Đồ án thiết kế mô hình trồng cà chua thông minh sử dụng công nghệ IOT

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách thủ công và không đảm bảo được đúng yêu cầu. Trong nông nghiệp ngoài việc chọn giống và canh tác thì việc giám sát theo dõi để chăm sóc cũng vô cùng quan trọng. Trong những năm gần đây, ứng dụng công nghệ IOT để giám sát và điều khiển tự động các thiết bị trong nông nghiệp đã xuất hiện và nó được ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại cây trồng giúp giảm sức lao động, và tăng năng suất cho cây trồng giảm đi nhiều khó khăn cho người nông dân. Vì vậy, em quyết định chọn thực hiện nghiên cứu đề tài : “ THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRỒNG CÀ CHUA THÔNG MINH ”

Bên mình chuyên nhận thiết kế các đồ án môn, tốt nghiệp chuyên ngành như: Cơ điện tử, Tự động hóa, Điện tử viễn thông, Cơ khí, Công nghệ thông tin, IOT…, dự án cơ điện tử, tự động hóa Luôn đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm và giá cả.

-Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ :

👉 https://www.facebook.com/doangiaresv

👉 Số điện thoại & zalo : 0565271668

👉 Kênh YouTube, list đồ án :

https://www.youtube.com/c/doansinhviengiare/videos

#DienTuNGON

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học GTVT Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN HỌC KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Sinh viên: YYY

Tên và tóm tắt yêu cầu, nội dung đề tài:

THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRỒNG CÀ CHUA THÔNG MINH

Số liệu cần thiết chủ yếu để thiết kế:

+ KIT WiFi Node MCU ESP8266 CP2102 ( Khối điều khiển chính )

+Máy Bơm Mini 6-12V MB385

+Module DHT11 - cảm biến nhiệt độ độ ẩm

+Module cảm biến mưa

+LCD1602 Xanh Lá 5V

+Module Chuyển Đổi I2C cho LCD1602

+Nguồn Adapter 12V2A DC5.5x2.1MM

+Cảm Biến Đo Độ Ẩm Đất TH

+Module Cảm Biến Ánh Sáng MS-CDS05

+3 Thanh Led 12V Trắng 5054-W

+Mạch nguồn giảm áp DC-DC LM2596S.

Nội dung bản thuyết minh, yêu cầu giải thích tính toán của thiết kế tốt nghiệp:

+ Tổng quan về hệ thống trồng cà chua thông minh

+ Phân tích, tính chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống.

+ Thiết kế mạch, chế tạo phần cơ khí cho hệ thống.

+ Thuật toán và chương trình điều khiển Node MCU ESP8266

+ Thuật toán và chương trình đẩy dữ liệu lên web Thingspeak

+ Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát trên Android bằng MIT App Inventor + Thử nghiệm mô hình và đánh giá kết quả.

Các bản vẽ chính: 5 - 10 bản vẽ khổ A0:

+ Bản vẽ sơ đồ khối mô hình hệ thống trồng cà chua thông minh + Lưu đồ thuật toán chương trình chính + Lưu đồ thuật toán chế độ tự động + Lưu đồ thuật toán chế độ bằng tay + Bản vẽ thiết kế phần cứng

Những yêu cầu bổ sung thêm trong nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp hoặc chuyên đề:

Cán bộ hướng dẫn:  Giáo viên của trường: KS Yyy  Cán bộ ngoài sản xuất: _Ngày giao nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp: 02/10/2023

_Ngày bắt đầu thiết kế tốt nghiệp: 02/10/2023

_Ngày nộp bản thiết kế tốt nghiệp: 30/12/2023

Ngày tháng năm Đã giao nhiệm vụ TKTN

TL/HIỆU TRƯỞNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA

Yyy

Đã nhận nhiệm vụ TKTN

Sinh viên: Yyy

Lớp: Tự động hóa Khóa: 60

Ký tên:

LỜI CAM ĐOAN

Em tên YYY xin cam đoan các số liệu, thông tin sử dụng trong Đồ án tốtnghiệp này được thu thập từ quá trình thực tế khi thực hiện đề tài dưới sựgiúp đỡ của giáo viên hướng dẫn Nội dung trong báo cáo này không saochép từ các nguồn tài liệu, báo cáo đề tài khác Những phần kiến thức thamkhảo được sử dụng trong báo cáo đã được trích dẫn đầy đủ và ghi rõ nguồngốc trong phần tài liệu tham khảo

Nếu sai sót em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm theo qui định của nhàtrường và pháp luật

Người cam đoan

Yyy

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập tại trường Xxx phân hiệu TPHCM Bangiám hiệu nhà trường, các thầy cô bộ môn Điều khiển học đã tạo điều kiệncho chúng em học tập, thực hành cũng như toàn thể các thầy cô đã tận tìnhgiảng dạy truyền đạt khối kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em

để làm hành trang vững chắc đầy tự tin khi bước vào đời Để bày tỏ lòngbiết ơn sâu sắc chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô

Được sự phân công của quý thầy cô, bộ môn Điều khiển học, khoa Điện– Điện tử, trường Xxx phân hiệu tại TP.HCM, sau gần ba tháng nghiên cứu

em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống trồng cà chua thôngminh”

Để hoàn thành đề tài được giao, ngoài sự nỗ lực học hỏi của bản thâncòn có sự hướng dẫn tận tình của thầy cô và bạn bè Vì thế, trong lời đầutiên của cuốn báo cáo đồ án tốt nghiệp này, em muốn dành lời cảm ơn chânthành đến Thầy Yyy cũng như các thầy cô giáo trong bộ môn và bạn bè đãtrực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành tốt

đề tài Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

YYY

LỜI MỞ ĐẦU

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậuchưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế Rấtnhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách thủcông và không đảm bảo được đúng yêu cầu Trong nông nghiệp ngoàiviệc chọn giống và canh tác thì việc giám sát theo dõi để chăm sóc cũng

vô cùng quan trọng

Trong những năm gần đây, ứng dụng công nghệ IOT để giám sát vàđiều khiển tự động các thiết bị trong nông nghiệp đã xuất hiện và nóđược ứng dụng rộng rãi cho nhiều loại cây trồng giúp giảm sức lao động,

và tăng năng suất cho cây trồng giảm đi nhiều khó khăn cho người nôngdân Vì vậy, em quyết định chọn thực hiện nghiên cứu đề tài : “ THIẾT

KẾ MÔ HÌNH TRỒNG CÀ CHUA THÔNG MINH ”

