thiết kế hệ thống tưới tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Sơn MSSV : 15055531 Nguyễn Đăng Tiệp MSSV : 1507187

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Hồng Sơn MSSV : 15055531 Nguyễn Đăng Tiệp MSSV : 15071871

Lớp : DHDKTD 11C GVHD : VŨ ĐỨC VẠN

TP.HCM - NĂM 2019

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

60Thursday, June 13, 20249:54:30 PM9:54:30 PM60Thursday, June 13, 20249:54:30 PM9:54:30 PM60Thursday, June 13, 20249:54:30 PM9:54:30 PM

thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

60thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuThursday, June 13, 2024

Trang 2

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (1): Nguyễn Đăng Tiệp MSSV: 15071871 (2): Nguyễn Hồng Sơn MSSV: 15055531

Tên đề tài:

Thiết kế hệ thống tưới tự động

Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)

- Điều khiển đóng mở relay theo thời gian thực , theo độ ẩm và nhiệt độ, chế độ bằng tay

- Lưu đồ giải thuật và chương trình

- Điều khiển qua mạng wifi để đóng mở relay thông qua điện thoại - Tìm hiểu về module wifi

- Hiển thị lên điện thoại các tín hiệu nhiệt độ và độ ẩm

Kết quả dự kiến:

- Hoàn thành báo cáo

- Viết chương trình điều khiển cho hệ thống - Hoàn thành chi tiết các bản vẽ thiết kế

