hệ thống trang trại thông minh sử dụng raspberry pi4

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TRANG TRẠI THÔNG MINH SỬ DỤNG RASPBERRY PI4 TRƯỜNG HOÀNG KHÔI 16024191 buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc

Trang 1

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TRANG TRẠI THÔNG MINH

SỬ DỤNG RASPBERRY PI4

TRƯỜNG HOÀNG KHÔI 16024191

buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te bao712413068:35:40 PM8:35:40 PM712413068:35:40 PM8:35:40 PM712413068:35:40 PM8:35:40 PM

buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te bao

buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te bao

71Thursday, June 13, 20248:35:40 PM8:35:40 PM71Thursday, June 13, 20248:35:40 PM8:35:40 PM71Thursday, June 13, 20248:35:40 PM8:35:40 PM

buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baobuoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te bao71Thursday, June 13, 20248:35:41 PM8:35:41 PM71Thursday, June 13, 20248:35:41 PM8:35:41 PM71Thursday, June 13, 20248:35:41 PM8:35:41 PM

71buoe dau hghieh euu hhah giohg xoch tc melic czedcrceh lihh bahg eohg hghe huoi eay mo te baoThursday, June 13, 2024

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Trang 3

1.4 Kết quả nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CHUỒNG TRẠI THEO HƯỚNG TỰ ĐỘNG 3

2.1 Nâng hạ máng ăn 3

2.2 Chiếu sáng chuồng trại 3

2.3 Nâng hạ màn che 4

2.4 Quạt thông gió làm mát 5

2.5 Bơm nước uống và vệ sinh ống nước 5

2.6 Điều khiển từ xa với giao diện đồ họa VNC Viewer 6

2.6.1.Kích hoạt VNC Viewer trên Raspberry Pi 6

2.6.2.Kiểm tra mã IP của Raspberry Pi 8

CHƯƠNG 3: GIỚI THỆU RASPBERY PI 4 VÀ CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI 10

