Bài tập lớn Đề tài thiết kế hệ thống tưới cây tự Động

Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắnghay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm… Tất cả các điều kiện đósẽ được đưa vào hệ thống tính toán và

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHƯƠNG ĐÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG

 Giảng viên: ThS Trần Thị Lụa

 Sinh viên: Nguyễn Văn Huy_520100048

Lê Trung Bách_520100002 Nguyễn Trường Anh_520100030

Hà Nội, 7/3/2024

Mục Lục

MỞ ĐẦU 4

1 Tính cấp thiết của đề tài 4

2 Lý do chọn đề tài 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 7

1.1 Khái niệm về hệ thống tự động 7

1.2.Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất 7

1.3 Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng 8

1.4 Các nghiên cứu ở nước ngoài 8

1.5 Các nghiên cứu trong nước 10

1.6 Ứng dụng arduino trong thực tiễn 10

1.7 Thiết kế hệ thống tưới nước tự động 11

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG 12

2.1.PHẦN CỨNG 12

2.1.1 Giới thiệu chung về Arduino 12

2.1.2 ARDUINO UNO R3 12

2.1.3 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT VÀ MODULE CHUYỂN ĐỔI 15

2.1.4 MODULE RELAY 5VDC 2 kênh 18

2.1.5 Động cơ bơm 12V 19

2.1.6 LED 19

2.1.7 Bộ nguồn nhiều đầu ra 20

2.1.8.LCD 1602 21

2.1.9.BreadBoard 21

2.2 PHẦN MỀM 22

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24

3.1 Phần mềm mô phỏng Proteus 24

3.2 Thư viện ARDUINO trong PROTEUS 25

3.3 ARDUINO IDE và lập trình cho ARDUINO 26

3.4 Mô phỏng hệ thống 28

3.5 Lắp đặt hệ thống 29

3.6.Lập trình phần mềm 33

CHƯƠNG 4.NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 47

4.1.Nhận xét 47

4.2 Kết luận 48

4.3.Hướng phát triển của đề tài 50

Tài liệu tham khảo 50

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng nhưchưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế Rấtnhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách chủquan và không đảm bảo được đúng yêu cầu

Có thể nói trong nông học ngoài những kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tướinước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng trọt, để đảm bảo câysinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tưới đủ theo yêu cầunông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu chosản phẩm an toàn, đạt năng suất, hiệu quả cao Ngoài ra trên những tuyếnphố ở khu vực trung tâm thành phố chúng ta vẫn bắt gặp hình ảnh các xe bồnchở nước tưới cây dọc đường gây ùn tắc, mất an toàn giao thông

Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đạihóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức laođộng của con người Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chếtạo đưa vào thực tiễn ngày được áp dụng càng nhiều

Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun mưa, phun sương, vòinhỏ giọt bù áp, vòi không bù áp, dây tưới nhỏ giọt ) có thông số khác nhauphục vụ cho các loại cây khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel,Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc , sẽ rất thuận tiện cho người sử dụng lựachọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình

Việc tính toán để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới đáp ứng được nhu cầu tướitheo nông học cây trồng và phù hợp điều kiện kinh tế, kỹ thuật cho hiệu quảcao là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới này

Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ẩm gốc, độ ẩm lá và không khí cho cây trồngphát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thudinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môitrường Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp với bón phân, phun thuốchóa học Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽgiúp cho con người không phải tưới cây, không phải tốn chi phí nhân côngtưới nước cũng như giám sát thời gian tưới cây

Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắnghay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm… Tất cả các điều kiện đó

sẽ được đưa vào hệ thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơmnước Người lao động sẽ không cần phải quan tâm đến việc tưới cây, cây sẽđược sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chínhxác hơn

2 Lý do chọn đề tài

Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương …) là hệ thống thiết bịtưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứngdụng rộng trên các nước phát triển

Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sứclao động và chi phí nhân công Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên thếgiới Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệthống này mới trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nênphổ biến hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đạihóa nông nghiệp nông thôn nhưng không phải người dân nào cũng mạnh dạnđưa vào xử dụng vì chi phí đầu tư cao

Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sốngcon người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiệnđại Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móchiện đại thay thế cho con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi sựchính xác cao

Kỹ thuật điện tử phát triển đã nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiềulĩnh vực: công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ Các thiết bịđiều khiển tự động giữ vai trò cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộkhông ngừng của các lĩnh vực này Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay cònphụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, và với những phương pháp sản xuấtcanh tác truyền thống không mang lại năng suất cao Khi kinh tế xã hội pháttriển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và lượng nângcao Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điềukhiển được các thông số của môi trường như :nhiệt độ, độ ẩm không khí,chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với từng giai đoạn phát triển của câytrồng Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và tiếnhành thiết kế : “Hệ Thống Tưới Cây Tự Động theo độ ẩm’’

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

1.1 Khái niệm về hệ thống tự động

Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống bao gồm các phần tử tự động nhằmđiều khiển các quá trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không có sựtham gia trực tiếp của con người

Hệ thống điều khiển tự động: là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên quan

và tác động qua lại lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệthống khác Hệ thống điều khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến - Hệthống điều hoà không khí - Hệ thống điều chỉnh độ ẩm - Hệ thống tự động báocháy v.v Trong môi trường sản xuất: - Các máy tự động - Các đường dây sảnxuất, lắp ráp tự động - Các máy điều khiển theo chương trình, Máy tính, Robotv.v

1.2.Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất

Lịch sử hoàn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơgiới hóa và điện khí hóa Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệvật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công nghệ tự động có cơ hội pháttriển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội Đó là mấu chốtcủa năng suất, chất lượng, giá thành

Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại những hiệuquả không nhỏ cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cảithiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiệnchuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đápứng yêu cầu sản xuất

Trong một tương lai gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng vàkhông thể thiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn ứng dụngphục vụ đời sống con người

Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc cơ bắp nặng nhọc, côngviệc nguy hiểm, độc hại,công việc tinh vi hiện đại còn trong đời sống conngười những công nghệ này sẽ được ứng dụng phục vụ nhu cầu sống Nó sẽ làphương tiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta

1.3 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 sảnlượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới tiêu, song nó chỉphát triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước chậm phát triển tuynền nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tướicây vẫn còn rất chậm Hiện nay, được sự trợ giúp của nước ngoài các nước đangphát triển đã đưa dần tự động hóa vào đời sống và sản xuất, đặc biệt là các nướcđông 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 chophép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực Có thể nói tự độnghóa trở thành xu hướng tất yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia, vùng lãnhthổ nào

1.4 Các nghiên cứu ở nước ngoài

Ở nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng về hệ thống tưới cây tự động:Đầu những năm 80, Liên Xô ( cũ ) đã chế tạo ra một loại máy tự động ứng dụngtrong nông nghiệp Khi làm việc loại máy này có thể quan sát được độ ẩm củathổ nhưỡng, nhiệt độ không khí, sức gió…

Nó có thể xác định được phương pháp tưới và tiến hành tưới cho cây trồng, nhờmột loại máy làm mưa nhân tạo khác Hãng robot Droplet giới thiệu robot tướicây tích hợp những công nghệ tự động mới nhất, điện toán đám mây và một sốdịch vụ kết nối khác cho phép Droplet có khả năng tự động ngắm hướng vòiphun, lượng nước và tần suất tưới để tự động tưới nước cho cây theo những lịchtrình tự tính toán dựa trên phân tích các dữ liệu đầu vào