Trong đề tài này em sử dụng KiT Wifi Node MCU ESP8266 làmthiết bị xử lí trung tâm,điều khiển và giám sát hệ thống bằng app Androidđược thiết kế trên MIT App Iventor.Em sử dụng các cảm biến về nhiệt độ

độ ẩm,cảm biến mưa,cảm biến ánh sáng để theo dõi và tự động cung cấpnước và ánh sáng cho cây phát triển.Ngoài ra em còn dùng các giao tiếpI2C,HTTP,Wifi để đưa dữ liệu lên LCD và web để theo dõi và tính toánthời gian bơm nước hợp lí cho cây

Đề tài về hệ thống trồng cà chua thông minh sử dụng công nghệ IOTgồm có 6 chương:

Chương 1: Tổng quan về đề tài,lí do chọn đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về đề tài

Chương 3: Thi công, kiểm tra kết quả thực nghiệm của hệ thống

Chương 4: Kết luận và hướng phát triển của đề tài

Chương 5: Kết quả,nhận xét và đánh giá

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI MỞ ĐẦU iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH HÌNH VẼ vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.1 Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam hiện nay 1

1.1.2 Một số loại bệnh điển hình ở cây cà chua 2

1.1.3 Lí do chọn dề tài 4

1.2 Mục tiêu đề tài 6

1.3 Đối tượng nghiên cứu: 7

1.4 Giới hạn đề tài 7

CHƯƠNG II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.1 Tìm hiểu về cây cà chua 8

2.2 Phân tích các phương án thiết kế 9

2.2.1 Thiết kế vườn theo mô hình giàn trồng dây leo 9

2.2.2 Thiết kế vườn theo mô hình trồng cây theo luống 10

2.3 Lựa chọn giải pháp thiết kế 11

2.3.1 Lựa chọn mô hình vườn thiết kế 11

2.4 Công nghệ xử lí hệ thống 11

2.5 Ngôn ngữ lập trình của hệ thống 12

2.6 Chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu của hệ thống 13

2.6.1 Giao tiếp I2C 13

2.6.2 Giao tiếp WiFi 15

2.6.3 Giao thức HTTP 16

2.7 Giới thiệu phần mềm lập trình 17

2.7.1 Phần mềm lập trình ARDUINO IDE 17

2.7.2 Ưu điểm và nhược điểm của Arduino IDE 18

2.8 Khái niệm NTP sever 19

2.8.1 Độ chính xác của NTP Server 19

2.9 Tổng quan về Firebase 20

2.9.1 ESP8266 có liên quan gì tới Firebase 21

2.10 Tổng quan về Thingspeak 21

2.10.1 Chức năng của Thingspeak 21

2.10.2 Khái niệm về Thingspeak 21

2.10.3 Tìm hiểu về Thingspeak 22

2.11 Tổng quan về MIT App Inventor 22

2.11.1 Khái niệm MIT App Inventor 22

CHƯƠNG III.THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24

3.1 Yêu cầu chung của hệ thống 24

3.2 Sơ đồ khối của hệ thống 24

3.2.1 Chức năng của từng khối 25

3.3 Lựa chọn thiết bị 25

3.3.1 NodeMcu ESP8266 CP2102 ( Khối xử lí trung tâm ) 25

3.3.2 Máy Bơm Mini ( Khối thiết bị ) 30

3.3.4 Cảm biến độ ẩm đất TH ( Khối cảm biến ) 34

3.3.5 Cảm biến mưa ( Khối cảm biến ) 36

3.3.6 Module Ánh Sáng MS-CDS05 ( Khối cảm biến ) 38

3.3.7 LCD1602 5V ( Khối hiển thị ) 40

3.3.8 Nguồn Adapter 12V2A DC5.5x2.1MM ( Khối nguồn ) 43

3.3.9 Mạch nguồn giảm áp DC-DC LM2596S 44

3.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 46

3.5 Cấu trúc của hệ thống 46

1 Về Node MCU ESP8266 điều khiển hệ thống :  47

2 Về App Android :  47

3 Về Web ThingSpeak :  48

3.6 Thiết kế phần cứng cho hệ thống trồng cà chua sử dụng IoT 48

3.6.1 Nối dây cho mạch 49

3.6.2 Thiết kế sơ đồ nguyên lí của mạch 51

3.6.3 Giải thích sơ đồ nguyên lí của mạch 52

3.7 Phân tích,thiết kế phần mềm cho hệ thống trồng cà chua sử dụng công nghệ IoT 53

3.7.1 Tổng quan về phần mềm Arduino IDE 53

3.7.2 Lưu đồ giải thuật 55

3.8 Thiết kế giao diện điều khiển trên app Android 59

3.8.1 Thiết kế giao diện 59

4.1 Giới thiệu 61

4.2 Thi công phần cứng 61

4.2.1 Thi công mô hình 61

4.3 Thi công phần mềm cho hệ thống 66

4.3.1 Lập trình cho Node MCU ESP8266 trên Arduino IDE 66

4.4 Thi công app Android điều khiển hệ thống 67

4.5 Cảnh báo nhiệt độ gây bệnh 71

CHƯƠNG V.KẾT QUẢ,NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 74

5.1 Hệ thống mô hình 74

5.2 Hệ thống điện 74

5.3 Kết quả mô phỏng 74

5.3.2 Mô phỏng trên Arduino IDE 75

5.4 Nhận xét và đánh giá 75

CHƯƠNG VI.KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76

6.1 Kết luận 76

6.2 Hướng phát triển đề tài: 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78PHỤ LỤC 79

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

4 IOT Internet of Things - Mạng lưới thiết bị kết

nối Internet

8 UART Universal Asynchronous Receiver –

Transmitter

10 PCB Printed Circuit Board- mạch in nhiều lớp

và không dẫn điện

13 MQTT Message Queuing Telemetry Transport

14 URL Uniform Resource Locator- địa chỉ của một

tài nguyên duy nhất trên Web

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1.1: Người nông dân thu hoạch cà chua 1

