QUAN
Xây dựng sơ đồ khối chô hệ thống
Hình 2.3: Sơ đồ khối của hệ thống
Khốối x lý trung ử tâm ESP8266 Khốối thu th p d li u ậ ữ ệ c m biếốn ả
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ thống bao gồm khối nguồn để cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động và các cảm biến để đọc các giá trị nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, mưa và gửi các giá trị này đến khối xử lý trung tâm ESP8266, khối xử lý trung tâm sẽ xử lý các dữ liệu và hiển thị các thông số lên App Android( được xây dựng bằng MIT App Inventor) và màn hình LCD 16x2 và sẽ tự động bật tắt các thiết bị ở chế độ tự động thông qua kiểm tra các ngưỡng đã được cài đặt và các ngưỡng thời gian được cài đặt trong ngày trong trường hợp máy bơm đang được bật mà phát hiện trời mưa thì bơm sẽ tắt ngoài ra chúng ta có thực hiện bật tắt thủ công các thiết bị thông qua App Android( được xây dựng bằng MIT App Inventor) hoặc các nút nhấn thủ công trên mạch, ngoài ra chúng ta có thể xem biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm thông qua App Android( được xây dựng bằng MIT App Inventor) để dễ dàng quản lý và chăm sóc cây trồng.
Chức năng và lựa chọn linh kiện chính cho từng khối
Khối cảm biến nhiệt độ, độ pH, cảm biến ánh sáng.
+ Chức năng: Đo đạt nhiệt độ, độ pH, ánh sáng để gửi về vi điều khiển xử lý bật tắt máy bơm và bật tắt đèn.
+ Linh kiện: cảm biến nhiệt độ nước, cảm biến độ pH, cảm biến ánh sáng.
+ Chức năng: Khối hiển thị hiển thị các thông số đo được của môi trường, hiển thị thời gian thực, thời gian cài đặt kiểm tra trong ngày,và các ngưỡng được cài đặt, tình trạng kết nối wifi.
+Linh kiện: màn hình LCD 16x2 và module I2C.
2.4.3 Khối xử lý trung tâm
ESP8266 NodeMCU là thiết bị được sử dụng để thu thập và xử lý dữ liệu đến từ các khối khác, sau đó đưa dữ liệu đã xử lý lên ứng dụng Android được xây dựng bằng MIT App Inventor và màn hình LCD 16x2 Thiết bị này cho phép theo dõi và điều khiển các hệ thống từ xa thông qua thiết bị di động, đáp ứng nhu cầu kiểm soát và quản lý thiết bị từ bất cứ đâu.
+Chức năng: Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống hoạt động.
+Linh kiện: Nguồn adapter 12v/2A , mạch giảm áp LM2596S đầu vào
+Chức năng: bật tắt máy bơm và đèn để cung cấp dung dịch điều hòa nước cho cá
+Link kiện: máy bơm và đèn led 12Vdc.
Giới thiệu tổng quan về các linh kiện chính sử dụng trong mạch
Module Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.
Khả năng xử lý và lưu trữ mạnh mẽ giúp ESP8266 tích hợp với cảm biến, vi điều khiển và thiết bị ứng dụng khác với chi phí tối thiểu và thiết kế PCB đơn giản Với mức độ tích hợp cao, bao gồm cả ăng-ten chuyển đổi, bộ quản lý nguồn , kit NodeMCU Lua CP2102 được dùng trong các ứng dụng kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua Wi-Fi, đặc biệt là các ứng dụng IoT Các ứng dụng này tận dụng khả năng kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa qua mạng Wi-Fi của ESP8266.
• ESP8266 cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi hoàn chỉnh và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ một bộ xử lý ứng dụng.
• Luôn phiên, phục vụ như một bộ chuyển đổi Wi-Fi, truy cập internet không dây có thể được thêm vào bất kỳ thiết kế vi điều khiển nào dựa trên kết nối đơn giản qua giao diện UART hoặc giao diện cầu CPU AHB.
Năng lực lưu trữ và xử lý mạnh mẽ cho phép STM32WB55RG tích hợp với các cảm biến, vi điều khiển và nhiều thiết bị ứng dụng chuyên biệt khác thông qua GPIO với chi phí tối thiểu và mạch in tối thiểu Mức độ tích hợp trên chip cao, bao gồm ăng-ten chuyển đổi balun và bộ chuyển đổi quản lý điện năng, giúp đơn giản hóa thiết kế và tiết kiệm không gian trên bo mạch.
Hình 2.4: Ảnh thực tế ESP8266 NodeMCU
WiFi 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n Điện áp hoạt động 3.3 V Điện áp đầu 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)
Input 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
Hỗ trợ bảo mật WPA/WPA2
Tích hợp giao thức TCP/IP
Sơ đồ chân ESP8266 Node MCU
Hình 2.5 : Sơ đồ chân của Node MCU ESP8266
Chức năng của các chân:
• Tx: Chân Tx của giao thức UART, kết nối đến chân Rx của vi điều khiển.
• Rx: Chân Rx của giao thức UART, kết nối đến chân Tx của vi điều khiển.
• RST: chân reset, kéo xuống mass để reset.
• 10 chân GPIO từ D0 – D8, có chức năng PWM, IIC, giao tiếp SPI, 1- Wire và ADC trên chân A0.
Tính năng của NODEMCU ESP8266:
• WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n, hỗ trợ WPA/WPA2.
• Điện áp cung cấp : DC 5 ~ 9V.
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến115200
• Tích hợp ngăn xếp giao thứcTCP / IP.
• Tích hợp chuyển đổi TR, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và phù hợp với mạng.
• Hỗ trợ nhiều loại anten.
• Wake up và truyền các gói dữ liệu trong