đồ án cơ sở 2 ce xây dựng hệ thống tưới nước tự động

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài Mục tiêu của đồ án là thiết kế một hệ thống tưới cây tự động đơn giản với nguyên lý là thông qua cảm biến độ ẩm của đất để truyển tín hiệu ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN &

TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀN

Khoa Kỹ Thuật Máy Tính Và Điện Tử

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN &

TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀN

Khoa Kỹ Thuật Máy Tính Và Điện Tử

Đà Nẵng, tháng 12 năm 2023

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

LỜI CẢM ƠN

Những lời cảm ơn chân thành của chúng em dành cho THS Nguyễn Đức Phước không đủ để diễn tả sự biết ơn sâu sắc của chúng em Sự hiểu biết sâu sắc và lòng nhiệt thành mà thầy đã dành cho dự án của chúng em thực sự là nguồn động viên lớn Sự tư vấn khoa học và sự hỗ trợ mà thầy đã mang đến đã giúp chúng em mở rộng tầm nhìn và phát triển ý tưởng một cách sáng tạo

Những kiến thức và sự hướng dẫn tận tâm của thầy đã góp phần không nhỏ trong việc tạo ra nền tảng vững chắc cho công việc của chúng em Sự tận tụy và sự quan tâm mà thầy dành cho việc chia sẻ kiến thức đã là nguồn động viên lớn đối với sự nghiên cứu của chúng em

Chúng em trân trọng và biết ơn sâu sắc sự hỗ trợ quý báu của thầy và hy vọngrằng những kiến thức và sự khích lệ mà thầy đã đem đến sẽ tiếp tục lan tỏa và tạo nên những đóng góp to lớn trong cộng đồng sinh viên nghiên cứu

Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn

ii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tổng quan về Internet vạn vật (IOT) 1

1.2.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4

1.2.3 Khái quát về tưới tiêu tự động 5

1.2.3.1 Tìm hiểu về tưới tiêu tự động 5

1.2.3.2 Các loại hệ thống tưới 5

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 7

2.1 Yêu cầu bài toán 7

2.2 Giải pháp thiết kế 7

2.2.1 Sơ đồ khối 7

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 8

2.3 Vi điều khiển ESP 8

2.3.1 Lịch sử phát triển 8

2.3.2 Module wifi ESP32-WROOM-32 9

2.3.3 Thông số kĩ thuật 9

2.3.4 Vi điều khiển (ESP32-WROOM-32) 10

2.3.5 Các chân của Esp32 10

iii

2.3.6 Ứng dụng của Esp32 11

2.4 Lựa chọn linh kiện 12

2.4.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 12

2.4.2 Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor V2.0 13

2.4.3 Module Relay 5V/1 kênh 14

2.4.4 Máy bơm chìm mini DC 3v-5v 16

CHƯƠNG 3 THỰC THI VÀ THIẾT KẾ 18

3.1 Thiết kế phần cứng 18

3.2 Đặc tả hệ thống 18

3.3 Thiết kế phần mềm 19

3.3.1 Lưu đồ thuật toán 19

3.4 Phần mềm lập trình và nền tảng Iot (Blynk IoT) 20

3.4.1 Giới thiệu môi trường lập trình Arduino IDE 20

3.4.2 Blynk IoT và cách kết nối với phần cứng 24

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN & HƯỚNG PHÁT TRIỂN 27

4.1 Kết luận 27

4.1.1 Về kiến thức 27

4.1.2 Về hệ thống 27

4.2 Hướng phát triển của đề tài trong tương lai 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

PHỤ LỤC 30

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Internet of Things 1

Hình 1 2 Kevin Ashton 1

Hình 2 1 Sơ đồ khối của hệ thống 7

Hình 2 2 Module wifi ESP32-WROOM-32 9

Hình 3 2 Sơ đồ hệ thống tưới cây tự động 19

Hình 3 3 Lưu đồ thuật toán phần cứng 19

Hình 3 4 Lưu đồ thuật toán phần mềm 20

Hình 3 5 Arduino IDE - Phần mềm lập trình mã nguồn mở miễn phí 21

Hình 3 6 Ngôn ngữ C/C++ 22

Hình 3 7 Thư viện đa dạng 22

Hình 3 8 Arduino IDE hỗ trợ đa nền tảng 23

Hình 3 9 Ứng dụng Blynk IoT 25

Hình 3 10 Thiết lập device trong Blynk IoT 26

Hình 3 11 Thiết lập Blynk IoT cho Esp32 26

v

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1 Thông số kĩ thuật Module wifi ESP32-WROOM-32 10