- Hoàn thành mô hình điều khiển bằng thực nghiệm

Sinh viên

Trưởng bộ môn

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 3

Trang 4

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ii

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG 5

2.1 Khái niệm về hệ thống tự động điều khiển 5

2.2 Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất 6

2.3 Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng 6

2.4 Thực trạng vấn đề tưới cây tại Việt Nam 7

2.5 Ảnh hưởng của nước tưới với cây trồng 7

2.6 Ảnh hưởng của độ ẩm với cây trồng 7

2.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ với cây trồng 8

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 9

3.1 Tổng quan về Arduino IDE 9

3.1.1 Giới thiệu về Arduino IDE 9

3.1.2 Cài đặt thư viện 11602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 5

3.9 Module chuyển đổi: 29

3.9 Phần mềm điều khiển (Blynk app) 31

3.9.1 Blynk là gì? 31

3.9.2 Tính năng, đặc điểm của Blynk 31

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG 33

4.1 Xây dựng bài toán cho hệ thống 33

4.2 Tính toán lựa chọn cách tưới dựa trên dữ liệu của cây trồng 33

4.2.1 Xác định lần tưới nhu cầu nước : 33

4.2.2 Phân chia khu tưới: 34

4.3.3 Lưu đồ giải thuật 39

4.3 Thiết kế mạch điều khiển 41

4.3.1 Thiết kế phần cứng 41602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 6

4.3.3 Chương trình điều khiển 42

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 48

5.1 Đánh giá kết quả 48

5.2 Hạn chế của đề tài 48

5.3 Hướng phát triển đề tài 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 7

vi

Hình 1.1 Minh họa IOT trong nông nghiệp 2

Hình 2.1 Hệ thống tưới tiêu tự động 5

Hình 2.2 Ứng dụng của tự động hóa trong nông nghiệp 6

Hình 3.1 Giao diện lập trình Arduino IDE 9

Hình 3.2 Vùng soạn thảo 10

Hình 3.3 Vùng thông báo 11

Hình 3.4 Chip ESP8266EX 18

Hình 3.5 Module WiFi ESP8266 Wemos NodeMCU V3 19

Hình 3.6 Sơ đồ chân ESP8266 20

Hình 3.8 Module Relay 5v 22

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lí relay 23

Hình 3.10 Cảm biến đo đổ ẩm không khí và nhiết độ DHT11 24

Hình 3.11 Sơ đồ kết nối cảm biến DHT 11 25

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lí cảm biến DHT11 25

Hình 3.13 Cấu tạo bên trong cảm biến DHT11 26

Hình 3.14 Đồ thị điện trở và nhiệt độ 26

Hình 3.15 Cấu tạo của cảm biến độ ẩm 27

Hình 3.16 Module cảm biến đo độ ẩm đất 27

Hình 3.17 Sơ đồ nguyên lí cảm biến đo độ ẩm đất 28

Hình 3.18 IC 393 30

Hình 3.19 Sơ đồ chân ic393 30

Hình 4.1 Mô hình tưới phun 36

Hình 4.2 Tưới nhỏ giọt 37

Hình 4.3 Sơ đồ khối của hệ thống 38

Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật của hệ thống 40

Hình 4.5 Thiết kế mạch phần cứng 41

Hình 4.6 Một số giao diện điều khiển trên Blynk 41

Hình 4.7 Giao diện điều khiển trên điện thoại 42

Hình 4.8 Mô hình thực tế 47

Hình 4.9 Mô hình thực tế 47602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 8

Bảng 3.1 Một số chức năng chính của Arduino IDE 10

Bảng 3.2 Các kiểu dữ liệu 12

Bảng 3.3 Các phép toán logic 13

Bảng 3.4 Các chân của ESP8266EX 18 602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 9

Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học cũng như nhận được các ý kiến góp ý Chính các thầy cô đã xây dựng cho chúng em những kiến thức nền tảng và những kiến thức chuyên môn để có thể hoàn thiện đồ án này cũng như công việc của mình sau này Em xin chân thành cảm ơn!

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 10

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế.Rất nhiều kĩ thuật quy trình trồng trọt ,chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và không được đảm bảo đúng yêu cầu.Có thể nói trong nông nghiệp ngoài những kĩ thuật trồng trọt chăm sóc thì tưới nước là một trong những khâu quan trọng nhất của trồng trọt,để đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển bình thường,tưới đúng và tưới đủ theo yêu cầu của cây trồng sẻ không sinh sâu sâu bệnh ,hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn,đạt năng suất ,hiệu quả cao

Mặt khác hiện nay nước ta đang trông giai đoạn công nghiệp hóa ,hiện đại hóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con người vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu ,thiêt kế,chế tạo đưa vào thực tiễn ngày càng được áp dụng ngày càng nhiều.Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại( vòi phun mưa ,phun sương ,nhỏ giọt…) có thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây trồng khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc… sẽ rất thuận tiện người lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình.Việc tính toán để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới phù hợp ,đáp ứng được nhu cầu tưới theo nông học cây trồng và phù hợp điều kiện kinh tế , kĩ thuật cho hiệu quả cao là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới này.Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm cho cây trồng phát triển tốt ,hệ thông tiết kiệm nước tạo cho cây trồng hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi ,thoái hóa đất ,không gấy ô nhiễm môi trường Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp với bón phân,phun thuốc hóa học Hơn thế nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp con người không phải trực tiếp tưới cho cây,chủ động thời gian, tiết kiệm chi phí Với hệ thống này,việc tưới cây sẻ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp Người lao động sẻ không cần phải quan tâm đến việc tưới cây , cây sẻ sinh trưởng và phát triển tốt nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn

thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 11

Hình 1.1 Minh họa IOT trong nông nghiệp

1.2 Lý do chọn đề tài

Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương) là hệ thống thiết bị tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên các nước phát triển Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi phí nhân công Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn nhưng không phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào xử dụng vì chi phí đầu tư cao Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống con người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc hiện đại thay thế cho con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi sự chính xác cao Kỹ thuật điện tử phát triển đã nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ Các thiết bị điều khiển tự động giữ vai trò cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộ không ngừng của các lĩnh vực này Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, và với những phương pháp sản xuất canh tác truyền thống không mang lại năng suất cao Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và lượng nâng cao Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển được các thông số của môi trường như :nhiệt độ, độ ẩm không khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 12

với từng giai đoạn phát triển của cây trồng Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế : “Hệ Thống Tưới Tự Động ’’

1.3 Mục đích nghiên cứu

Mục đích tổng thể của nghiên cứu: thiết kế, xây dựng mô hình tưới tiêu tự động theo điều kiện môi trường cây trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa thông qua Smart Phone phù hợp với cây trồng trong nhà tại các khu đô thị hay các khu vườn quy mô vừa và nhỏ Với các mục tiêu cụ thể:

- Tự động: hệ thống vườn điều khiển bơm tưới thông minh có chức năng tự động, giảm thiểu tối đá sức ảnh hưởng từ sức lao động

- Năng suất, hiệu quả: có năng suất khá cao, hiệu quả lớn, khi cây được chăm sóc theo nhu cầu của chính cây trồng dựa trên các yếu tố của môi trường trồng như nhiệt độ, độ ẩm hay độ ẩm trong đất

- Tiết kiệm được thời gian: Giảm thiểu tối đa công sức và thời gian chăm sóc cho con người

- Kinh tế: Mô hình vườn thông minh được thiết kế với các bộ phận, linh kiện và công nghệ tối giản nhất nhằm vừa có thể đáp ứng được yêu cầu và vừa tiết kiệm chi phí để làm sao cho mô hình vừa có hiệu quả vừa không gây tốn kém kinh tế

- An toàn: cây được trồng hoàn toàn nhờ dinh dưỡng từ các chất hữu cơ có từ đất, không có bất kì loại thuốc hay phân bón nào

- Chủ động: người trồng chủ động về thời gian, cây trồng, chăm sóc, giám sát ở mọi lúc mọi nơi

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nội dung đề tài nghiên cứu, em tiến hành phương pháp nghiên cứu sau:

• Các kết quả nghiên cứu kế thừa :

- Kế thừa công trình nghiên cứu của các thế hệ trước về cơ sở lý thuyết của các phần mềm lập trình và mô phỏng

- Kế thừa các nghiên cứu có trong thực tiễn • Định hướng nghiên cứu

- Nghiên cứu phần mềm lập trình và mô phỏng trên máy tính - Tìm ra phương pháp lập trình đơn giản, dễ sử dụng, hiệu quả • Kiểm chứng

Trang 13

- Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi và từ đó hoàn thiện hệ thống

1.5 Kết cấu

- Tổng quan về đề tài

- Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển - Thiết kế hệ thống tưới tự động

- Kết quả và định hướng phát triển

Trang 14

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG

2.1 Khái niệm về hệ thống tự động điều khiển

Hệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển các quá trình xảy ra trong tự nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia trực tiếp của conngười Hệ thống là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên hệ tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ thống khác.Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:

- Hệ thống báo cháy

- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ - Hệ thống chiếu sáng

- Hệ thống bơm nước trong môi trường sản xuất - Các máy tự động-

- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động - Các máy điều khiển theo chương trình, robot

Hình 2.1 Hệ thống tưới tiêu tự động

Trang 15

2.2 Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất

Lịch sử phát triển và hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơ giới hóa và điện khí hóa Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát tiển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích cho xã hội Đó là mấu chốt của năng suất, giá thành, chất lượng.Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại những hiệu quả không nhỏ giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất.Trong một tương lại gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô quan trọng và không thể thiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn ứng dụng phục vụ đời sống con người Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc cơ bắp nặng nhọc,công việc nguy hiểm, độc hại, công việc tinh vi hiện đại Còn trong đời sống con người những công nghệ này sẽ được ứng dụng phục vụ nhu cầu sống Nó sẽ là phương tiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta

Hình 2.2 Ứng dụng của tự động hóa trong nông nghiệp

2.3 Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng

Công trường thực vật là căn cứ địa sản xuất nông nghiệp của hiện đại hóa Toàn bộ quá trình đều có thể điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao sản lượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới tiêu, song nó chỉ phát triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước chậm phát triển tuy nền nông thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 16

nghiệp chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới cây vẫn còn rất chậm Hiện nay, được sự trợ giúp của nước ngoài các nước đang phát triển đã đưa dần tự động hóa vào đời sống và sản xuất, đặc biệt là các nước đông nam á trong đó có Việt Nam Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp với thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia, vùng lãnh thổ nào

2.4 Thực trạng vấn đề tưới cây tại Việt Nam

Nước là một yếu tố không thể thiếu trong đời sống của mỗi loại cây trồng.Tùy từng giai đoạn phát triển khác nhau mà nhu cầu cây trồng cần nhiều hay ít nước