Hình 1.2: Cây cà chua bị bệnh héo xanh 3

Hình 1.3: Bệnh cháy lá trên cây cà chua 4

Hình 2.1: Cây cà chua 8

Hình 2.2: Giàn trồng cà chua dây leo 9

Hình 2.3: Trồng cà chua theo luống 10

Hình 2.4: Khung truyền giao tiếp I2C 14

Hình 2.5: Kết nối giữa I2C, LCD và Node MCU ESP8266 15

Hình 2.6: Khung truyền giao thức HTTP 16

Hình 2.7: Phần mềm lập trình Aduino IDE 17

Hình 2.8: Kiến trúc phân cấp của đồng hồ NTP Server 20

Hình 2.9: Firebase 21

Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống 24

Hình 3.2: Node MCU ESP8266 27

Hình 3.3: Sơ đồ bảng phát triển NodeMCU 27

Hình 3.4: Máy bơm Mini MB385 30

Hình 3.5: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 32

Hình 3.6: Sơ đồ chân của DHT11 33

Hình 3.7: Cảm biến đo độ ẩm đất 34

Hình 3.8: Cảm biến mưa 36

Hình 3.9: Cấu tạo cảm biến mưa 37

Hình 3.10: Module cảm biến ánh sáng MS-CDS05 39

Hình 3.11: LED thanh 3 bóng 12V 40

Hình 3.12: LCD1602 xanh lá 5V 41

Hình 3.13: Module chuyển đổi I2C 42

Hình 3.14: Nguồn Adapter 12V2A 43

Hình 3.15: Mạch nguồn giảm áp 44

Hình 3.16: Hình ảnh đấu nối mạch nguồn giảm áp 46

Hình 3.17: Phần mềm Altium Designer 48

Hình 3.18: Đi dây cho mạch 49

Hình 3.19: Hình ảnh 3D của mạch 50

Hình 3.20: Sơ đồ nguyên lí của mạch 51

Hình 3.21: Tải package cho NodeMCU 54

Hình 3.22: Lưu đồ thuật toán chương trình chính 55

Hình 3.23: Lưu đồ thuật toán tự động bật bơm 56

Hình 3.24: Lưu đồ thuật toán chế độ tự động bật tắt đèn 58

Hình 3.25: Lưu đồ giải thuật gửi dữ liệu 59

Hình 3.26: Phác thảo giao diện 60

Hình 4.1: Thiết kế mạch in trên Altium Designer 62

Hình 4.2: Mạch sau khi hàn linh kiện 63

Hình 4.3: Lắp linh kiện cho mạch 64

Hình 4.4: Hiển thị nhiệt độ,thời gian thực lên LCD 64

Hình 4.5: Hiển thị các ngưỡng cài đặt và thời gian kiểm tra 65

Hình 4.6: Thanh sắt vuông làm khung vườn 65

Hình 4.7: Mô hình khung vườn 66

Hình 4.8: Thêm thư viện cho Arduino IDE 66

Hình 4.9: Thiết kế giao diện đăng nhập trên App 68

Hình 4.10: Các block lập trình trang đăng nhập 69

Hình 4.11: Kết quả thiết kế giao diện đăng nhập 69

Hình 4.12: Kết quả giao diện App Android 70

Hình 4.13: LCD thông báo mạch kết nối thành công 71

Hình 4.14: Mạch không kết nối được wifi 71

Hình 4.15: Cảnh báo nhiệt độ gây bệnh 72

Hình 4.16: Cảnh báo hiển thị ra LCD 73

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1.Các chân Node MCU Esp8266 sử dụng 28

Bảng 3.2.Các chân của cảm biến DHT11 32

Bảng 3.3.Linh kiện và tác dụng của linh kiện 51

Bảng 4.1.Số lượng các linh kiện 61

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

1.1.1 Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam hiện nay

So với thế giới, lịch sử phát triển cà chua ở Việt Nam còn rất non trẻ.Cây cà chua mới được trồng ở nước ta khoảng trên 100 năm, trồng cà chuathúc đẩy việc khai thác lao động, hạn chế lao động dư thừa, tăng thu nhậpcho người nông dân, nên đến nay cà chua đã được trồng ở hầu hết các tỉnh,thành với nhiều vụ trong năm

Cà chua được ví như một nhà máy chuyên cung cấp dinh dưỡng có lợicho sức khỏe Chính vì vậy mà cà chua luôn có trong thực đơn ăn uống củanhiều gia đình Vì lợi ích sức khỏe cũng như nguồn lợi kinh tế mà cà chuamang lại nên nhiều doanh nghiệp đang dần chuyển hướng xuất khẩu càchua để gia tăng lợi nhuận

Hình 1.1.Người nông dân thu hoạch cà chua

Ở Việt Nam, diện tích trồng cà chua tăng hàng năm, tập trung ở các tỉnhĐồng bằng và Trung du Bắc bộ, Đồng bằng sông Cửu Long và vùng caonguyên Đà Lạt Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chếbiến nông sản, các nhà máy chế biến, nhà máy đóng hộp cà chua xuất khẩungày càng nhiều và yêu cầu nguyên liệu cà chua ngày càng tăng, nên cây càchua đang thực sự là một trong những loại cây rau có giá trị kinh tế cao.Theo báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, diện tíchtrồng cà chua của Việt Nam năm 2022 là khoảng 40.000 ha, tăng 5% so vớinăm 2021 Các tỉnh có diện tích trồng cà chua lớn nhất là Lâm Đồng, ĐắkLắk, Đắk Nông, Sơn La và Lào Cai [ 1 ]

Theo một nghiên cứu của Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, hiệuquả áp dụng công nghệ sản xuất cây giống cà chua quy mô công nghiệp chothấy năng suất cây giống cà chua cao hơn 15 - 20% so với phương pháptruyền thống [ 1 ]

Năng suất cà chua của Việt Nam dao động từ 30 - 40 tấn/ha.Tuy vậy,cho đến nay ở nước ta sản xuất cà chua ra gần như chỉ để tiêu thụ tại chỗ,chưa thể xuất khẩu do sản lượng chưa nhiều, mẫu mã chất lượng cà chuanói chung chưa cao.Nguyên nhân là do sử dụng nhiều giống cà chua laingoại nhập, thiếu phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai, thiếu áp dụngcông nghệ cao và biện pháp phòng trừ bệnh hại [ 2 ]

1.1.2 Một số loại bệnh điển hình ở cây cà chua

Hình 1.2.Cây cà chua bị bệnh héo xanh

Bệnh do vi khuẩn Pseudomonas solanacearum gây nên, còn có tên khác

là Ralstoria solanacearum

Đặc điểm của bệnh là cây héo đột ngột nhưng lá vẫn còn xanh Quan sát rễcây và thân cây phần trong bị sũng nước, sau đó chuyển màu nâu Nếu cắtđoạn thân cây bệnh để vào trong cốc nước, chúng ta dễ dàng thấy nhữnggiọt dịch vi khuẩn màu trắng sữa chảy ra