Bảng 2 2 Thông số kĩ thuật ESP32-WROOM-32 10

Bảng 2 3 Thông số kĩ thuật của DHT11 13

Bảng 2 4 Thông số kỹ thuật của cảm biến độ ẩm đất 14

Bảng 2 5 Thông số kĩ thuật của Module Relay 15

Bảng 2 6 Thông số kỹ thuật của máy bơm mini 17

vi

MỞ ĐẦU1 Giới thiệu

Ngày nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và vi điều khiển PIC ngày càng thông dụng và hoàn thiện hơn, nhưng có thể nói sự xuất hiện của Esp32 vào năm 2016 tại Trung Quốc đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều khiển Sự xuất hiện của Esp32 đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế, nhất là đối với những người bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có quá nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc về vật lý và điện tử Phần cứng củathiết bị đã được tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở Ngôn ngữ lập trình trên nền Java lại vô cùng dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú và được chia sẻ miễn phí Chính vì những lý do như vậy nên Esp32 hiện đang dần phổ biến và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toànthế giới

2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của đồ án là thiết kế một hệ thống tưới cây tự động đơn giản với nguyên lý là thông qua cảm biến độ ẩm của đất để truyển tín hiệu cho hệ thống để biết lúc nào nên vận hành động cơ bơm nước cho khu vườn Tất cả mọi việc đều tựđộng diễn ra trong quá trình cài đặt sẵn và qua các cảm biến để điều tiết việc tưới cây hợp lít rong mọi thời thiết Ngoài ra còn trang bị một giao diện để người dùng có thể theo dõi độ ẩm đất và có thể tắt chế độ tự động tưới nưới thủ công bằng nút nhấn có trên giao diện

Với mô hình mạch đơn giản, chi phí thấp, dễ thiết kế, nên có thể áp dụng rộngrãi vào cuộc sống thực tế của chúng ta

3 Kế hoạch và nội dung thực hiện

Kế hoạch thực hiện:- Từ 22/9-12/10: Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu thực tế, xây dựng kế hoạch đồán

- Từ 13/10-10/11: Thiết kế sơ đồ, lắp ráp hệ thống, lập trình hệ thống- Từ 11/11-20/11: Thử nghiệm, đánh giá hệ thống

- Từ 21/12-4/11: Hoàn thiện hệ thống, soạn báo báoNội dung thực hiện:

- Từ 22/9-12/10:

vii

+ Nghiên cứu tài liệu tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của hệ thống tưới nước tự động, các loại cảm biến độ ẩm đất, các loại động cơ bơm nước, cácloại giao diện người dùng

+ Tìm hiểu thực tế thăm quan các khu vườn để khảo sát thực tế và tìm hiểu nhu cầu của người dùng

+ Xây dựng kế hoạch đồ án lập kế hoạch thực hiện đồ án, bao gồm các nội dung cần thực hiện, thời gian thực hiện, kinh phí thực hiện

- Từ 11/11-20/11:+ Thiết kế sơ đồ mạch cho hệ thống tưới nước tự động, bao gồm các mạch điện cho cảm biến độ ẩm đất, động cơ bơm nước, giao diện người dùng+ Lắp ráp hệ thống lắp ráp hệ thống tưới nước tự động theo thiết kế sơ đồ mạch điện

+ Lập trình hệ thống tưới nước tự động để hoạt động theo yêu cầu- Từ 11/11-20/11:

+ Thử nghiệm hệ thống tưới nước tự động trong điều kiện thực tế để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống

4 Đóng góp của đề tài

- Đóng góp về mặt khoa học:+ Đề tài đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công một hệ thống tưới cây tự động đơn giản, dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện thực tế ở Việt Nam+ Hệ thống sử dụng cảm biến độ ẩm đất để điều khiển việc tưới nước, giúp tiết kiệm nước và đảm bảo cây trồng luôn được cung cấp đủ nước- Đóng góp về mặt thực tiễn:

+ Hệ thống tưới cây tự động có thể được ứng dụng rộng rãi trong các khu vườn nhỏ, giúp người dùng tiết kiệm thời gian và công sức tưới nước cho cây trồng

+ Hệ thống cũng có thể được ứng dụng trong các mô hình nông nghiệp công nghệ cao, giúp nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất nông nghiệp

viii

Cuối cùng, bao gồm Tài Liệu Tham Khảo và Phụ Lục chứa các thông tin chi tiết hơn về thử nghiệm, mã nguồn hoặc dữ liệu sử dụng trong quá trình nghiên cứu.

ix

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1 Tổng quan về Internet vạn vật (IOT)

Hình 1 1 Internet of Things

Internet vạn vật (IoT) là khái niệm kết nối các thiết bị với nhau và với Internet IoT là một mạng lưới khổng lồ gồm các vật (things) và con người được kết nối - tất cả đều thu thập và chia sẻ dữ liệu với nhau Việc kết nối có thể thực hiện qua Wifi, Bluetooth…

1.1.1 Lịch sử

Hình 1 2 Kevin Ashton

1

Năm 1999, Kevin Ashton đã đưa ra cụm từ Internet of Things nhằm để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng.

Đến năm 2016, Internet Vạn Vật khẳng định được bước tiến của mình nhờ sựhội tụ của nhiều công nghệ, bao gồm truyền tải vô tuyến hiện diện dày đặc, phân tích dữ liệu thời gian thực, máy học, cảm biến hàng hóa, và hệ thống nhúng Điều này có nghĩa là tất cả các dạng thức của hệ thống nhúng cổ điển, như mạng cảm biến không dây, hệ thống điều khiển, tự động hóa (bao gồm nhà thông minh và tự động hóa công trình)… đều đóng góp vào việc vận hành Internet Vạn Vật (IoT)

- …Hầu hết các ngành nghề hiện nay đều phát triển hơn dựa trên sự kết nối linh hoạt của mạng lưới IoT Bao gồm từ giáo dục, nông nghiệp, công nghiệp, y tế,…

Điển hình như các nhà máy sản xuất bắt đầu áp dụng cảm biến cho các thành phần làm ra sản phẩm Từ đó theo dõi hoạt động của chúng và nâng cao chất lượng Hay các doanh nghiệp sử dụng công nghệ IoT để quản lý nhân sự, dữ liệu công ty cải thiện hiệu suất làm việc

1.1.3 Ưu điểm

Tự động hóa: IoT giúp tự động hóa các quy trình, giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho con người Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể tự động bật tắt đèn, điều chỉnh nhiệt độ,

Tiết kiệm năng lượng: IoT giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách giám sát và điều khiển các thiết bị sử dụng năng lượng Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể tắt các thiết bị điện khi không sử dụng

Nâng cao hiệu quả:IoT giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của các doanh nghiệp và tổ chức Ví dụ, các hệ thống IoT trong sản xuất có thể giúp giám sát và điều khiển các máy móc, giúp tăng năng suất và giảm thiểu lãng phí

2

Tăng cường an ninh: IoT giúp tăng cường an ninh bằng cách giám sát và cảnhbáo các sự cố Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể phát hiện và báo động khi có người đột nhập.

Cải thiện chất lượng cuộc sống: IoT giúp cải thiện chất lượng cuộc sống bằng cách cung cấp các dịch vụ tiện ích và chăm sóc sức khỏe Ví dụ, các hệ thống IoT trong chăm sóc sức khỏe có thể giúp theo dõi sức khỏe của bệnh nhân từ xa

Giám sát và theo dõi: IoT giúp giám sát và theo dõi các hoạt động và điều kiện trong thế giới thực Điều này có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như giám sát môi trường, theo dõi sức khỏe, hoặc giám sát các tài sản

Kết nối và giao tiếp: IoT giúp kết nối và giao tiếp giữa các thiết bị và hệ thốngkhác nhau Điều này có thể được sử dụng để tạo ra các hệ thống phức tạp hơn, chẳng hạn như các hệ thống nhà thông minh hoặc các hệ thống sản xuất tự động