3.1 Giới thiệu Raspberry Pi4 10

3.1.1.Sơ đồ chân Raspberry Pi 4 10

3.1.2.Cấu trúc phần cứng 11

3.1.3. Hệ điều hành và phần mềm 12

3.2 Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD 13

Trang 4

3.3 Giới thiệu module IC L928N điều khiển động cơ 14

3.3.1.Mạch điều khiển động cơ bước và động cơ một chiều L298N 14

3.3.2.Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ L298N 15

3.3.3.Sơ đồ chân tín hiệu Module L298N 16

3.4 Giới thiệu module Relay 5v kích High/Low 17

4.1.1.Giới thiệu về python 22

4.1.2.Tính năng của python 22

4.1.3.Code lập trình hệ thống trên nền python 23

4.2 Thiết kế tủ điều khiển và mô hình hiển thị 51

4.2.1.Thiết kế tủ điều khiển 51

4.2.2.Bảng mô phòng thiết bị 56

4.2.3.Tủ điều khiển và mô hình hiển thị hoàn thiện 58

4.2.4.Màn hình hiển thị và các chế độ điều khiển 59

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 62

5.1 Kết luận 62

Trang 5

Hình 2.11: Kiểm tra kết nối wifi trên màn hình pi 8

Hình 2.12: Biểu tượng VNC xuất hiện 9

Hình 2.13: IP của raspbery pi 9

Hình 3.1: Board Raspberry Pi 4 10

Hình 3.2: Sơ đồ chân GPIO Raspberry Pi4 11

Hình3.3: Chi tiết ngõ ra Raspberry Pi4 11

Hình3.4: Hệ điều hành NOOBS và Raspbian 13

Hình 3.5: Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD 13

Hình 3.6: Mặt sau Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD 14

Hình 3.7: Module IC L928N điều khiển động cơ 15

Hình 3.8: Sơ đồ chân tín hiệu Module L298N 16

Hình 3.9: Module Relay 5v kích High/Low 17

Hình 3.10: Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 18

Hình 3.11: Cảm biến mưa 19

Hình 3.12: Sơ đồ kết nối cảm biến mưa với Raspberry Pi4 20

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 6

Hình 3.14: Sơ đồ kết nối DHT11 với Raspberry Pi4 21

Hình 4.1: Ngôn ngữ lập trình python 22

Hình 4.2: Thiết kế tủ điều khiển trên AutoCad 51

Hình 4.3: Tủ điều khiển sau khi cắt ghép và kết nối thiết bị 52

Hình 4.4: Đấu nối các thiết bị ngoại vi 53

Hình 4.5: Hoàn thành sơ bộ tủ điều khiển 54

Hình 4.6: Cấp nguồn và kiểm tra 54

Hình 4.7: Hoàn thiện tủ điều khiển 55

Hình 4.8: Thiết kế mô hình hiển thị trên AutoCad 56

Hình 4.9: Bảng mô phỏng thiết bị thực tế 56

Hình4.10: Đấu nối dây với các thiết bị 57

Hình 4.11: Tủ điều khiển và mô hình hiển thị hoàn thiện 58

Hình 4.12: Màn hình điều khiển, hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị và cảm biến 59

Hình 4.13: Màn hình hiển thị và điều khiển chiếu sáng, màn che, bơm nước, máng ăn và quạt thông gió 60

Hình 4.15: Màn hình điều khiển màn che 2 chế độ tự động và bằng tay 61

Hình 4.16: Màn hình điều khiển máy bơm, máng ăn và quạt thông gió 61

123docz.net - File bi loi xin lienhe: lethikim34079@hotmail.com

Trang 7

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Sơ đồ kêt nối chân cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 với Raspberry Pi4 18Bảng 3.2: Sơ đồ kết nối chân cảm biến mưa với Raspberry Pi4 19Bảng 3.3: Sơ đồ kết nối chân DHT11 với Raspberry Pi4 21

Trang 8

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề

Trong 10 năm qua từ 2010 đến 2020 tốc độ phát triển chăn nuôi gia cầm ở nước ta tăng rất nhanh và đạt được những thành tựu đáng khích lệ Tổng đàn gia cầm từ 100 triệu conđến nay đã đạt gần 467 triệu con, sản lượng thịt đạt trên 1,2 triệu tấn, sản lượng trứng đạt trên 13 tỷ quả Tỷ trọng chăn nuôi gia cầm năm 2019 (25,3%) tăng mạnh so với năm 2018 (20,6%)

Những yếu tố đó làm cho chăn nuôi gia cầm không còn là một nghề phụ nữa mà nhiều nơi đã trở thành một trong những nghề sản xuất chính trong sản xuất Nông nghiệp Về mặt xã hội chăn nuôi gia cầm đã có vị thế mới, góp phần làm thay đổi nhanh chóng cơ cấu các ngành sản xuất trong nông nghiệp và xoá đói giảm nghèo ở Việt Nam

Từ chăn nuôi phân tán, quy mô nhỏ, tự phát, dần dần chuyển thành chăn nuôi tập trung với quy mô lớn hơn Năng suất và chất lượng ngày càng tăng Vì vậy, hiện nay hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều muốn đầu tư công công nghệ và các hệ thống thiết bị tiên tiến vào trong các chuồng trại chăn nuôi để giảm nhẹ sức lao động nặng nhọc, nâng cao năng suất lao động, tạo ra sản phẩm chăn nuôi có chất lượng cao và ổn định, đáp ứng nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Từ tình hình thực tế trên, việc nghiên cứu thiết kế và hoàn thiện các kiểu mẫu chuồng nuôi gia cầm theo hướng công nghiệp hoá, hiện đại hóa ngày càng cần thiết hơn

Nội dung bài báo cáo này trình bày kết quả nghiên cứu thiết kế hệ thống trang trại thông minh sử dụng board mạch Raspberry pi4

1.2 Ý nghĩa đề tài

Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật ngày nay thì các hệ thống tự động ra đời ngày càng nhiều, ít nhiều mọi người đều nghe qua hoặc biết về nó Đối với các hộ chăn nuôi vừa và nhỏ thì hệ thống trang trại tự động vẫn còn khá xa lạ và chi phí cho các hệ thống rất cao Từ đó, chúng em muốn đưa một hệ thống trang trại thông minh được điều khiển tự động từ các thiết bị cho đến động cơ,…bằng việc sử dụng board mạch Raspberry pi4 Nhằm tiết kiệm chi phí hơn và dễ tiếp xúc làm quen hơn cho các hộ chăn nuôi trong mô hình tự động

