm em tin hành trang quý giá cho chúng em học tập làm việc sau Cuối cùng, nhóm em gửi lời chúc đến thầy sức khoẻ thành công chèo lái thuyền để đưa chúng em đến với công việc mơ ước Cảm ơn thầy!