Báo Cáo Bài Tập Lớn Đề Tài Mạch Đo Nhiệt Độ, Độ Ẩm Dùng Trong Nông Nghiệp.pdf

Vì vậy chúng em chọn đề tài “Thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất , hiển thị lên LCD” để góp phần giúp đỡ cho người dân làm việc và sinh sống ở các khu vực lân cận 1.4 Phân

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ



MÔN HỌC: CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐỀ TÀI: MẠCH ĐO NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DÙNG

TRONG NÔNG NGHIỆPGiảng viên hướng dẫn: ThS Hoàng Quang Huy

Nhóm sinh viên thực hiện: Lê Viết Minh STT: 23 20224059

Dương Thị Mỹ Hạnh STT: 13 20223956

Nhóm 13

Mã lớp học : 150062

Hà Nội, 2024.

1 Ý TƯỞNG 3

1.1 Giới thiệu ý tưởng 3

1.2 Mục đích 3

1.3 Ý tưởng thiết kế 3

1.4 Phân chia công việc 3

1.4.1 Lê Viết Minh 3

1.4.2 Dương Thị Mỹ Hạnh 4

2 CÁC TIÊU CHÍ CƠ BẢN CỦA SẢN PHẨM 4

2.1 Cơ bản về hệ thống 4

2.2 Các tiêu chí chức năng chính 4

3 SƠ ĐỒ KHỐI 4

3.1 Sơ đồ khối toàn thể 4

3.2 Chi tiết từng khối 5

3.2.1 Khối nguồn 5

3.2.2 Khối cảm biến 5

3.2.3 Khối xử lý 5

3.2.4 Khối hiển thị 6

4 HOÀN THIỆN SẢN PHẨM 7

4.1 Linh kiện sử dụng 7

4.1.1 DHT 11 (Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ trong không khí) 7

4.1.2 Soil Moisture Sensor (Cảm biến độ ẩm đất) 8

4.1.3 Arduino UNO R3 10

4.1.4 I2C (giao tiếp) 12

4.1.5 LCD 20x4 13

4.1.6 Breadboard (8.5x5.5x1 cm) 14

1

4.1.7 Dây jump 15

4.1.8 Nắp pin 9V DC 15

4.1.9 Công tắc 16

4.1.10 Pin 9V DC 17

4.2 Sơ đồ nguyên lý toàn khối 18

4.3 Demo sản phẩm 19

4.4 Những tính năng cần cải tiến 19

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

1 Ý TƯỞNG

1.1 Giới thiệu ý tưởng

Hiện nay, cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, đất nước thế giới nói chung và đất nước Việt Nam ta nói riêng đã có nhiều thành tựu trong các lĩnh vực khoa học công nghệ Cùng với đó là các nhà máy

xí nghiệp được xây dựng lên ngày càng nhiều để phục vụ cho các thí nghiệm, quá trình phát triển thiết bị Bên cạnh đó chúng ta phải đối mặt với sự nóng lên toàn cầu do khói thải của các nhà máy, xí nghiệp và các phương tiện giao thông Vì vậy chúng em chọn đề tài “Thiết bị đo nhiệt

độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất , hiển thị lên LCD” để góp phần giúp

đỡ cho người dân làm việc và sinh sống ở các khu vực lân cận

1.4 Phân chia công việc

1.4.1 Lê Viết Minh

- Tìm hiểu đề tài

- Hoàn thiện đề tài

- Làm powerpoint, poster

3

1.4.2 Dương Thị Mỹ Hạnh

- Tìm hiểu đề tài

- Hoàn thiện đề tài

- Làm báo cáo, mua linh kiện

2 CÁC TIÊU CHÍ CƠ BẢN CỦA SẢN PHẨM

2.1 Cơ bản về hệ thống

Sơ đồ 1: Cơ bản về hệ thống

2.2 Các tiêu chí chức năng chính

- Hiển thị nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất lên màn hình

- Cảnh báo nếu nhiệt độ không khí, độ ẩm không phù hợp để thông báo cấp nước giúp cây cối phát triển