Độ ẩm đồng ruộng mà cây rau màu luôn cần ở mức từ 65 - 80% Do đó để rau màu phát triển được thuận lợi nông dân cần chú ý dưỡng ẩm cho cây liên tục nhất là thời kỳ phát triển thân lá, ra hoa đậu quả và nuôi quả Hiện nay ở Việt Nam, người nông dân canh tác cây trồng chủ yếu theo phương pháp thủ công Việc cung cấp nước cho cây chủ yếu dựa trên kinh nghiệm, vì vậy mà hiệu quả đem lại không cao.Việc áp dụng tưới tiết kiệm còn hạn chế chủ yếu là do chi phí đầu tư, nhất là đầu tư ban đầu, đối với công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước còn cao so với thu nhập của người dân và đòi hỏi có một kiến thức, trình độ nhất định khi sử dụng

2.5 Ảnh hưởng của nước tưới với cây trồng

Thành phần hóa học trong rau chiếm phần lớn là nước, lên đến 90%, do đó lượng nước cây hấp thụ vào trong tự nhiên là rất lớn Nước còn là môi trường sống của một số loại rau như rau muống, rau cần Nước là nơi chất khoáng hoà tan được rễ hút trực tiếp vào nuôi cây Để có năng suất rau cao, người trồng cần đảm bảo lượng nước đủ theo nhu cầu của từng loại rau Nơi trồng rau sạch phải gần nguồn nước đảm bảo, được lấy từ giếng khoan, ao hồ có nước lưu thông

Không được dùng nước tưới từ hệ thống chất thải sinh hoạt, nước từ các bệnh viện, các khu công nghiệp chưa được qua hệ thống xử lý Nước tưới bẩn không chỉ làm rau bị chết mà còn gây độc hại tới sức khỏe cho người tiêu dùng.

2.6 Ảnh hưởng của độ ẩm với cây trồng

Độ ẩm trong không khí, trong đất có tác động trực tiếp đến các giai đoạn sinh trưởng của cây như sự nảy mầm, ra hoa, kết hạt, thời gian chín quả, chất lượng rau, sản lượng, sinh trưởng dinh dưỡng, phát sinh sâu bệnh và bảo quản hạt giống.

Trang 17

Cây yêu cầu về đất trồng rau phải có độ ẩm thích hợp Đảm bảo sức giữ nước của đất phải bé hơn sức hút nước của cây và có tính thấm nước tốt để độ ẩm đó nhanh chóng chuyển đến cung cấp cho cây Độ ẩm đất thích hợp trong tầng đất bộ rễ hoạt động thay đổi theo yêu cầu sinh lý của từng loại cây trồng qua các thời kỳ sinh trưởng khác nhau.

Giới hạn của độ ẩm thích hợp thường trùng với độ chứa ẩm tối đa của đất Phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cơ giới và kết cấu đất, nằm trong phạm vi từ 70 – 85%.

Giới hạn dưới thích hợp dao động xung quanh độ ẩm là từ 60 – 70% độ chứa ẩm tối đa của đất.

2.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ với cây trồng

Đây là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình sinh trưởng và sự phát triển của cây rau Nhiệt độ chính là tác động tạo nên các vùng khí hậu khác nhau trên trái đất và từ đó có các loại rau riêng biệt cho từng vùng Mỗi loài rau đòi hỏi phải có nhiệt độ thích hợp để sống Một số loài rau sinh trưởng tốt ở nhiệt độ < 5ºC, đem trồng vào mùa nóng sẽ ngừng sinh trưởng Các loại rau như bắp cải, su hào, cải trắng, củ cải phát triển tốt ở ngưỡng 13 – 15°C, cao nhất lên đến 27°C, nếu nhiệt cao hơn cây sẽ chết Các loại rau xà lách cuốn, rau diếp, ngò tây, cải canh thường phát triển tốt ở 16°C, có thể chịu được khi nhiệt độ xuống 7°C Các loại đậu đỗ, bầu bí, ớt, cà chua phát triển ở 15 – 30°C

Nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự nảy mầm của hạt, ví dụ hành có thể nảy mầm ở nhiệt độ 2°C, cà rốt và các loại cải 5°C, bầu bí nảy mầm ở 35°C Nhiệt độ còn ảnh hưởng đến sự phát triển, quá trình nở hoa, chất lượng sản phẩm, khả năng bảo quản, thời gian ngủ của hạt và ảnh hưỏng lớn đến sự phát triển của sâu bệnh trên các loại rau

Trang 18

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT

Bằng tất cả các kiến thức đã được học và nguồn tài liệu phong phú đa dạng trên internet chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu tất cả các tài liệu liên quan cũng như được sự trợ giúp của giáo viên hướng dẫn để tìm các tài liệu Sau đây chúng em xin trình bày một số nội dung cơ bản dưới đây

3.1 Tổng quan về Arduino IDE

3.1.1 Giới thiệu về Arduino IDE

Intergrated Development Environment (IDE) là một nền tảng ứng dụng được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java Nó được sử dụng để viết và tải các chương trình lên các board Arduino, nhưng cũng với sự trợ giúp của các lõi bên thứ 3, các bảng phát triển nhà cung cấp khác (Wikipedia) Công cụ này có thể chạy trên Windows, MAC OS X và Linux

a Yêu cầu hệ thống

Hệ điều hành: Windows 10 phiên bản 14393.0 trở lên

Mac OS X 10.8 Mountain Lion hoặc mới hơn Kiến trúc: x86

Cài đặt sẵn Java Runtime Environment (JRE) b Giao diện

Hình 3.1 Giao diện lập trình Arduino IDE

Trang 19

Bảng 3.1 Một số chức năng chính của Arduino IDE

Chức năng Biên dịch chương trình đang soạn thảo để kiểm tra các lỗi lập trình

Biên dịch và upload chương trình đang soạn thảo

Mở một trang soạn thảo mới

Mở các chương trình đã lưu

Lưu chương trình đang soạn

Mở cửa sổ Serial Monitor để gửi và nhận dữ liệu giữa máy tính và board Arduino

Trang 20

e.Vùng thông báo

Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây Để ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng

Hình 3.3 Vùng thông báo

3.1.2 Cài đặt thư viện

a Cài đặt thư viện cho board

Vào File chọn Preferences, vào textbox Additional Board Manager URLs thêm đường link sau vào:

http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json Nhấn OK để hoàn tất

- Tiếp theo vào Tool chọn Board chọn Boards Manager

Ta kéo xuống và click vào ESP8266 by ESP8266 Community, chọn vào Install Chờ phần mềm tự động tải xuống và cài đặt

- Chọn Board để lập trình cho ESP8266:

Kết nối mudule USB-to-UART vào máy tính Vào Tool chọn Board chọn NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module), chọn cổng COM tương ứng với module USB-to-UART tương ứng

b Cài đặt thư viện cho các hàm

Vào Sketch chọn Include Library chọn Manage Libraries tìm và chọn Blynk by Volodymyr Shymanskyy và DHT sensor library by Adafruit và chọn Install

3.2 Ngôn ngữ lập trình C

C là ngôn ngữ lập trình máy tính bắt buộc , có mục đích chung hỗ trợ lập trình có cấu trúc , phạm vi biến từ vựng và đệ quy , trong khi hệ thống kiểu tĩnh ngăn chặn các hoạt động ngoài ý muốn Theo thiết kế, C cung cấp các cấu trúc ánh xạ hiệu quả theo các hướng dẫn máy điển hình và đã tìm thấy việc sử dụng lâu dài trong các ứng dụng được mã hóa trước đó bằng ngôn ngữ lắp ráp Các ứng dụng này bao gồm các hệ thiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieuthiet ke he thohg tu dohg day uhoi eho may uhcy mohg hgoh fj 100 tai truhg tam ehr truohg dai hoe lam hghieu

602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM602413069:54:30 PM9:54:30 PM

Trang 21

điều hành, cũng như khác nhau phần mềm ứng dụng cho các máy tính khác nhau, từ siêu máy tính đến các hệ thống nhúng