Cây nhiễm bệnh biểu hiện ban đầu là các lá ngọn héo xanh rũ xuống, vềsau các lá phía gốc tiếp tục héo xanh cụp xuống, cuối cùng dẫn tới toàn câyhéo rũ tái xanh, gãy gục xuống và chết

Hiện tượng héo xanh ban đầu xảy ra có thể ở một cành, thân hoặc mộtnhánh về một phía của cây cà chua, sau đó dẫn tới toàn cây héo xanh rũxuống Quan sát những cây nhiễm bệnh thường thấy ở phần phía gốc sátmặt đất vỏ thân sù sì đó là nét triệu chứng đặc trưng của cây cà chua khi bịbệnh héo xanh vi khuẩn [ 3 ]

Hình 1.3.Bệnh cháy lá trên cây cà chua

Bệnh cháy lá cà chua (do nấm Phytophthora infestans gây ra), được gọiđúng cách là bệnh mốc sương, có thể làm chết cây trong vòng một tuần Đó

là cùng một loại nấm gây ra bệnh cháy lá khoai tây Vì vậy nếu phát hiệnthấy bệnh cháy lá trên cành, rất có thể nó sẽ xuất hiện trên cà chua của bạn;đặc biệt là những cây trồng ngoài trời

Lây lan bằng bào tử trong không khí có thể được thực hiện trên 30 dặmtrên gió Bệnh cháy lá cà chua là phổ biến nhất khi điều kiện ấm áp và ẩmướt Cà chua trồng ngoài trời dễ bị bạc lá hơn cà chua trồng trong nhà kính.Khi bị bệnh bạc lá, cà chua chín sẽ xuất hiện những đốm trũng màu nâu,lan dần ra lá và thân Cây trồng nhanh chóng bị hủy hoại và ngay cả khiđược hái ngay lập tức, bạn cũng không thể ngăn cà chua thối rữa [ 3 ]

1.1.3 Lí do chọn dề tài

Năng suất cà chua ở Việt Nam hiện nay mặc dù khá cao so với các nướctrong khu vực, tương đương với năng suất trung bình toàn thế giới nhưngvẫn còn thấp so với các nước có ngành sản xuất cà chua phát triển

Diện tích trồng cà chua những năm gần đây ở nước ta không ổn định vàsản lượng cà chua xuất khẩu ra các nước vẫn chưa cao

Nguyên nhân là do vẫn còn nhiều hạn chế trong quá trình sản xuất càchua điển hình như:

 Mô hình trồng cà chua thủ công bằng sức người chưa đem lại năng suấtcao

 Tốn kém về kinh tế và thời gian do phải thuê nhân công chăm sóc

 Không kiểm soát nhiệt độ môi trường trồng trọt làm cà chua không đảmbảo chất lượng

 Việc trồng cà chua chưa được phát triển mạnh theo mong muốn vì càchua trồng trong điều kiện nóng và ẩm ở nước ta dễ mắc nhiều bệnh gâyhại đáng kể như héo tươi, virus,… khó phòng trị

 Mùa hè vùng nhiệt đới làm cà kém đậu trái vì nhiệt độ cao nên hạt phấn

bị chết (bất thụ)

Đề giải quyết các vấn đề này thì có nhiều phương pháp đã được nghiêncứu và đề ra nhằm phòng tránh các tác nhân gây ảnh hưởng đến cà chua baogồm cải tạo giống,cải tạo đất trồng,trồng cà chua luân canh,tưới nước cho

cà chua đúng khung giờ,…Trong số đó nổi bật nhất là hệ thống trồng câythông minh và các mô hình trồng cây thông minh đang được áp dụng rộngrãi trên khắp cả nước hứa hẹn đem lại nguồn sản phẩm chất lượng cao

Những ưu điểm của hệ thống :

_Giảm thiểu được các yếu tố do môi trường ảnh hưởng đến chất lượng cây

trồng,giúp đạt sản lượng cao và đạt đủ tiêu chuẩn để có thể xuất khẩu sangcác nước khác

_Giảm các chi phí thuê nhân công chăm sóc

_Giám sát điều chỉnh được nhiệt độ,độ ẩm và ánh sáng cung cấp cho câytrồng giúp cây trồng thuận lợi phát triển

_Mở rộng mô hình trồng cây theo hướng công nghiệp hóa,hiện đại hóa rakhắp cả nước

_Làm tăng sản lượng và chất lượng của cây trồng

_Hệ thống điều khiển từ xa hiển thị các biểu đồ về độ ẩm nhiệt độ giúp dễdàng tính toán và cài đặt các thông số cho hệ thống

Nhận thấy được tính thiết thực và khả thi của hệ thống nêu trên nên em

quyết định lựa chọn nghiên cứu và thiết kế đề tài “Thiết kế hệ thống trồng

cà chua thông minh” để làm đồ án tốt nghiệp.

1.2 Mục tiêu đề tài

 Thiết kế hệ thống trồng cà chua điều khiển và giám sát qua app Android

 Các thiết bị có độ chính xác cao,các cảm biến nhiệt độ độ ẩm có độchính xác là từ 0 ° C đến 50 ° C, với độ chính xác ± 1 ° C cho nhiệt độ và

từ 20% đến 90% RH, với độ chính xác ± 5% RH cho độ ẩm.Cảm biếnmưa dạng tấm sẽ là ± 5% RH và độ chính xác của cảm biến ánh sángdạng radar sẽ là dao động từ 5% đến 20%

 Thiết kế hệ thống trồng cà chua có thể giám sát và điều chỉnh nhiệtđộ,độ ẩm và ánh sáng dựa trên IoT.Sử dụng KIT Wifi Node MCUESP8266 điều khiển hệ thống kết nối thông qua wifi

 Thiết kế hệ thống theo phạm vi qui mô hộ gia đình,có diện tích10mx100m.Hệ thống sẽ cần 2 cảm biến nhiệt độ độ ẩm và độ ẩm đất,1cảm biến lượng mưa,1 cảm biến ánh sáng được đặt ở đầu vườn.Loạibơm sử dụng là bơm 12V đẩy nước cao tối đa 3 mét nên cần chia vườntrồng làm nhiều luống và mỗi luống đặt 1 máy bơm để tiện cho việc tướinước

 Thiết kế được giao diện để quản lý và giám sát trên điện thoại di động

 Xây dựng được mô hình giám sát và theo dõi các biểu đồ về nhiệt độ,độ

ẩm qua điện thoại và qua web

 Dùng cảm biến nhiệt độ để nhận biết các nhiệt độ gây bệnh cho cà chua

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

 Hệ thống trồng cà chua sử dụng KIT WiFi Node MCU ESP8266CP2102 để kết nối và điều khiển, giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua điệnthoại.