Tối ưu hóa và ra quyết định: IoT có thể được sử dụng để thu thập và phân tíchdữ liệu từ các thiết bị và hệ thống khác nhau Điều này có thể được sử dụng để tối ưu hóa các quy trình và ra các quyết định tốt hơn

IoT là một công nghệ mới nổi với tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Với sự phát triển của công nghệ, IoT sẽ ngày càng trở nên phổ biến và mang lại nhiều lợi ích hơn nữa cho con người

1.1.4 Nhược điểm

Bảo mật: IoT có thể bị tấn công bởi các hacker để đánh cắp dữ liệu hoặc điều khiển các thiết bị Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể bị tấn công để đánh cắp thông tin cá nhân hoặc để điều khiển các thiết bị điện

Quyền riêng tư: IoT có thể thu thập một lượng lớn dữ liệu về người dùng Dữ liệu này có thể bị sử dụng cho các mục đích khác nhau, chẳng hạn như quảng cáo hoặc giám sát

Chi phí: IoT có thể tốn kém để triển khai và duy trì Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể tốn kém để mua các thiết bị và phần mềm

Hiệu quả: IoT có thể không hiệu quả trong một số trường hợp Ví dụ, các hệ thống IoT trong nông nghiệp có thể không hiệu quả nếu không được sử dụng đúng cách

Tiêu thụ năng lượng: IoT có thể tiêu tốn nhiều năng lượng Ví dụ, các hệ thống IoT trong nhà thông minh có thể tiêu tốn nhiều năng lượng nếu các thiết bị không được sử dụng hiệu quả

3

Tính bền vững: IoT có thể gây ra các vấn đề về tính bền vững, chẳng hạn như phụ thuộc vào các nguồn năng lượng không bền vững.

IoT là một công nghệ mới nổi với tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống Tuy nhiên, IoT cũng có một số nhược điểm cần được giải quyết

1.2 Tổng quan về đề tài

1.2.1 Lý do chọn đề tài

Tự động hóa việc tưới nước, tưới nước là một công việc tốn thời gian và côngsức, đặc biệt là đối với các diện tích canh tác lớn Hệ thống tưới nước tự động có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tự động tưới nước cho cây trồng theo lịch trìnhhoặc theo độ ẩm của đất

Có một số lý do mà nhóm quyết định chọn đề tài này để thực hiện đồ án cơ sở2:

- Tiết kiệm nước, tưới nước quá mức là một vấn đề phổ biến, đặc biệt là ở những khu vực có nguồn nước hạn chế Hệ thống tưới nước tự động có thể giúp tiết kiệm nước bằng cách chỉ tưới nước khi cần thiết

- Tăng năng suất cây trồng, cây trồng được cung cấp đủ nước và chất dinh dưỡng sẽ phát triển khỏe mạnh, cho năng suất cao hơn Hệ thống tưới nước tự động có thể giúp tăng năng suất cây trồng bằng cách đảm bảo rằng cây trồng luôn được cung cấp đủ nước

- Giảm ô nhiễm môi trường, tưới nước quá mức có thể gây ra ô nhiễm môi trường, chẳng hạn như xói mòn đất và ô nhiễm nước Hệ thống tưới nước tự động có thể giúp giảm ô nhiễm môi trường bằng cách giảm lượng nước sử dụng

- Thuận lợi và tiết kiệm thời gian, hệ thống hoạt động tự động dựa trên các cảm biến và thông tin từ môi trường, giảm thời gian từ công việc tưới nước thủ công

1.2.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Mục tiêu của đồ án là thiết kế một hệ thống tưới cây tự động đơn giản với nguyên lý là thông qua cảm biến độ ẩm của đất để truyển tín hiệu cho hệ thống để biết lúc nào nên vận hành động cơ bơm nước cho khu vườn Tất cả mọi việc đều tựđộng diễn ra trong quá trình cài đặt sẵn và qua các cảm biến để điều tiết việc tưới cây hợp lí trong mọi thời thiết Ngoài ra còn trang bị một giao diện để người dùng có thể theo dõi độ ẩm đất và có thể tắt chế độ tự động tưới nưới thủ công bằng nút nhấn có trên giao diện

4

Với mô hình mạch đơn giản, chi phí thấp, dễ thiết kế, nên có thể áp dụng rộngrãi vào cuộc sống thực tế của chúng ta.