Trang 9

1.3 Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của chúng em nhằm áp dụng những kiến thức đã học và thực tế để tạo ra một hệ thống trang trại thông minh có thể chạy tự động cũng như hẹn giờ và các tùy chọn khác

Nghiên cứu sử dụng board mạch Raspberry pi4, ngoài ra còn có một số thiết bị khác như:

 Màn Hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD  Module IC L928N điều khiển động cơ

 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11  Cảm biến mưa

 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750

1.4 Kết quả nghiên cứu

Từ những mục tiêu, kế hoạch đặt ra và sự nổ lực của các thành viên trong nhóm Chúng em đã đạt được những kết quả nhất định sau:

 Giao tiếp Raspberry pi4 với các module như: màn hình HDMI, IC L928N, DHT11, BH1750 và cảm biến mưa

 Thiết kế giao diện điều khiển trên màn hình cảm ứng  Hẹn thời gian hoạt động cho các thiết bị

Trang 10

CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH CHUỒNG TRẠI THEO HƯỚNG TỰ ĐỘNG

2.1 Nâng hạ máng ăn

Dùng motor nâng hạ máng ăn theo thời gian cài đặt trước hoặc điều khiển chế độ bằng tay

Hình 2.1: Nâng hạ máng cho gà ăn

Ưu điểm của nó là gà ăn, ngừng cho ăn theo đúng thời gian định trước Khi cho ăn tất cả những con gà được ăn đồng loạt hết, con gà sẽ không bị xô sát vào nhau Tiết kiệm được nhân công và thời gian

2.2 Chiếu sáng chuồng trại

Đèn chiếu sáng hoạt động dựa trên cảm biến ánh sáng hoặc điều khiển chế độ bằng tay với nhiều chế độ sáng khác nhau phù hợp với điều kiện môi trường phát triển của gà

Trang 11

Điều khiển bằng tay: có thể hạ màn xuống mức phù hợp với môi trường phát triển

Trang 12

2.4 Quạt thông gió làm mát

Quạt thông gió hoạt động dựa trên cảm biến nhiệt độ - độ ẩm hoặc điều khiển bằng tay

Hình 2.4: Quạt thông gió

Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm: khi nhiệt độ quá cao so với quy định quạt sẽ tự động bật lên làm mát cho gà

2.5 Bơm nước uống và vệ sinh ống nước

Bơm nước uống sử dụng kiểu máng núm

Trang 13

Cách 1 sử dụng giao diện chính của Pi :

Bấm phím “Windows” trên bàn phím Sau đó chọn Preferrences -> Raspberry Pi Configuration -> “Interfaces”-> “VNC: Enabled”.

Trang 14

Hình 2.9: Raspberry Configuration

Trang 15

Hình 2.10: Advanced Options

Cuối cùng, khởi động lại Raspberry Pi

2.6.2 Kiểm tra mã IP của Raspberry Pi

Kiểm tra xem Pi đã kết nối với mạng dây hoặc Wifi chưa:

Hình 2.11: Kiểm tra kết nối wifi trên màn hình pi

Bấm vào biểu tượng VNC mới xuất hiện sau khi kích hoạt VNC:

Trang 16

Hình 2.12: Biểu tượng VNC xuất hiện

Bảng mới hiện ra Trên này chính là IP của Raspberry Pi:

Hình 2.13: IP của raspbery pi

Trang 17

CHƯƠNG 3: GIỚI THỆU RASPBERY PI 4 VÀ CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI

3.1 Giới thiệu Raspberry Pi4

Raspberry Pi 4 là một board máy tính đơn nhỏ, giá rẻ, kích thước chỉ bằng một thẻ tín dụng, tiết kiệm điện năng (vì nguồn điện cung cấp cho RPi chỉ có 5V) được giới thiệu bởi Raspberry Pi Foundation, đi kèm với CPU, GPU, cổng USB và các chân I/O và có khả năng thực hiện một số chức năng đơn giản như một máy tính thông thường