 Sử dụng giao tiếp HTTP để đưa dữ liệu thu được từ các cảm biến lênweb Thingspeak để theo dõi các biểu đồ về nhiệt độ và độ ẩm nhằm tínhtoán cài đặt thời gian tưới nước hợp lí

 Ứng dụng các cảm biến về nhiệt độ, độ ẩm và cảm biến ánh sáng đểđiều chỉnh tự động cung cấp bổ sung nước và ánh sáng cho cây trồngtheo các điều kiện môi trường

 Ngoài ra, cũng còn một số các module và adapter kèm theo màn hìnhLCD để hiển thị các chỉ số thực theo thời gian cũng được đưa vào đề tài

CHƯƠNG II.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tìm hiểu về cây cà chua

Cà chua là cây thân thảo,sống theo mùa,cao khoảng 1m hoặc hơn.Cây

cà chua có tên khoa học là Lycopersicon esculentum hoặc Solanumlycopersicum có nguồn gốc từ Nam Mỹ, là loại rau ăn quả, họ Cà(Solanaceae)

Quả cà chua có chứa nhiều vitamin C nên có vị chua Quả cà chua thường

có màu đỏ khi chín nhưng cũng có một số màu sắc khác như vàng, cam,xanh lá cây và tím [ 4 ]

Hình 2.1.Cây cà chua

Thời gian tưới: Nên tưới cây vào sáng sớm hoặc chiều muộn, khi nắng

đã tắt hoàn toàn và không còn hơi nóng Không nên tưới cây vào giữa trưahoặc đêm tối quá muộn Trong tuần đầu tiên trồng cây, cần tưới nước đềuđặn sáng – trưa – chiều, mỗi lần khoảng nửa lít nước ấm Sau đó, có thể

giảm số lần tưới xuống còn một lần mỗi ngày Nên tưới nước vừa đủ để giữ

ẩm cho đất, không quá khô hay quá ướt Khi tưới nước, nên tưới vào gốccây hoặc từ thân cây trở xuống, tránh tưới nước vào lá vì dễ khiến cây bịbệnh

Nhiệt độ thích hợp: Cà chua là cây ưa sáng, không chịu ảnh hưởng quang

kỳ Nhiệt độ thích hợp cho cây từ 10-24 độ C, nếu nhiệt độ đêm thấp hơnngày 4-5 độ C thì cây cho nhiều hoa Nếu nhiệt độ cao hơn 30 độ C hoặcthấp hơn 10 độ C thì cây sẽ sinh trưởng kém và dễ bị rụng hoa

Dựa vào các đặc tính về nhiệt độ và thời gian tưới của cây nên em đã thiết

kế hệ thống có thể tự động tưới nước và kiểm tra nhiệt độ độ ẩm của cây càchua theo các giá trị thông số cụ thể và các giá trị thời gian cài đặt

2.2 Phân tích các phương án thiết kế

2.2.1 Thiết kế vườn theo mô hình giàn trồng dây leo

Đây là một thiết kế phù hợp cho các hộ gia đình trong thành phố,hoặctrên nhà cao tầng không có nhiều diện tích trồng cây.Giàn trồng dây leogiúp tiết kiệm được diện tích trồng cây.[ 5 ]

Hình 2.2.Giàn trồng cà chua dây leo

Cây cà chua leo giàn có quá trình tăng trưởng kéo dài khoảng từ 2 cho đến2,5 năm Cây cho quả sau 3 tháng và quả ra liên tục cho đến hết quá trìnhsinh trưởng.

Ưu điểm :

Giúp tiết kiệm không gian diện tích trồng cây

Giúp quá trình thu hoạch dễ dàng hơn,cây không bị dập nát

Giúp tạo điểm nhấn cho khu vườn

Nhược điểm :

Cần phải có khung giàn chắc chắn bằng ống hoặc thanh kim loại,lưới hoặc thép ko gỉ

Cần có kẹp mềm hoặc dây buộc nhựa để cố định thân cây

2.2.2 Thiết kế vườn theo mô hình trồng cây theo luống

Đây là mô hình trồng cây thường thấy nhất hiện nay,được sử dụng cho các nơi không bị thiếu hụt về diện tích đất trồng [ 5 ]

Hình 2.3.Trồng cà chua theo luống

Các giống cà chua thông thường với trái to sẽ có thời gian phát triểnkhoảng 65 – 70 ngày, những giống cà chua ngắn ngày thời gian phát triểnchỉ khoảng 55 – 60 ngày Thời gian từ khi ra trái đến khi thu hoạch vàokhoảng 30- 35 ngày.

Ưu điểm :

Giúp thoáng khí và thoát nước tốt hơn cho đất

Giúp tăng năng suất và chất lượng cây trồng

Nhược điểm :

Cần nhiều diện tích trồng cây

Cần phải chừa lại không gian giữa các luống để tiện đi lại

2.3 Lựa chọn giải pháp thiết kế

2.3.1 Lựa chọn mô hình vườn thiết kế

Sau khi phân tích,phương án được áp dụng vào đề tài phải đảm bảo đủcác tiêu chí : tính hiệu quả cao,năng suất chất lượng cao,sản lượng và chất

lượng phải đảm bảo nên em quyết định thiết kế và thi công mô hình vườn

trồng cà chua theo luống vì 1 số lí do sau:

_Có diện tích rộng có thể trồng nhiều cây nên sản lượng cũng sẽ nhiều hơn

so với mô hình giàn trồng cà chua dây leo

_Giống cây cà chua sử dụng cho mô hình vườn trồng theo luống có thờigian sinh trưởng và thu hoạch nhanh hơn,giúp tiết kiệm được thời gianchăm sóc cho người trồng

_Có thể trồng nhiều vụ,trồng xen kẽ thêm các loại cây khác để tăng thêmgiá trị kinh tế cho các hộ gia đình

2.4 Công nghệ xử lí hệ thống

Công nghệ xử lí hệ thống trồng cà chua thông minh sử dụng Node MCUESP8266 là một ứng dụng của IoT (Internet of Things) trong lĩnh vực nôngnghiệp Mục tiêu của công nghệ này là giúp tối ưu hoá quá trình trồng càchua, tiết kiệm nước, điện và nâng cao chất lượng sản phẩm Công nghệnày bao gồm các thành phần sau:

 Node MCU ESP8266: là một module có tích hợp chip wifi, có thể kếtnối với internet và giao tiếp với các thiết bị khác qua giao thức I2C.Node MCU ESP8266 có thể lập trình bằng ngôn ngữ Arduino, và có thểkết hợp với các cảm biến, LCD, LED, v.v để điều khiển và giám sát hệthống trồng cà chua

 Các cảm biến: để đo các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩmkhông khí, độ ẩm đất, ánh sáng, v.v Các cảm biến sẽ gửi dữ liệu vềNode MCU ESP8266 qua giao tiếp I2C.