1.2.3 Khái quát về tưới tiêu tự động1.2.3.1 Tìm hiểu về tưới tiêu tự động

Tưới tự động là gì? Ngay cái tên đã nói lên được điểm căn bản và cốt lõi của phương pháp này Hiểu một cách đơn giản thì nó chính là việc cung cấp nước cho cây trồng một cách hoàn toàn tự động Phương pháp này rất đa dạng về hình thức Có thể là tưới dạng phun sương, nhỏ giọt hay phun mưa

Hệ thống tưới tự động được tự động hóa thông qua thiết bị cảm biến để biết được chính xác thời điểm cây trồng cần cung cấp nước để giúp cho cây được phát triển khỏa mạnh

Hệ thống này được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực nông nghiệp cũng như nhiều công trình xây dựng cảnh quan Hiện nay, không khó để bắt gặp các khu biệtthự, các hộ gia đình lắp hệ thống này tại vườn cây cảnh, vườn rau,…

1.2.3.2 Các loại hệ thống tưới

Hệ thống tưới nhỏ giọt: Nước tưới thành từng giọt đến chính xác vị trí của gốc cây Phương pháp tưới này thích hợp để tưới cho các gốc cây lớn trong vườn, chậu cây cảnh, hàng rào cây, bức tường cây, khay rau trồng ở ban công…

- Ưu điểm: + Tiết kiệm nước tối đa cho gia đình + Không làm nước văng tung tóe ra xung quanh, hạn chế sự phát triển của cỏ dại mọc quanh gốc cây

+ Có thể ứng dụng cho nhiều khu vườn, nhiều địa hình khác nhau.+ Áp suất nước tưới đồng đều cho toàn bộ các gốc cây ở những vị trí khác nhau

+ Chi phí lắp đặt hợp lí- Nhược điểm:

+ Chỉ tưới được ở gốc cây, không có khả năng làm mát lá và thân cây+ Các đầu tưới có khả năng

Hệ thống tưới phun mưa: Nước phun giống như mưa, tia nước tưới đều cho những khu vực mà bạn muốn tưới Hình thức tưới này thích hợp để tưới cho các bồn hoa trong khuôn viên sân vườn,luống rau xanh, những khu vực cây cảnh…

- Ưu điểm: + Nước tưới đều, không bỏ sót khu vực nào

5

+ Có thể điều chỉnh được lưu lượng nước tưới ở từng khu vực và từng gốc cây

+ Ứng dụng tưới cho nhiều loại cây khác nhau- Nhược điểm:

+ Nước dễ văng tung tóe ra lối đi+ Lưu lượng nước tưới lớnHệ thống tưới phun sương: Phun ra tia nước thành màn sương mỏng và mịn, tạo môi trường thuận tiện giúpcây phát triển nhanh Hệ thống tưới phun sương thường được ứng dụng để tưới chovườn lan, các giỏ hoa treo, tưới làm mát không gian sân vườn…

- Ưu điểm: + Nước phun mịn, tưới đều cho toàn bộ khu vực mà bạn mong muốn+ Tốn ít lưu lượng nước tưới

- Nhược điểm: + Nước tưới dễ bị bốc hơi+ Rễ cây hấp thụ được rất ít lượng nước

6

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN 2.1 Yêu cầu bài toán

Đề tài xây dựng hệ thống tưới nước tự động, ứng dụng công nghệ Iot thu thập nhiệt độ và độ ẩm đất, yêu cầu đặt ra là: thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm đất từ các cảm biến Cho phép giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất trên nền tảng Blynk Iot, xử lý dữ liệu thực hiện bơm nước khi độ ẩm đất và nhiệt độ thấp hơn ngưỡng đã thiết lập, hiển thị đồ thị thời gian thực thể hiện sự thay đổi của thông số độ ẩm đất theo thời gian

2.2 Giải pháp thiết kế

2.2.1 Sơ đồ khối

Hình 2 1 Sơ đồ khối của hệ thống

Khối cảm biến: Sử dụng cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT11 và cảm biến độ ẩm đất Moisture Sensor V2.0 để thu thập nhiệt độ, độ ẩm đất và gửi dữ liệu về cho khối xử lý trung tâm