Hình 3.1: Board Raspberry Pi 4

Máy tính nhỏ bé này được phát triển với mục đích làm cho quá trình học máy tính trở nên dễ dàng để một học sinh trung bình có thể nhận được lợi ích và dự đoán những gì một máy tính tiên tiến có thể làm

3.1.1 Sơ đồ chân Raspberry Pi 4

Đây là 40 chân GPIO được sử dụng để kết nnối với các thiết bị khác

Trang 18

Hình 3.2: Sơ đồ chân GPIO Raspberry Pi4

Các chân UART là các chân đầu ra, đầu vào nối tiếp được sử dụng để truyền thông dữ liệu nối tiếp và để chuyển đổi mã gỡ lỗi

3.1.2 Cấu trúc phần cứng

Hình3.3: Chi tiết ngõ ra Raspberry Pi4

 Chip - Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 (ARMv8) @ 1.5GHz với đồ họa VideoCore VI GPU hỗ trợ OpenGL ES 3.0.

 RAM - 2GB LPDDR4 SDRAM.

 Lưu trữ - microSD card 1 slot.

Trang 19

 Video Output & Display I/F

- 2 cổng micro HDMI lên tới 4Kp60 (Hỗ trợ một màn hình 4K chạy ở tốc độ 60 khung hình/giây hoặc hai màn hình 4K chạy ở tốc độ 30 khung hình/giây Với phiên bản cũ, tối đa 1080 chạy ở tốc độ 60 khung hình/giây ở chế độ 2 màn hình).

- Cổng AV 3.5mm với composite video (và stereo audio).- 2-lane MIPI DSI display port.

 Video

- Decode – H.265 lên đến 4Kp60, H.264 lên đến 1080p60.- Encode – H.264 lên đến 1080p30.

 Camera - 2-lane MIPI CSI camera port.

 Audio - Stereo audio qua AV port, digital audio qua các cổng HDMI.

 Kết nối

- True Gigabit Ethernet (RJ45).

- Dual band (2.4 GHz/5.0 GHz) 802.11b/g/n/ac WiFi 5.- Bluetooth 5.0 BLE.

 USB - 2 cổng USB 3.0, 2 cổng USB 2.0.

 Mở rộng - GPIO 40 chân tiêu chuẩn tương thích hoàn toàn với các board Raspberry Pi phiên bản trước.

 Nguồn cung cấp

- 5V DC qua cổng USB-C (tối thiểu 3A).- 5V DC qua header GPIO (tổi thiểu 3A).

- Cấp nguồn Ethernet (PoE) qua tùy chọn PoE HAT.

 Kích Thước - 85 x 56 mm (giống như các board model B).

 Phạm vi nhiệt độ làm việc - 0 – 50°C.

3.1.3 Hệ điều hành và phần mềm

Các hệ điều hành cho Raspberry Pi bao gồm : Raspbian, Arch Linux ARM, OSMC, OpenELEC, Snappy Ubuntu Core, Ubuntu MATE, Debian Jessie, Windows và Android

Trang 20

Raspbian: là một hệ điều hành thuận tiện cho việc cài đặt và sử dụng với sự hỗ trợ lớn từ cộng đồng mã nguồn mở trên thế giới Raspbian là một hệ điều hành đơn giản và thân thiện

Có thể download và sử dụng Raspbian ở 2 dạng : NOOBS hoặc file Raspbian

Hình3.4: Hệ điều hành NOOBS và Raspbian

Với NOOBS (New Out of Box Software), khi thực hiện cài đặt bạn sẽ được lựa chọn giữa các hệ điều hành khác nhau cho Raspberry Pi, khi đó bạn cũng có thể lựa chọn Raspbian

Với file Raspbian, khi đó sẽ không có quá trình lựa chọn giữa các hệ điều hành, mà Raspbarry Pi sẽ tự thực hiện nhiệm vụ của mình để chuyển tới việc khởi động của Linux kernel