- Có thể đo nhiệt độ trong khoảng từ 0°C đến 50-55°C

- Sai số đo không quá lớn

Khối

nguồn cảm biến Khối Khối xử lý hiển thị Khối

Sơ đồ 2: Sơ đồ khối toàn thể

3.2 Chi tiết từng khối

- Nguồn DC 5V thông qua USB

- Sai số trong quá trình đo không quá lớn

- Giá thành vừa phải

- Đo tốt ở dải nhiệt độ từ 0 đến 55 độ C với sai số +- 2 độ C

- Đo tốt ở độ ẩm 20 - 90 % RH với sai số 5%

- Tần số lấy mẫu tối đa 1%

4.1.1.2 Tính năng

- Dùng đo nhiệt đô và độ ẩm

- Dùng để nghiên cứu học tập bộ môn điện tử

- Dùng đo nhiệt độ môi trường xung quanh

- Dùng đo độ ẩm xung quanh

- Tương thích với nhiều dòng vi điều khiển như 8051 - Pic - AVT

7

4.1.1.3 Datasheet

4.1.2 Soil Moisture Sensor (Cảm biến độ ẩm đất)

Hình 2: Cảm biến độ ẩm đất

- DO: Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)

- AO: Đầu ra Analog (Tín hiệu tương tự)

- Sơ đồ chân: + VCC - 3.3V ~ 5V + GND

- GND của nguồn ngoài + DO

- Đầu ra tín hiệu số (mức cao hoặc mức thấp) + AO

- Đầu ra tín hiệu tương tự (Analog)

4.1.2.2 Tính năng

- Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor thường được sử dụng trong các mô hình tưới nước tự động, vườn thông minh, cảm biếngiúp xác định độ ẩm của đất qua đầu dò và trả về giá trị Analog, Digital qua 2 chân tương ứng để giao tiếp với Vi điều khiển để thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau

9

4.1.3 Arduino UNO R3.

Hình 3: Arduino Uno R34.1.3.1 Thông số kỹ thuật

Digital I/O pin 14 (trong đó 6 pin có khả năng băm

xung)

Cường độ dòng điện trên mỗi I/O

Vi điều khiển ATmega328P

pin

0.5 KB được sử dụng bởi bootloader

- Đầu vào / đầu ra kỹ thuật số I / O kỹ thuật số từ 0 đến 13

- Đầu vào / đầu ra tương tự I / O tương tự từ 0 đến 5

- Chân PWM - 3,5,6,9,10,11

- Hỗ trợ chức năng tải xuống ISP

- Điện áp đầu vào: không có nguồn điện bên ngoài khi kết nối với USB máy tính, nguồn điện bên ngoài Đầu vào điện áp DC -5V ~ 9V

- Điện áp đầu ra: Đầu ra điện áp 5V DC và đầu ra điện áp DC 3.3V

- Sử dụng bộ điều khiển vi xử lý Atmel Atmega328P

11

4.1.4 I2C (giao tiếp)

Hình 4: Giao tiếp với LCD I2C4.1.4.1 Thông số kỹ thuật

- Kích thước: 41,5×19×15,3mm

- Trọng lượng: 5g

- Điện áp hoạt động: 2,5 – 6V

- Giao tiếp: I2C

- Jump chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

- Biến trở xoay độ tương phản cho LCD

4.1.4.2 Tính năng

- Tiết kiệm chân Input/ Output cho vi điều khiển

- Đơn giản hóa việc điều khiển màn hình LCD

- Thông thường để sử dụng màn hình LCD bạn cần rất nhiều chân trên Arduino để điều khiển Do vậy để đơn giản hóa công việc, người ta tạo ra một loại mạch điều khiển màn hình LCD sử dụng giao tiếp I2C Nói một cách đơn giản, bạn chỉ cần 2 dây để có thể điều khiển màn hình thay vì 8 dây thông thường