3.2.1 Các lệnh, hàm,cấu trúc trong ngôn ngữ lập trình C a Dòng chú thích

Có 2 cách để cho các chú thích vào trương trình C Để có thể viết chú thích trên dòng (inline comment) thì cần hai gạch chéo ở trước và kết thúc tại dòng đó luôn Chú thích theo dạng khối thì có thể trên nhiều dòng và cần phải viết trong /* và */ Ví dụ:

// This is an inline comment /* This is a block comment It can span multiple lines */ b Biến

Để khai báo một biến có kiểu cơ bản, tên của kiểu được ghi ra trước sau đó đến tên của biến mới (hay của nhiều biến mới cách phân cách nhau bởi dấu phẩy)

Bảng 3.2 Các kiểu dữ liệu

Tên kiểu Ý nghĩa

char Đơn vị cơ bản nhất có thể địa chỉ hóa được; nó là một byte Đây là một kiểu nguyên

int

Loại số nguyên theo kích cỡ tự nhiên nhất của các máy tính Thông thường nó có thể lấy trọn một khoảng có thể địa chỉ hoá được của một word với độ lớn biến thiên từ 16, 23, hay 64 bit tùy theo kiến trúc của CPU và hệ điều hành

float Một giá trị dấu chấm động có độ chính xác đơn double Một giá trị dấu chấm động có độ chính xác kép

Ví dụ : char red; int blue, yellow; c Hằng số

Có thể sử dụng từ khoá const để trình biên dịch biết rằng một biến không được phép thay đổi giá trị của nó

Trang 22

Ví dụ: double const pi = 3.14159; d Phép toán số học

Những kí hiệu quen thuộc +, -, *, / được dùng cho các phép toán số học cơ bản, và phép chia lấy số dư (%) có thể dùng để trả về số dư một phép chia hai số nguyên

e Cấu trúc điều kiện

C cung cấp cú pháp if tiêu chuẩn thường được thấy trong hầu hết các ngôn ngữ lập trình Cú pháp của nó cùng với bảng biểu diễn những phép toán quan hệ/logic như sau:

{ NSLog(@"That car is a classic!");

C cũng có cú pháp switch, tuy nhiên chỉ nhận biến số nguyên, không nhận số thực, con trỏ hoặc đối tượng Objective-C Điều này khiến nó không mềm dẻo bằng cú pháp if trước đó

Trang 23

g Định nghĩa tên của kiểu dữ liệu

Có thể dùng #define để định nghĩa tên của một kiểu dữ liệu:

#define relayPinbom1 D0 //định nghĩa tên kiểu relayPinbom1ở chân D0 h Đưa thư viện có sẵn vào chương trình

Ví dụ:

#include <DHT.h> // khai báo thư viện DHT (nhiệt độ ,độ ẩm)

Trang 24

3.2.2 Các hàm của Blynk a Pin ảo

Pin ảo dùng để gửi bất kỳ dữ liệu nào từ vi điều khiển đến ứng dụng Blynk và quay lại.Trong ứng dụng có 126 chân pin ảo để có thể điều khiển và lưu giá trị

Pin ảo có thể được sử dụng để giao tiếp với các thư viện bên ngoài (Servo, LCD và các thư viện khác) và thực hiện chức năng tùy chỉnh

Phần cứng có thể gửi dữ liệu tới Widgets qua Virtual Pin như thế này: Blynk.virtualWrite(pin, "abc");

Blynk.virtualWrite(pin, 123); b Wigets

Widgets là các mô-đun giao diện Mỗi mô-đun trong số nó thực hiện một chức năng đầu vào / đầu ra cụ thể khi giao tiếp với phần cứng

Có 4 loại Widgets:

Bộ điều khiển : được sử dụng để gửi các lệnh điều khiển phần cứng

Hiển thị : được sử dụng để hiển thị dữ liệu từ các cảm biến và các nguồn khác; Thông báo : gửi tin nhắn và thông báo;

Giao diện : các widget để thực hiện các chức năng nhất định; Khác : các vật dụng không thuộc về bất kỳ danh mục nào; c digitalWrite()

Khi hàm này được gọi chương trình sẽ ghi tín hiệu vào chân digital của vi điều khiển