3.2 Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD

Màn hình 7 inch HDMI LCD cảm ứng điện dung được nhập từ chính hãng Wareshare, màn hình sử dụng cổng hiển thị HDMI với độ phân giải màn hình 800 x 480 pixels trên tiết diện 7 inch cho chất lượng hình ảnh và chữ hiển thị sắc nét rõ ràng, kiểm nghiệm thực tế:

Hình 3.5: Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD

Trang 21

Màn hình 7 inch HDMI LCD cảm ứng điện dung Waveshare còn có chức năng cảm ứng điện dung và cấp nguồn qua cổng Micro USB giúp bạn có thể xây dựng vô số các ứng dụng điều khiển và hiển thị qua màn hình cảm ứng với các Mini PC như Raspberry Pi, Orange Pi, Beaglebone Black,

3.2.1 Thông số kỹ thuật

Hình 3.6: Mặt sau Màn hình Waveshare 7inch HDMI Capacitive Touch Screen LCD

Model: LCD 7 inch HDMI LCD cảm ứng điện dung Waveshare Điện áp sử dụng: 5VDC từ cổng Micro USB

3.3 Giới thiệu module IC L928N điều khiển động cơ

3.3.1 Mạch điều khiển động cơ bước và động cơ một chiều L298N

Module điều khiển động cơ (Motor Driver) sử dụng chip cầu H L298N giúp điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ DC một cách dễ dàng, ngoài ra module L298N

Trang 22

còn điều khiển được 1 động cơ bước lưỡng cực Mạch cầu H của IC L298N có thể hoạt động ở điện áp từ 5V đến 35V

Hình 3.7: Module IC L928N điều khiển động cơ

Module L298N có tích hợp một IC nguồn 78M05 để tạo ra nguồn 5V để cung cấp cho các thiết bị khác

3.3.2 Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ L298N

Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A

Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA Công suất hao phí: 20W

(khi nhiệt độ T = 75 ℃)

Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

Trang 23

3.3.3 Sơ đồ chân tín hiệu Module L298N

Hình 3.8: Sơ đồ chân tín hiệu Module L298N

1 DC motor 1 “+” hoặc stepper motor A+ 2 DC motor 1 “-” hoặc stepper motor A- 3 DC motor 2 “+” hoặc stepper motor B+ 4 DC motor 2 “-” hoặc stepper motor B- 5 Cấp nguồn dương cho motor từ 6V đến 35V 6 Cắm chân GND (đất, cực âm) của nguồn

7 Nguồn ra 5V, nếu jumper (3) được cắm thì có nguồn ra 5V

8 12V jumper – tháo jumper này nếu sử dụng nguồn trên 12V cấp vào chân 4 Jumper này dùng để cấp nguồn cho IC ổn áp tạo ra nguồn 5V nếu nguồn trên 12V sẽ làm cháy IC 78M05

9 Chân Enable của Motor 1, chân này cũng dùng để cấp xung PWM cho motor Nếu điều khiển tốc độ thì rút jumper ra và cắm chân PWM của VĐK vào đây Giữ nguyên khi dùng với động cơ bước

10 Input 1 11 Input 2 12 Input 3 13 Input 4

Trang 24

14 Chân Enable của Motor 2, chân này cũng dùng để cấp xung PWM cho motor Nếu điều khiển tốc độ thì rút jumper ra và cắm chân PWM của VĐK vào đây Giữ nguyên khi dùng với động cơ bước

3.4 Giới thiệu module Relay 5v kích High/Low

Mạch 2 Relay Opto chọn mức kích High/Low (5/12/24VDC) được sử dụng để bật, tắt thiết bị AC/DC qua Relay, mạch có thể tùy chọn kích bằng mức cao hoặc thấp (High/Low) qua Jumper, ngoài ra mạch còn bổ sung thêm Opto cách ly cho độ an toàn và chống nhiễu vượt trội (một số mạch trên thị trường không có Opto), thích hợp với các ứng dụng bật tắt, điều khiển thiết bị qua Relay

Hình 3.9: Module Relay 5v kích High/Low  Thông số kỹ thuật:

- Điện áp sử dụng: có ba loại 5/12/24VDC - Dòng tiêu thụ: khoảng 200mA /1Relay

- Tín hiệu kích: Tùy chọn mức cao High (5/12/24VDC theo loại Relay) hoặc thấp Low (0VDC) qua Jumper

- Tiếp điểm đóng ngắt Relay trên mạch: Max 250VAC-10A hoặc

30VDC-10A (Để an toàn nên dùng cho tải có công suất <100W)

- Kích thước: 52 (L) * 41(W) * 19 (H) mm

3.5 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750

Cảm biến cường độ ánh sáng Lux BH1750 được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, cảm biến có ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tính toán nào thông qua giao tiếp I2C

Trang 25

Hình 3.10: Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750  Thông số kỹ thuật:

- Nguồn: 3~5VDC- Giao tiếp: I2C

- Khoảng đo: 1 -> 65535 lux- Kích cỡ: 21*16*3.3mm Cách kết nối:

Bảng 3.1: Sơ đồ kêt nối chân cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 với Raspberry Pi4

Raspberry Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750

Trang 26

Hình 3.11: Cảm biến mưa  Thông số kỹ thuật:

- Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp

- LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt  Cách kết nối:

Bảng 3.2: Sơ đồ kết nối chân cảm biến mưa với Raspberry Pi4

Trang 27

Hình 3.12: Sơ đồ kết nối cảm biến mưa với Raspberry Pi4

3.7 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11

Cảm biến độ ẩm và nhiệt độ DHT11 là cảm biến rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1 wire (giao tiếp digital 1 dây truyền dữ liệu duy nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp trong cảm biến giúp bạn có được dữ liệu chính xác mà không phải qua bất kỳ tính toán nào Module được thiết kế hoạt động ở mức điện áp 5VDC

Hình 3.13: Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11  Thông số kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động: 3  5V

Trang 28

- Khoảng nhiệt độ đo: 0 -> 50°C với độ chính xác là ±2°C - Khoảng độ ẩm đo: 20 -> 80%RH với độ chính xác là 5%RH - Kích thước: 15.5mm x 12mm x 5.5mm

- Tần số lấy mẫu: 1Hz , nghĩa là 1 giây DHT11 lấy mẫu một lần

- 4 chân: VCC( cực (+) nguồn ), DATA(chân tín hiệu), NC, GND(cực (-) nguồn)

- Kích thước : 28mm x 12mm x10mm  Cách kết nối:

Bảng 3.3: Sơ đồ kết nối chân DHT11 với Raspberry Pi4

Hình 3.14: Sơ đồ kết nối DHT11 với Raspberry Pi4

Trang 29

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH THEO QUY TRÌNH

CHUỒNG GÀ THÔNG MINH VÀ THI CÔNG MẠCH ĐIỆN

4.1 Ngôn ngữ lập trình python 4.1.1 Giới thiệu về python

Python là 1 ngôn ngữ lập trình mạnh và dễ học Python có tính hiệu quả rất cao với các cấu trúc dữ liệu và đơn giản nhưng lại rất hữu dụng với ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng Cú pháp Python gọn gàng và có tính năng gõ động; cùng với tính diễn dịch tự nhiên, làm Python là 1 ngôn ngữ lý tưởng dành cho viết kịch bản và phát triển ứng dụng nhanh chóng trong nhiều lĩnh vực trên nhiều nền tảng khác nhau

Hình 4.1: Ngôn ngữ lập trình python

4.1.2 Tính năng của python

Đơn giản: Python là 1 ngôn ngữ đơn giản và tối giản Đọc 1 chương trình Python có cảm giác như đọc tiếng Anh, mặc dù ở dạng rút gọn Tính tự nhiên của mã giả trong Python là 1 trong các điểm mạnh nhất của ngôn ngữ này Điều này giúp cho lập trình viên tập trung vào giải pháp giải quyết vấn đề hơn là việc tập trung vào ngôn ngữ

Dễ học: Python dễ học vì có cú pháp cực kỳ đơn giản

Miễn phí và mã nguồn mở: Python là 1 ví dụ của FLOSS (Free/Libré and Open Source Software) Vì vậy, bạn có thể tự do phân phối bản sao chép của phần mềm, cũng như mã nguồn, thay đổi hay sử dụng các thành phần phần mềm trong các chương trình mới Một trong những lý do Python là ngôn ngữ mạnh vì nó được cộng đồng thường xuyên phát triển và nâng cấp