Droplet là 1 chiếc vòi phun tự động có khả năng tự điều chỉnh hướng dòng nướcphun ra từ ống đến thân cây trong bán kính 9,14 mét Trước khi robot tự độngvận hành, người dùng chỉ cần khai báo tên của các loại cây có mặt trong vườnthông qua điện thoại, máy tính bảng, được kết nối không dây với robot Dựatrên thông tin về tên các loại cây, Droplet sẽ tự tra cứu thông tin trên mạngnhằm xác định lượng nước cũng như tần số tưới cho phù hợp với từng loại cây.Bên cạnh đó, Droplet cũng tự tra cứu dữ liệu về tình hình thời tiết của địa điểmlàm việc để xác định mưa/nắng nhằm đưa ra lịch làm việc thích hợp

Bộ điều khiển tưới cây tự động Israel dễ dàng được lập trình theo yêu cầu tướicủa người sử dụng Chỉ cần vài thao tác lập trình, cung cấp cho hệ thống mộtnguồn nước đầu vào và dẫn các đầu tưới đến các vị trí cần tưới là đã hoàn tấtviệc lắp đặt hệ thống tưới tự động theo công nghệ tưới tiên tiến

Có 2 loại điều khiển: Điều khiển theo giờ tưới và điều khiển theo chu kỳ.

+ Điều khiển theo giờ tưới: Hệ thống hoạt động đúng theo thời gian đồng hồyêu cầu

+ Điều khiển theo chu kì tưới: Hệ thống hoạt động theo vòng lặp thời gian

*Bộ điều khiển thời gian và van điện từ

- Bộ điều khiển tự động: dùng để cài đặt thời gian tưới tự động, như giờ hoạtđộng, thời gian hoạt động, thời gian dừng hay chuyển đổi các vị trí tưới Bộcảm biến mưa sẽ tự động ngừng tưới khi có mưa hay độ ẩm cao

- Van điện từ: là thiết bị nhận và truyền tín hiệu từ bộ điều khiển đến cácđầu tưới, để các đầu tưới hoạt động

Hình 1.1.Bộ hẹn giờ và van điều khiển

Hoạt động của hệ thống tưới: Hệ thống được mặc định giờ tưới, đến giờ hoạtđộng thì bộ điều khiển sẽ tự động truyền tín hiệu đến các van điện từ, các van sẽ

tự động mở ra và cung cấp nước cho các đầu phun Thời gian tưới được cài đặtsẵn theo ý muốn của người sử dụng

1.5 Các nghiên cứu trong nước

Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động vào trong cuộcsống Người dân đã sáng tạo ra các hệ thống bán tự động giúp tiết kiệm sức laođộng, hiệu quả mang lại cao hơn so với tưới thủ công Tuy nhiên hệ thống nàycòn nhiều nhược điểm cần khắc phục để mang lại hiệu quả cao nhất có thể.Ởcác trường đại học chuyên ngành kĩ thuật đã có nhiều đề tài về hệ thống tướinước tự động do sinh viên thực hiện Tuy nhiên vẫn còn nhiều mặt hạn chế cầnkhắc phục Hệ thống tưới phun tự động đa năng- một công trình khoa họccủa 2 giảng viên trường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê VănLuận và thạc sĩ Lê Đình Hiếu Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đanăng này gồm có 1 cảm biến đo nhiệt độ và 1 cảm biến đo độ ẩm của đất đượccài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ điều khiển được lập trình trên PLC-S7- 1200.Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của đất hoặc nhiệt độ không khí tại nhàmàng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đến hộp điều khiển PLC Tại đâycác chức năng sẽ được điều khiển tự động để nhận nước và đưa tưới tự độngtưới phun theo các vòi phun lắp đặt, và sẽ tự ngừng trong đúng 5 phút, khi cảmbiến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu Hệ thống tưới phun tự động đanăng là sản phẩm khoa học có ý tưởng hay, tính ứng thiết thực và đã được thửnghiệm có hiệu quả thực tế

1.6 Ứng dụng arduino trong thực tiễn

Nhệt độ và độ ẩm là yếu tố vô cùng quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triểncũng như năng suất và chất lượng của cây trồng Chính vì vậy để nâng caonăng suất, chất lượng hướng tới lợi nhuận cao người dân cần theo dõi vô cùngnan giải Tuy nhiên với sự phát triển của khoa học công nghệ, người dân hoàntoàn có thể kiểm soát được những chỉ số này Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm

và tưới nước tự động với ứng dụng Ảduino chính là một trong những giải pháphữu hiệu

Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm và tưới nước tự động có các tính năng cơ bản sau:

-Hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm và tưới nước tự động ứng dụng Arduino sẽđược cài đặt để đo nhiệt độ, độ ẩm và hiển thị giá trị đo được trên OLED, đồngthời lưu trữ dữ liệu về máy tính Điều này sẽ giúp chúng ta vừa giám sát đượcthông số nhiệt độ, độ ẩm để có thể điều chỉnh cho phù hợp; vừa có số liệu lưutrữ cần thiết cho việc nghiên cứu, theo dõi sự phát triển của cây trồng và đưa ranhững lựa chọn phù hợp để tăng năng suất

-Dựa vào nhiệt độ, độ ẩm đo được, hệ thống đối chiếu thông số đặt trước đểđiều khiển máy bơm tắt/bật tự động cung cấp kịp thời nước cho cây trồng-Ngoài khả năng bật/ tắt tự động hệ thống còn có chức năng bật máy bơm bằngtay khi cần thiết

1.7 Thiết kế hệ thống tưới nước tự động

Để tạo nên 1 hệ thống tưới nước tự động chúng ta cần phải làm các bước sau:Bước1: Khảo sát, đo đạc, phác thảo bản vẽ cho khu vực

Bước2: Xác định khu vực muốn tưới,gồm loại cây gì,

Bước 3: Thiết kế chi tiết cụ thể thông số cho từng khu vực

Bước 4: Tiến hành lắp đặt

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM CỦA

HỆ THỐNG

2.1.PHẦN CỨNG

Phần cứng của hệ thống sẽ bao gồm:

 ARDUINO UNO R3

 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT VÀ MODULE CHUYỂN ĐỔI

 MODULE RELAY 5VDC 2 Kênh

 Động cơ bơm 12V

 LED

 Bộ nguồn nhiều đầu ra

Sau đây sẽ là phần chi tiết về các thành phần của phần cứng trong hệ thống:

2.1.1 Giới thiệu chung về Arduino

Arduino là một nền tảng phổ biến trong lĩnh vực phát triển các dự án điện tử và IoT(Internet of Things) Được phát triển bởi một nhóm người ở Italia, Arduino cung cấpmột môi trường lập trình dễ sử dụng và một loạt các board phần cứng linh hoạt đểngười dùng có thể tạo ra các thiết bị điện tử từ đơn giản đến phức tạp

Board Arduino thường bao gồm một vi điều khiển (microcontroller) chính nhưATmega series của Microchip, cùng với các chân kết nối và các linh kiện cần thiết đểlàm việc với các cảm biến, mạch điều khiển, và các thiết bị khác Môi trường pháttriển Arduino (IDE) là một phần mềm miễn phí và mã nguồn mở, được thiết kế để đơngiản hóa việc viết và tải mã vào board Arduino

Arduino đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc giáo dục và học tập về điện

tử, lập trình và IoT Với cộng đồng rộng lớn trên toàn thế giới, người dùng Arduino cóthể tận dụng các tài nguyên trực tuyến như thư viện mã nguồn mở, diễn đàn trao đổikinh nghiệm và các dự án thú vị để tham khảo và tham gia

Tính linh hoạt và dễ sử dụng của Arduino đã làm cho nó trở thành một công cụ hữuích cho người mới bắt đầu và cả những kỹ sư chuyên nghiệp trong nhiều lĩnh vực, baogồm robotics, automation, và nhiều ứng dụng khác trong cuộc sống hàng ngày

2.1.2 ARDUINO UNO R3

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường nhiều năm qua với số lượng

người dùng cực kỳ lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông đếnbậc đại học

Arduino UNO R3 là một trong những mạch Arduino được sử dụng nhiềunhất Hiện nay dòng mạch này đã phát triển đến thế hệ thứ 3(R3)

Hình 2 Hình dáng bên ngoài Arduino

2.1.2.1.Thông số cơ bản của Arduino UNO R3

Hình 3.Thông số cơ bản của Arduino

được đánh ký hiệu từ A0 đến A5.