Khối xử lý trung tâm: Sử dụng module wifi ESP32 để xử lý dữ liệu từ khối cảm biến gửi về và gửi chúng lên Blynk IoT thông qua internet

Khối hiển thị : Dữ liệu từ khối xử lý trung tâm được gửi lên Blynk IoT thông qua internet, từ đây có thể sử dụng bất kì một máy tính hay các thiết bị có khả năngtruy cập vào mạng để truy cập vào Blynk IoT, mọi dữ liệu đều được hiển thị ở đó, khi nhiệt độ, độ ẩm thấp hơn ngưỡng thiết lập sẽ thực hiện tưới nước

Khối nguồn: Một cung cấp nguồn cho module wifi ESP32, một nguồn cung cấp cho máy bơm

7

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

Khi ta cấp nguồn cho hệ thống, khối nguồn đảm bảo điện áp hoạt động phù hợp để nuôi toàn bộ hệ thống Khối cảm biến với module cảm biến DHT11 và cảmbiến Moisture Sensor V2.0 có chức năng thu thập nhiệt độ, độ ẩm đất và gửi dữ liệu về cho khối vi xử lý Khối vi xử lý với module wifi ESP32 sẽ gửi dữ liệu lên Blynk IoT thông qua đường truyền Internet Blynk IoT sẽ tiếp nhận dữ liệu đồng thời hiển thị dữ liệu và thực hiện tưới nước nếu dữ liệu nhận được thấp hơn ngưỡng cho phép mà đã được thiết lập từ trước

2.3 Vi điều khiển ESP

2.3.1 Lịch sử phát triển

ESP32 là một hệ thống vi điều khiển (SoC) được phát triển bởi Espressif Systems Nó được phát hành lần đầu tiên vào năm 2016 và đã nhanh chóng trở nênphổ biến trong cộng đồng phát triển

Giai đoạn 1: Giai đoạn đầu của sự phát triển ESP32 bắt đầu vào năm 2014 Espressif Systems, một công ty khởi nghiệp Trung Quốc, bắt đầu phát triển một SoC mới có thể cung cấp hiệu suất cao và khả năng kết nối mạnh mẽ.Năm 2015, Espressif Systems đã công bố ESP32-S1, một phiên bản ban đầu của ESP32 ESP32-S1 có hai lõi CPU 32-bit, Wi-Fi và Bluetooth tích hợp, và hỗ trợ cho các cảm biến và thiết bị ngoại vi khác nhau

Giai đoạn 2: Năm 2016, Espressif Systems đã công bố ESP32-WROOM-32, một phiên bản đầy đủ tính năng của ESP32 ESP32-WROOM-32 có ba lõi CPU 32-bit, Wi-Fi và Bluetooth tích hợp, và hỗ trợ cho các cảm biến và thiết bị ngoại vikhác nhau

Giai đoạn 3: Espressif Systems tiếp tục phát triển ESP32 trong những năm tiếp theo Năm 2018, công ty đã công bố ESP32-C3, một phiên bản mới của ESP32có hiệu suất cao hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.Năm 2020, Espressif Systems đã công bố ESP32-S2, một phiên bản mới của ESP32 có hỗ trợ cho Wi-Fi 6.ESP32 tiếp tục là một SoC phổ biến và được sử dụng trong một loạt các ứng dụng khác nhau Nó được dự kiến sẽ tiếp tục phát triển trong những năm tới

8

2.3.2 Module wifi ESP32-WROOM-32

Hình 2 2 Module wifi ESP32-WROOM-32

ESP32 là một vi điều khiển mạnh mẽ, đa năng được sử dụng trong nhiều ứng dụng IoT khác nhau ESP32 kit 38 chân sử dụng chip nạp CP2102 là một nền tảng phát triển tuyệt vời cho các nhà phát triển muốn bắt đầu với ESP32