 Các thiết bị tác động: để điều chỉnh các điều kiện môi trường phù hợpcho cây cà chua phát triển Các thiết bị tác động là bơm nước, đèn LED.Các thiết bị tác động sẽ được Node MCU ESP8266 điều khiển

 Màn hình LCD 1602: hiển thị các thông số môi trường và trạng thái của

hệ thống.LCD hiển thị được nhiều thông tin : thời gian thực, nhiệt độhiện tại, độ ẩm hiện tại Nhiệt độ, độ ẩm cài đặt, thời gian cài đặt Mànhình LCD có thể kết nối với Node MCU ESP8266 qua giao tiếp I2C

 Web Thingspeak: để lưu trữ và xử lí dữ liệu từ các cảm biến và thiết bịtác động.Hiển thị nhiệt độ và độ ẩm dạng đồ thị và dạng số.Các đồ thịbao gồm : Đồ thị nhiệt độ trong ngày, đồ thị độ ẩm trong ngày, đồ thịnhiệt độ trung bình từng ngày, đồ thị độ ẩm trung bình từng ngày

 Ứng dụng di động Android: để có thể theo dõi và điều khiển hệ thốngtrồng cà chua từ xa Ứng dụng di động được tạo nhanh chóng bằng MITApp Inventor Ứng dụng di động sẽ giao tiếp với Node MCU ESP8266

và điều khiển hệ thống thông qua kết nối wifi

 Realtime Database của Firebase: là một cơ sở dữ liệu thời gian thực,cho phép lưu trữ và đồng bộ hóa dữ liệu giữa các thiết bị khác nhau quainternet Realtime Database sử dụng định dạng JSON để lưu trữ dữ liệu

2.5 Ngôn ngữ lập trình của hệ thống

Ngôn ngữ lập trình C++ là một ngôn ngữ lập trình hiện đại, đa năng vàhiệu quả, được phát triển từ ngôn ngữ C C++ hỗ trợ nhiều kiểu lập trìnhkhác nhau, như lập trình cấu trúc, lập trình hướng đối tượng, lập trìnhhướng thành phần và lập trình chức năng C++ có thể được sử dụng để pháttriển các ứng dụng đa nền tảng, từ máy tính để bàn, máy chủ, thiết bị nhúng,đến game, phần mềm đồ họa và thực tế ảo

C++ có nhiều ưu điểm so với các ngôn ngữ khác, như:

 Tốc độ cao và hiệu suất tối ưu, do có thể truy cập trực tiếp vào phầncứng và bộ nhớ

 Tính linh hoạt và mở rộng, do có thể kết hợp với các thư viện và mãnguồn của ngôn ngữ khác

 Tính tái sử dụng và bảo trì cao, do có thể sử dụng lại các lớp và hàm đãđược viết sẵn

 Tính đa hình và kế thừa, do có thể tạo ra các lớp con kế thừa từ các lớpcha và ghi đè các phương thức của chúng

 Tính trừu tượng và bao đóng, do có thể che giấu các chi tiết triển khaicủa các đối tượng và chỉ cung cấp các giao diện cho người dùng

C++ cũng có một số nhược điểm, như:

 Khó học và sử dụng cho người mới bắt đầu, do có nhiều cú pháp và quytắc phức tạp

 Dễ gây ra lỗi và khó sửa chữa, do có thể xảy ra các vấn đề như rò rỉ bộnhớ, tràn bộ nhớ hoặc con trỏ treo

 Không an toàn về kiểu dữ liệu và bộ nhớ, do cho phép ép kiểu giữa cáckiểu dữ liệu không tương thích hoặc truy cập vào các vùng nhớ khônghợp lệ

2.6 Chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu của hệ thống

Để truyền dữ liệu trong hệ thống trồng cây thông minh IoT sử dụngNode MCU ESP8266, em sử dụng một số chuẩn giao tiếp sau:

2.6.1 Giao tiếp I2C

Là một chuẩn giao tiếp không dây trong khoảng cách ngắn, thườngđược sử dụng để kết nối các cảm biến và màn hình LCD với Node MCUESP8266 I2C chỉ cần hai chân SCL và SDA để truyền và nhận dữ liệu I2C

có tốc độ truyền là 100kbps hoặc 400kbps

Khung truyền của giao tiếp I2C

Hình 2.4.Khung truyền giao tiếp I2C

Khung truyền của chuẩn giao tiếp I2C với LCD1602 sử dụng NodeMCU ESP8266 gồm các thành phần sau:

_Địa chỉ thiết bị: là một byte dùng để xác định thiết bị nào đang giaotiếp với Node MCU ESP8266 Địa chỉ mặc định của module I2C LCD là0x27, nhưng có thể thay đổi bằng cách ngắn mạch các chân A0, A1, A2_Bit R/W: là một bit dùng để xác định chế độ giao tiếp là đọc (R) hayghi (W) Bit R/W có giá trị 1 nếu là chế độ đọc và 0 nếu là chế độ ghi

_Bit RS: là 1 bit để xác định loại dữ liệu được gửi là lệnh ( RS=0 ) hoặc

kí tự ( RS=1 )

_Bit RW: là 1 bit dùng để xác định chế độ của LCD là đọc ( RW=1 ) hayghi ( RW=0 )

_Bit EN: là 1 bit dùng để kích hoạt LCD nhận dữ liệu từ I2C

_Dữ liệu: là 4 bit cao hoặc 4 bit thấp của byte dữ liệu được gửi từ NodeMCU ESP8266 tới LCD

Hình 2.5.Kết nối giữa I2C, LCD và Node MCU ESP8266

2.6.2 Giao tiếp WiFi

Là một chuẩn giao tiếp không dây trong khoảng cách trung bình,thường được sử dụng để kết nối Node MCU ESP8266 với internet và cácthiết bị khác qua mạng WiFi WiFi có tần số hoạt động là 2.4GHz, phạm vitruyền là 50-100m và tốc độ truyền là 54Mbps