• Trên board còn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB

và 1 ngõ

cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter haythông

qua ắc-quy nguồn

2.1.2.3 Các chân của Arduino.

• Các chân năng lượng: GND (Ground), 5V, 3.3V, Vin (Voltage Input),IOREF,

tên gọi phổ biến nhất là ngôn ngữ Arduino Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từC/C++ phổ

biến hiện nay do đó rất dễ học và từ việc lập trình ta có thể thiết kế mạch theo ýmuốn

của mình và vận hành một cách hiệu quả và tối ưu nhất

2.1.3 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT VÀ MODULE CHUYỂN ĐỔI.

2.1.3.1 Cảm biến độ ẩm đất.

Hình 4.cảm biến độ ẩm đất

•Hai đầu đo của cám biến được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm Dùng dây nốigiữa cảm biến và module chuyển đổi Thông tin về độ ẩm đất sẽ được đọc về vàgửi tới module chuyển đổi

2.1.3.2 Module chuyển đổi

Hình 5.Module chuyển đổi

•Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, mộtbiến trở, 4 điện trở dán 100 Ohm và 2 tụ dán Biến trở có chức năng địnhngưỡng

so sánh với tín hiệu độ ẩm đất đọc về từ cảm biến

•Đặc điểm:

-Điện áp hoạt động: 3.3V-5V

-Kích thước PCB: 3cm × 1.6cm

-Led báo hiệu

-Led đỏ báo nguồn

-Led xanh báo mức độ ẩm ở pin DO

Mô tả các pin trên module

•Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm:

Khi module cảm biến độ ẩm phát hiện, khi đó sẽ có sự thay đổi điện áp ngay tạiđầu vào của ic LM393 IC này nhận biết có sự thay đổi nó sẽ đưa ra một tín hiệu0V để báo hiệu và thay đổi như thế nào sẽ được tính toán để đọc độ ẩm đất.+ Cảm biến độ ẩm đất rất nhạy với độ ẩm môi trường xung quanh, thường được

sử dụng để phát hiện độ ẩm của đất

+ Khi độ ẩm đất vượt quá giá trị được thiết lập, ngõ ra của module Do ở mứcgiá trị là OV

+ Ngõ ra DO có thể được kết nối trực tiếp với vi điều khiển như:

(Arduino,PIC,AVR,STM), để phát hiện cao và thấp, và do đó để phát hiện độ

ẩm của

đất

+ Đầu ra Analog AO có thể được kết nối với bộ chuyển đổi ADC, có thể nhậnđược các giá trị chính xác hơn độ ẩm của đất

2.1.4 MODULE RELAY 5VDC 2 kênh

Hình 6 Module relay 5vdc 2 kênh

•Relay 2 kênh gồm 2 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thếlên đến 250VAC 10A Relay 2 kênh được thiết kế chắc chắn, khả năng cáchnhiệt tốt Trên module sử dụng transistor và IC cách ly quang giúp cách ly hoàntoàn mạch điều khiển với relay, đảm bảo vi điều khiển hoạt động ổn định

•Mạch relay 2 kênh sử dụng chân kích mức thấp (0V), mức cao (5V) tùythuộc vào chọn Jumper Ứng dụng với relay module khá nhiều bao gồm cả điện

Hình 8.led

•Led hoạt động ở mức 1,8 đến 3V, 10 đến 20mA

2.1.7 Bộ nguồn nhiều đầu ra

2.1.8.LCD 1602

•LCD 1602 sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký

tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến,nhiều code mẫu

2.1.9.BreadBoard

•Khi làm việc với Arduino, rất khó khi phải hàn linh kiện mà không chắc chắn được làhàn như vậy có đúng hay không Bởi nếu không đúng sẽ dễ làm hư các linh kiện vàsản phẩm Breadboard sinh ra là để giải quyết các vấn đề này Giúp người dùng, đặcbiệt là những người mới bắt đầu, có thể kết nối các linh kiện mà không cần phải hànchúng lại với nhau