ESP32-WROOM-32 được tích hợp Wi-Fi và Bluetooth Nó có bộ xử lý core Cortex-M33 với tốc độ xung nhịp lên đến 240 MHz, bộ nhớ RAM 512 KB và bộ nhớ flash 4 MB

dual-ESP32 kit 38 chân là một nền tảng phát triển tuyệt vời cho các nhà phát triển muốn bắt đầu với ESP32 Nó cung cấp tất cả các thành phần cần thiết để bắt đầu phát triển các ứng dụng ESP32

9

Khối lượng 20 g

Bảng 2 1 Thông số kĩ thuật Module wifi ESP32-WROOM-32

2.3.4 Vi điều khiển (ESP32-WROOM-32)

Thông số kĩ thuật

Bộ xử lý Dual-core Cortex-M33Tốc độ xung nhịp Lên đến 240 MHzBộ nhớ RAM 512 KB

Bộ nhớ flash 4 MB

Bluetooth Bluetooth 4.2Cảm biến Hall, GPIO, ADC, DAC, I2C, SPI, UARTGiao thức TCP/IP, UDP, HTTP, MQTT, CoAP

Bảng 2 2 Thông số kĩ thuật ESP32-WROOM-32

2.3.5 Các chân của Esp32

ESP32 kit 38 chân CP2102 bao gồm 38 chân kết nối I/O, được chia thành 2 loại chính:

- Chân digital: + Các chân digital của ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng làm chân đầu vào hoặc đầu ra, với khả năng điều khiển các thiết bị ngoại vihoặc thu thập dữ liệu từ các cảm biến

+ Đầu vào: Các chân digital có thể được sử dụng làm chân đầu vào để đọc trạng thái của các thiết bị ngoại vi Ví dụ, bạn có thể sử dụng chân GPIO0 để đọc trạng thái của một nút nhấn

+ Đầu ra: Các chân digital có thể được sử dụng làm chân đầu ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi Ví dụ, bạn có thể sử dụng chân GPIO1 để bật/tắtmột đèn LED

+ Các chân digital của ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được cấu hình thành các chế độ hoạt động khác nhau, bao gồm:

GPIO: Chế độ mặc định của các chân digital.UART: Chế độ giao tiếp UART

I2C: Chế độ giao tiếp I2C.SPI: Chế độ giao tiếp SPI.- Chân analog

10

+ Các chân analog của ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các cảm biến analog

+ Các chân analog của ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được cấu hình thành các chế độ hoạt động khác nhau, bao gồm:

o ADC: Chế độ mặc định của các chân analogo DAC: Chế độ giao tiếp DAC

o Chân đặc biệto ESP32 kit 38 chân CP2102 có một số chân đặc biệt, bao gồm:o VCC: Chân cấp nguồn 3.3 V

o GND: Chân nối đấto EN: Chân cấp nguồn cho vi điều khiểno RST: Chân reset cho vi điều khiểno TXD: Chân truyền dữ liệu của giao tiếp UARTo RXD: Chân nhận dữ liệu của giao tiếp UARTo SCL: Chân clock của giao tiếp I2C

o SDA: Chân dữ liệu của giao tiếp I2Co SCK: Chân clock của giao tiếp SPIo MISO: Chân dữ liệu đầu ra của giao tiếp SPIo MOSI: Chân dữ liệu đầu vào của giao tiếp SPI

2.3.6 Ứng dụng của Esp32

Điều khiển thiết bị IoT: ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng để điều khiển các thiết bị IoT như đèn LED, động cơ, servo, v.v Ví dụ, bạn có thể sử dụng ESP32 để điều khiển một hệ thống chiếu sáng thông minh hoặc một hệ thống tưới nước tự động

Thu thập dữ liệu: ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, v.v Ví dụ, bạn có thể sử dụng ESP32 để thu thập dữ liệu từ một trạm thời tiết hoặc một hệ thống giám sát môi trường

Kết nối mạng: ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị IoT với mạng Wi-Fi hoặc Bluetooth Ví dụ, bạn có thể sử dụng ESP32 để tạo một thiết bị IoT có thể truy cập Internet

Phát triển trò chơi: ESP32 kit 38 chân CP2102 có thể được sử dụng để phát triển các trò chơi IoT Ví dụ, bạn có thể sử dụng ESP32 để tạo một trò chơi điện tử cho trẻ em hoặc một trò chơi giáo dục

11