Khung truyền giao tiếp Wifi đến Node MCU ESP8266

Khung truyền của giao tiếp Wifi đến Node MCU ESP8266 sử dụng đểtruyền và nhận các lệnh và dữ liệu giữa Node MCU và các thiết bị kháctrong mạng wifi.Gồm có các thành phần sau:

_Header: là một phần dữ liệu đầu tiên của khung truyền, chứa các thôngtin như loại khung, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, số thứ tự khung, và cácthông số điều khiển

_Payload: là một phần dữ liệu chính của khung truyền, chứa các lệnh và

dữ liệu cần gửi hoặc nhận

_Trailer: là một phần dữ liệu cuối cùng của khung truyền, chứa mã kiểmtra lỗi (CRC) để đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu

Tùy theo loại khung truyền, header và payload có thể có cấu trúc khácnhau Có ba loại khung truyền chính trong giao tiếp wifi là: khung quản lý(management frame), khung điều khiển (control frame), và khung dữ liệu(data frame) Mỗi loại khung truyền có một số loại con để thực hiện cácchức năng cụ thể.

2.6.3 Giao thức HTTP

HTTP là viết tắt của HyperText Transfer Protocol, nghĩa là giao thứctruyền tải siêu văn bản Đây là một giao thức ứng dụng trong bộ giao thứcTCP/IP, cho phép trao đổi và sử dụng các tài nguyên trên World Wide Web,nơi mà các tài liệu siêu văn bản có thể chứa các siêu liên kết đến các tàinguyên khác HTTP hoạt động theo mô hình yêu cầu - phản hồi (request -response) giữa máy khách (client) và máy chủ (server)

Hình 2.6.Khung truyền giao thức HTTP

Giao tiếp dùng để kết nối Node MCU ESP8266 với web thingspeak làmột cách để truyền dữ liệu từ các thiết bị IoT sử dụng Node MCU ESP8266lên một nền tảng đám mây miễn phí và tin cậy là Thingspeak Thingspeakcho phép lưu trữ, trực quan hóa và phân tích dữ liệu từ thiết bị IoT Em sửdụng giao thức HTTP để gửi dữ liệu lên thingspeak, và sử dụng các APIkey để xác thực và bảo mật dữ liệu Em có thể theo dõi và điều khiển cácthiết bị IoT của đề tài từ xa qua ứng dụng di động hoặc web

2.7 Giới thiệu phần mềm lập trình

2.7.1 Phần mềm lập trình ARDUINO IDE

Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở cho phép bạn viết, biêndịch và tải mã vào các bo mạch Arduino Arduino là một nền tảng phầncứng và phần mềm dùng để tạo ra ứng dụng điện tử sáng tạo và linh hoạt Phần mềm lập trình Arduino IDE là một ứng dụng cho phép viết, biêndịch và tải mã vào các bo mạch Arduino, bao gồm cả Node MCU ESP8266.Node MCU ESP8266 là một module WiFi có thể được sử dụng để pháttriển các ứng dụng IoT (Internet of Things) với giá rẻ và dễ dàng

Hình 2.7.Phần mềm lập trình Aduino IDE Đặc điểm của Arduino IDE

 Sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++, dễ học và sử dụng cho người mớibắt đầu

 Hỗ trợ nhiều loại bo mạch Arduino khác nhau, chỉ cần chọn đúng loại

bo mạch và cổng kết nối trong Arduino IDE

 Có sẵn nhiều thư viện hỗ trợ cho các chức năng phổ biến, như LCD,Servo, Ethernet, Bluetooth, Wifi, v.v

 Có giao diện đơn giản, dễ sử dụng, bao gồm trình chỉnh sửa, trình biêndịch, trình gỡ lỗi và trình giao tiếp với máy tính

 Hỗ trợ đa nền tảng như Windows, MacOS, Linux

Một chương trình được viết cho Arduino được gọi là một sketch Ta cóthể viết chương trình cho Arduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++ Khi lậptrình thì ta cần lưu ý đến 2 hàm để tạo ra một chương trình hoàn chỉnh có thểchạy được Đó là:

 Setup (): Hàm này để thiết lập các cài đặt, chỉ chạy mỗi khi khởi độngmột chương trình

 loop (): Hàm này được lặp đi lặp lại cho đến khi tắt nguồn board mạch

Nó giống như while (true) trong C/C++ hoặc giống như khối hàm OB1trong PLC Siemens vậy

2.7.2 Ưu điểm và nhược điểm của Arduino IDE

Ưu điểm:

 Dễ dàng sử dụng, phù hợp cho người mới bắt đầu lập trình

 Đa nền tảng, có thể chạy trên Windows, MacOS, Linux

 Tính đa dạng, hỗ trợ nhiều loại bo mạch Arduino khác nhau, chỉ cầnchọn đúng loại bo mạch và cổng kết nối trong Arduino IDE

 Phần mềm lập trình mã nguồn mở miễn phí, có thể tải về từ trang webchính thức https://www.arduino.cc/en/software

 Sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ phổ biến, có thể sử dụng các hàmtoán học, logic, chuỗi, mảng và con trỏ như trong C/C++

 Hỗ trợ lập trình tốt cho các bo mạch Arduino, có sẵn nhiều thư viện hỗtrợ cho các chức năng phổ biến, như LCD, Servo, Ethernet, Bluetooth,Wifi, v.v

 Giao diện đơn giản, dễ sử dụng, bao gồm trình chỉnh sửa, trình biêndịch, trình gỡ lỗi và trình giao tiếp với máy tính

 Cộng đồng năng động, có nhiều diễn đàn, blog và video hướng dẫn vềArduino IDE và các dự án sử dụng Arduino

Nhược điểm:

 Việc upload chương trình vào bo mạch Arduino mất thời gian do phảikhởi động lại bo mạch và thiết lập lại kết nối.