{

int setcold = param.asInt(); }

e Lấy dữ liệu từ phần cứng

Đẩy dữ liệu từ phần cứng sang widgets trong ứng dụng qua Pin ảo

Trang 25

Ví dụ:

BLYNK_READ(V5) {

// This command writes Arduino's uptime in seconds to Virtual Pin V5 Blynk.virtualWrite(5, millis() / 1000);

}

//here handlers for sync command

Blynk.syncAll() lệnh phục hồi tất cả các giá trị của widget dựa trên các giá trị lưu cuối cùng trên máy chủ Tất cả các trạng thái pin analog và kỹ thuật số sẽ được khôi phục Mỗi Pin ảo sẽ thực hiện sự kiện BLYNK_WRITE

Trang 26

- Thời gian bỏ qua ngoại tuyến - xác định thời gian phần cứng có thể ngoại tuyến (sau khi ngoại tuyến) trước khi gửi thông báo Trong trường hợp vượt quá thời gian - Thông báo ngoại tuyến phần cứng của Phần cứng sẽ được gửi Ta sẽ không nhận được thông báo nào trong trường hợp phần cứng được kết nối lại trong khoảng thời gian được chỉ định

Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266

Thông số kĩ thuật

Bộ lõi vi xử lý: Vi xử lý Tensilica L106 32-bit Chuẩn wifi: 802.11 b/g/n (ht20)

Giao diện ngoại vi : UART/SDIO/SPI/I2C/I2S

GPIO/ADC/PWM/LED cho led và nút nhấn Điện áp hoạt động: 2.5v ~3.6v

Dòng điện thích hợp: Giá trị trung bình 80mA Phạm vi nhiệt độ hoạt động: 40 ° C ~ 125 ° C Bảo mật : WPA/WPA2

Giao thức mạng: IPv4, TCP / UDP / HTTP Mã hóa : WEP/TKIP/AES

Trang 27

8-16 18- 28

Các chân GPI/O

29,30 Analog Power 2.5V ~ 3.6V

Bảng 3.4 Các chân của ESP8266EX

Trang 28

3.4 Module WiFi ESP8266 Wemos NodeMCU V3

Hình 3.5 Module WiFi ESP8266 Wemos NodeMCU V3

NodeMCU V3.0 được phát triển dựa trên Chip WiFi ESP8266EX bên trong dễ dàng kết nối WiFi với một vài thao tác.Board còn tích hợp IC CH340G, giúp dễ dàng giao tiếp với máy tính thông qua Micro USB để thao tác với board Bên trong NodeMCU V3.0 có sẵn một lõi vi xử lý ESP8266EX vì thế ta có thể trực tiếp lập trình cho NodeMCU V3.0 mà không cần thêm bất kì con vi xử lý nào nữa Hiện tại có có thể lập trình cho NodeMCU V3.0 bằng cách sử dụng trực tiếp phần mềm IDE của

Arduino để lập trình với bộ thư viện riêng

Thông số kĩ thuật - Chip: ESP8266EX

- Chip nạp và giao tiếp : CH340G

- 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 cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0

- Số chân Analog Input: 1 - Bộ nhớ Flash: 4MB - Giao tiếp: Micro USB

- Tích hợp LED báo trạng thái,nút RESET,FLASH

- Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, Arduino IDE

Trang 29

Sơ đồ chân:

Hình 3.6 Sơ đồ chân ESP8266

- 3v3: Nguồn vào 3.3V - GND: Nguồn âm

-NC:Thường đóng, ít khi sử dụng

- D5,D6,D7,D8: Có thế sử dụng để giao tiếp SPI - Vin : Có thế cấp nguồn dương 5 - 9v để cấp nguồn - RST: chân reset cứng của module, kéo xuống âm để reset

- TX: dùng để truyền tín hiệu trong giao tiếp UART với vi điều khiển - RX: dùng để nhận tín hiệu trong giao tiếp UART với vi điều khiển -D0-D8: Chân GPI/O

-TX,RX: Chân GPI/O -A0: Chân AD

Trang 30

Sơ đồ nguyên lý

Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lí ESP8266