Ngôn ngữ bậc cao: Khi sử dụng Python, bạn sẽ không bao giờ phải để ý đến các chi tiết mức thấp như quản lý bộ nhớ cho chương trình của bạn, và vân vân

Trang 30

Khả năng bỏ túi: Do tính tự nhiên mã mở của Python, Python cũng xây dựng chạy trên nhiều nền tảng khác nhau Bạn có thể sử dụng Python trên GNU/Linux, Windows, FreeBSD, Macintosh, Solaris, OS/2, Amiga, AROS, AS/400, BeOS, OS/390, z/OS, Palm OS, QNX, VMS, Psion, Acorn RISC OS, VxWorks, PlayStation, Sharp Zaurus, Windows CE và PocketPC Bạn còn có thể dùng một nền tảng như Kivy để tạo các trò chơi trên máy tính dành cho iPhone, iPad, và Android

Diễn dịch: Khi 1 chương trình được viết bằng ngôn ngữ biên dịch (như C hoặc C++) thì nó được chuyển đổi từ mã ngôn ngữ (C/C++) thành ngôn ngữ mà máy tính có hiểu được bằng cách dùng 1 trình biên dịch với các chức năng và các cờ khác nhau Trái lại, Python không cần biên dịch ra nhị phân Chương trình viết bằng Python chạy trực tiếp từ mã nguồn Cụ thể, Python sẽ chuyển mã nguồn thành 1 dạng trung gian gọi là bytecode, sau đó dịch dạng trung gian thành ngôn ngữ mà máy tính có thể hiểu được

Hướng đối tượng: Python là ngôn ngữ hỗ trợ cho lập trình hướng đối tượng lẫn cả lập trình thủ tục Nếu so sánh với C++ hoặc Java, Python rất mạnh nhưng lại cực kỳ đơn giản để thực hiện lập trình hướng đối tượng

Tính mở rộng: Nếu bạn cần 1 đoạn mã chạy nhanh hoặc 1 vài thuật toán đóng, bạn có thể lập trình ở C/C++ và sau đó sử dụng nó cho chương trình Python Python cho phép tích hợp các chương trình ở các ngôn ngữ khác

Khả năng nhúng: Bạn có thể nhúng Python bên trong chương trình C/C++ để mang lại các khả năng kịch bản cho người dùng chương trình

Thư viện mở rộng: Thư viện tiêu chuẩn Python thì rất lớn Thư viện giúp bạn làm nhiều thứ khác nhau liên quan đến biểu thực chính quy, gieo tài liệu, tiến trình/tiểu trình, database, trình duyệt web, CGI, FTP, email, XML, XML-RPC, HTML, tập tin WAV, mã hóa, GUI, và các phần khác Tất cả thứ này đều sẵn có khi cài đặt Python

4.1.3 Code lập trình hệ thống trên nền python

-

# -#Khai bao thu vien

from Tkinter import *

from PIL import Image, ImageTk from time import sleep

import Tkinter import tkMessageBox

Trang 31

import RPi.GPIO as GPIO import datetime

import time

import Adafruit_DHT import threading import sys import smbus import os

-

# -#khai bao cac chan GPIO

GPIO.setmode(GPIO.BCM) GPIO.setup(24, GPIO.IN)

GPIO.setup(18, GPIO.OUT) #GPIO 18,23,25 Light

pwm18 = GPIO.PWM(18, 100) pwm18.start(0)

GPIO.setup(23, GPIO.OUT) pwm23 = GPIO.PWM(23, 100) pwm23.start(0)

GPIO.setup(25, GPIO.OUT) pwm25 = GPIO.PWM(25, 100) pwm25.start(0)

GPIO.setup(8, GPIO.OUT) #GPIO 8_7,12_16,20_21 Blind

GPIO.setup(7, GPIO.OUT) GPIO.setup(12, GPIO.OUT) GPIO.setup(16, GPIO.OUT) GPIO.setup(20, GPIO.OUT) GPIO.setup(21, GPIO.OUT)