- Để sử dụng các loại LCD có driver là HD44780 (LCD 1602, LCD

2004, …) cần có ít nhất 6 chân của MCU kết nối với các chân RS,

EN, D7, D6, D5 và D4 để có thể giao tiếp với LCD Nhưng với module chuyển giao tiếp LCD sang I2C, chúng ta chỉ cần hai chân (SDA và SCL) của MCU kết nối với hai chân (SDA và SCL) của module để có thể hiển thị thông tin lên LCD Ngoài ra có thể điều chỉnh được độ tương phản bởi biến trở gắn trên module

4.1.5 LCD 20x4

Hình 5: Màn hình hiển thị LCD 20x44.1.5.1 Thông số kỹ thuật

- Điện áp hoạt động là 5V

- Kích thước: 98 x 60 x 13.5 mm

- Chữ trắng, nền xanh dương, hoặc xanh lá

- Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nốivới Breadboard

- Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi dây điện

13

- Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chình độ sáng để sử dụng ít điện năng hơn.

4.1.5.2 Tính năng

- Màn hình Màn hình LCD 2004 được sử dụng phổ biến trong các ứng dụng: máy photo, máy fax, máy in laser, các thiết bị công nghiệp, thiết bị mạng như router, thiết bị lưu trữ

- Ngoài ra màn hình LCD 2004 cũng được sử dụng phổ biến trong học giao tiếp hiển thị với vi điều khiển, Arduino, Raspberry Pi, STM32,

- Bánh xe có thể được lắp ráp trong các đơn vị cố định

4.1.7 Dây jump

Hình 7: Dây cắm đực – đực4.1.7.1 Thông số kỹ thuật

- Chất liệu: dây đồng

- Độ dẫn điện cao, mối tiếp xúc chắc chắn, có nhiều màu sắc khác nhau (10 màu)

4.1.7.2 Tính năng

- Dùng làm dây dẫn điện trong các thiết bị điện tử

- Dùng làm dây truyền tín hiệu âm thanh

- Dùng để kết nối mạch, led với các nguồn điện ở xa

4.1.8 Nắp pin 9V DC

Hình 8: Nắp pin 9V15

4.1.10 Pin 9V DC

Hình 10: Pin 9V DC4.1.10.1 Thông số kỹ thuật

- TT sản phẩm: Pin 9V Panasonic

- Chất liệu: Alkaline

- Điện áp: 9V

- Hãng sản xuất : Pin Sac Panasonic

- Loại pin: Pin vuông

4.1.10.2 Tính năng

- Cấp nguồn cho thiết bị sử dụng

17

4.2 Sơ đồ nguyên lý toàn khối

Sơ đồ 3: sơ đồ nguyên lí của thiết bị mô phỏng bằng proteus

4.3 Demo sản phẩm

Hình 11: sản phẩm demo

- Thiết bị đã hoàn thiện cơ bản về chức năng mà ý tưởng ta đã đề ra

- Sai số không quá lớn trong quá trình đo

- Thiết bị dễ dàng sử dụng với 1 công tắc kết nối với nguồn pin

4.4 Những tính năng cần cải tiến

- Kết nối thiết bị với điện thoại thông minh bằng Wi-fi hoặc Bluetooth để cảnh báo nhiệt độ, độ ẩm từ xa

- Kết nối với máy bơm nước để khi đất thiếu nước có thể kích hoạt máy bơm phun nước tưới cây

- Nâng cấp cảm biến với độ chính xác cao hơn

19

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Sheet-Translated-Version-1143054.pdf

https://www.mouser.com/datasheet/2/758/DHT11-Technical-Data-https://www.sigmaelectronica.net/wp-content/uploads/2012/10/A000066_Web.pdf

https://toppin.vn/san-pham/pin-panasonic-9v-6f22dt1s/

lcd