 Không thể thay đổi kiểu phông chữ trong trình chỉnh sửa, chỉ có thểthay đổi kích thước phông chữ

 Không thể thêm các nút nhanh hay phím tắt cho các chức năng hay lệnhthường xuyên sử dụng

 Không có tính năng tự động hoàn thành hay kiểm tra cú pháp trong khiviết mã

 Không có tính năng quản lý các phiên bản hay sao lưu của chương trình

2.8 Khái niệm NTP sever.

Network Time Protocal hay NTP là một giao thức dùng để kết nối vàđòng bộ giữa các máy chủ NTP đồng bộ tát cả thành phần trong mạngvới giờ UTC lên tới mili giây

Vì mỗi thành phần có thể có những sai số khác nhau nên cần thông quathuật toán Internet Algorithm của Marlzullo

Việc đồng bộ thời gian nhanh chúng giúp đồng hồ thời gian thực gầnnhư tuyệt đối

Ta có thể thấy có rất nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng tới độ chính xác củaNTP như:

+Tốc độ kết nối của các client

+Server được lựa chọn để đồng bộ (strata)

+Khoảng cách tín hiệu từ các server

+Chất lượng và độ phức tạp của các thuật toán được sử dụng

Để có được thời gian chính xác cao thì người ta khuyên chúng ta nên chọnnhững server gần với nơi ở của mình

2.9 Tổng quan về Firebase

Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu thời gian thực hoạt động trên nềntảng đám mây được cung cấp bởi Google nhằm giúp các lập trình phát triểnnhanh các ứng dụng bằng cách đơn giản hóa các thao tác với cơ sở dữ liệu.FireBase có thể rất mạnh mẽ đối với ứng dụng backend, nó bao gồmviệc lưu trữ dữ liệu, xác thực người dùng, static hosting……Nên lập trìnhviên chỉ cần chú tâm đến việc nâng cao trải nghiệm người dùng

Hình 2.9.Firebase

Trong đề tài này em sử dụng Firebase ( Realtime Database ) để giao tiếpgiữa Esp8266 Node MCU và App Android, có thể dễ dàng lấy các giá trị

cảm biến từ Esp8266 Node MCU và gửi lên Firebase và dễ dàng điều khiểncác thiết bị bằng App Android thông qua Firebase.

2.9.1 ESP8266 có liên quan gì tới Firebase.

Như đã thấy trên firebase là cloud, nghĩa là mọi thứ có kết nối internetthì đều có thể “tương tác” với Firebase này Nhìn lại thì ESP8266 có thể kếtnối với internet và Firebase cũng hỗ trợ ESP8266 nên có thể dùng ESP8266

để lấy dữ liệu từ cảm biến và gửi lên firebase [ 7 ]

2.10 Tổng quan về Thingspeak.

2.10.1 Chức năng của Thingspeak.

Tiến hành nhận dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm từ vi điều khiển ESP8266 NodeMCU gửi lên và hiển thị nhiệt độ, độ ẩm theo dạng biểu đồ và dạng số đểchúng ta nắm bắt một cách trực quan hơn, dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ, độ

ẩm cho phù hợp với điều kiện sử dụng

2.10.2 Khái niệm về Thingspeak

Theo các nhà phát triển của ThingSpeak , "ThingSpeak là một ứng dụng vàAPI Internet of Things (IoT) nguồn mở để lưu trữ và truy xuất dữ liệu sửdụng giao thức HTTP và MQTT qua Internet hoặc qua Mạng cục bộ

2.10.3 Tìm hiểu về Thingspeak

ThingSpeak ban đầu được ioBridge ra mắt vào năm 2010 như một dịch

vụ hỗ trợ các ứng dụng IoT ThingSpeak đã tích hợp hỗ trợ từ phần mềmđiện toán số MATLAB của MathWorks cho phép người dùng ThingSpeakphân tích và trực quan hóa dữ liệu đã tải lên bằng Matlab mà không cầnphải mua giấy phép Matlab từ Mathworks

2.11 Tổng quan về MIT App Inventor

2.11.1 Khái niệm MIT App Inventor

MIT App Inventor dành cho Android là một ứng dụng web nguồn mởban đầu được cung cấp bởi Google và hiện tại được duy trì bởi Viện Côngnghệ Massachusetts (MIT).

Nền tảng cho phép nhà lập trình tạo ra các ứng dụng phần mềm cho hệđiều hành Android (OS) Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, nền tảng chophép người dùng kéo và thả các khối mã (blocks) để tạo ra các ứng dụng cóthể chạy trên thiết bị Android

- Những tính năng có trên MIT App Inventor.

 Cho phép xây dựng nhanh chóng những thành phần cơ bản(components) của một ứng dụng Android

 Sử dụng nhiều tính năng trên điện thoại

 Cảm biến: đo gia tốc (AccelerometerSensor), đọc mã vạch, tính giờ,con quay hồi chuyển (gyroscopeSensor), xác định địa điểm(locationSensor), NFC, đo tốc độ (pedometer), đo khoảng cách xa gầnvới vật thể (proximitySensor)

 Kết nối: Danh bạ, email, gọi điện, chia sẻ thông qua các ứng dụng mạng

xã hội khác trên thiết bị, nhắn tin, sử dụng twitter qua API, bật ứng dụngkhác, bluetooth, bật trình duyệt

 Lưu trữ: đọc hoặc lưu tệp txt, csv, sử dụng FusiontablesControl, tạo cơ

sở dữ liệu đơn giản trên điện thoại hoặc trên đám mây thông qua server

tự tạo hoặc Firebase

_Nhược điểm của app Inventor là:

 Lập trình viên chưa thể sử dụng mọi tính năng của Android và việc nàyphụ thuộc vào khi nào mở rộng mới có tính năng bạn cần có được tạo ra.Khuyết điểm này chỉ có thể khắc phục bằng cách tự xây dựng mở rộngcho App Inventor

 Do ứng dụng được phát triển trên server của MIT, giới hạn dung lượngcủa mỗi project chỉ là 5mb.

App android

Firebase

CHƯƠNG III.THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Yêu cầu chung của hệ thống

 Mô hình được thiết kế kết hợp nhiều cơ cấu với nhau tạo nên một hệthống trồng cà chua như mục tiêu đặt ra Vì vậy khi thiết kế có nhữngyêu cầu đặt ra cho hệ thống như sau:

 Thiết kế mô hình chắc chắn, đảm bảo các thiết bị hoạt động ổn định

 Hệ thống cần sử dụng các thiết bị cảm biến có độ chính xác tương đốicao giúp giám sát và điều khiển hiệu quả

 Thiết kế hệ thống mang tính thực tiễn, áp dụng được cho sản xuất

 Thiết kế được giao diện điều hành trên app Android để điều khiển giámsát các thiết bị trong hệ thống Giao diện trên app phải đảm bảo đầy đủcác chức năng điều khiển và giám sát,giao diện dễ sử dụng

 Kết nối được với web sever ( Thingspeak ) để thu thập dữ liệu nhiệt độ

độ ẩm đo được theo thời gian nhằm đưa ra kế hoạch tưới tiêu hợp lí giúpcây phát triển khỏe mạnh

3.2 Sơ đồ khối của hệ thống

T Thingspeak