GPIO.setup(6, GPIO.OUT) #GPIO 5_17 Trough

# -#Tao va hieu chinh giao dien

# -#Chen va dinh dang hinh anh

Trang 32

PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/background.gif")

ins_temp =

PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/temperature.png")

ins_humi = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/humidity.png") ins_lux = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/lux.png") ins_rain = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/rain.png") ins_sun = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/sun.png") ins_lamp = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/lamp.png") ins_on = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/on.png") ins_off = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/off.png") ins_home = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/home2.png") ins_manual = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/manual.png") ins_setting = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/setting.png") ins_blind = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/blind.png") ins_trough = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/trough.png") ins_fan = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/fan.png") ins_pump = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/pump.png") ins_back = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/back.png") ins_on2 = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/on2.png") ins_off2 = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/off2.png")

ins_1 = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/button1.png") ins_2 = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/button2.png") ins_3 = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/button3.png") ins_title = PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/title.png")

Trang 33

PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/background_blind.png")

ins_background_ptf =

PhotoImage(file=r"/home/pi/Desktop/Project/Picture/background_ptf.png")

-

Trang 34

chk25 = IntVar() chk31 = IntVar() chk32 = IntVar() chk33 = IntVar() chk34 = IntVar() chk35 = IntVar()

chk11.set(0),chk12.set(0),chk13.set(0),chk14.set(0),chk15.set(0) chk21.set(0),chk22.set(0),chk23.set(0),chk24.set(0),chk25.set(0) chk31.set(0),chk32.set(0),chk33.set(0),chk34.set(0),chk35.set(0) frame_home = Frame(win,width=800, height=415)

setting_background.place(relwidth=1, relheight=1) frame_light = Frame(win,width=800, height=415)

light_background=Label(frame_light,image=ins_background_light) light_background.place(relwidth=1, relheight=1)

frame_blind = Frame(win,width=800, height=415)

blind_background=Label(frame_blind,image=ins_background_blind) blind_background.place(relwidth=1, relheight=1)

frame_ptf = Frame(win,width=800, height=415)

ptf_background=Label(frame_ptf,image=ins_background_ptf) ptf_background.place(relwidth=1, relheight=1)

def raise_frame(frame):

frame.tkraise()

for frame in (frame_home, frame_device, frame_setting, frame_light, frame_blind,

frame_ptf):

frame.grid(row=0, column=0, sticky='news')

Button_1_home = Button(frame_home, text='Home',font=myFont,image=icon_home,

compound=LEFT,

command=lambda:raise_frame(frame_home), bg='#00dbde',fg='white',relief=FLAT,highlightthickness=0)

Button_2_home = Button(frame_home,

text='Manual',font=myFont,image=icon_manual, compound=LEFT,

command=lambda:raise_frame(frame_device), bg='#00dbde',fg='white',relief=FLAT,highlightthickness=0)

Trang 35

compound=LEFT,

command=lambda:raise_frame(frame_home), bg='#00dbde',fg='white',relief=FLAT,highlightthickness=0)

Button_2_setting = Button(frame_setting,

text='Manual',font=myFont,image=icon_manual, compound=LEFT,

command=lambda:raise_frame(frame_device), bg='#00dbde',fg='white',relief=FLAT,highlightthickness=0)

Label_home = Label(frame_home, fg="white", background="#00dbde", text='SYSTEM', font=("Times New Roman", 20,"bold"))

Label_home.place(x=10, y=7)

Label_Setting = Label(frame_setting, fg="white", background="#00dbde", text='SYSTEM', font=("Times New Roman", 20,"bold"))

Label_Setting.place(x=10, y=7)

#hien thi nhiet do, do am, anh sang, mua len frame_home

temperatureLabel = Label(frame_home, fg="red", background="#00dbde", textvariable=temp, font=("Times New Roman", 25,"bold"))

Label(frame_home,background="#00dbde",fg="#00dbde",image=icon_lamp)

icon_lamp_label.place(x=20, y=50) icon_on1_label1 =

Label(frame_home,background="#00dbde",fg="#00dbde",image=icon_on)