•Breadboard nhìn bên ngoài là những ô vuông nhỏ, đây là các lỗ cắm dây có kíchthước cạnh là 2.54mm (0.1 inch) và cách đều nhau

•Các con số trên breadboard dùng để đánh số vị trí của các ô nhỏ này 2 thanh xanh đỏhai bên để xác định vị trí gắn cực âm và dương Có đi kèm dấu tương ứng.

2.2 PHẦN MỀM

Lý thuyết Chung về phần mềm sử dụng trong hệ thống tưới cây tự động:

Phần mềm tưới cây tự động đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý hệ thống tướitiêu, giúp tự động hóa các hoạt động và đảm bảo hiệu quả tưới nước cho cây trồng.Dưới đây là chi tiết về các chức năng chính, loại phần mềm, yếu tố lựa chọn, và thiết

bị thông minh đi kèm:

Chức năng chính:

 Lên lịch tưới:

o Thiết lập thời gian và thời lượng tưới cho từng khu vực hoặc từng cây riêng lẻ

o Hỗ trợ tưới theo lịch trình cố định, theo chu kỳ hoặc theo cảm biến

 Điều chỉnh lượng nước:

o Căn cứ vào loại đất, độ ẩm, thời tiết, lượng nước tưới sẽ được điều chỉnh tự động

o Tối ưu hóa lượng nước sử dụng, tránh lãng phí và tình trạng úng nước

o Ghi lại lịch sử tưới tiêu, lượng nước tiêu thụ

o Giúp người dùng đánh giá hiệu quả và điều chỉnh hệ thống phù hợp

Loại phần mềm:

 Phần mềm đi kèm hệ thống:

o Được cung cấp bởi nhà sản xuất, thiết kế riêng cho hệ thống của họ

o Dễ cài đặt và sử dụng, nhưng có thể ít tùy chỉnh hơn

 Phần mềm độc lập:

o Sử dụng cho nhiều hệ thống tưới cây khác nhau

o Linh hoạt, nhiều tính năng, nhưng có thể require cài đặt và cấu hình phức tạp hơn

Yếu tố lựa chọn:

 Khả năng tương thích: Đảm bảo phần mềm tương thích với hệ thống tưới cây của

bạn

 Tính năng: Chọn phần mềm có các tính năng phù hợp với nhu cầu của bạn.

 Dễ sử dụng: Giao diện dễ sử dụng và dễ hiểu.

 Giá cả: So sánh giá cả của các phần mềm khác nhau và chọn lựa phù hợp với ngân

sách của bạn

Thiết bị thông minh đi kèm:

 Bộ điều khiển tưới cây:

o Cho phép người dùng cài đặt thời gian tưới cụ thể

o Dễ sử dụng và phù hợp cho các hệ thống tưới đơn giản

Lợi ích của việc sử dụng phần mềm và thiết bị thông minh:

 Tự động hóa: Tiết kiệm thời gian và công sức cho việc tưới cây.

 Hiệu quả: Đảm bảo cây trồng được tưới nước đầy đủ và phù hợp với nhu cầu.

 Tiết kiệm nước: Tránh lãng phí nước và sử dụng hiệu quả nguồn nước.

 Giám sát: Theo dõi và kiểm soát hệ thống tưới dễ dàng.

Lưu ý:

 Nên chọn phần mềm có nguồn gốc rõ ràng và uy tín

 Cập nhật phần mềm thường xuyên để đảm bảo an toàn và hiệu quả

 Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng trước khi cài đặt và sử dụng phần mềm

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Phần mềm của hệ thống tưới nước tự động sẽ bao gồm:

 Phần mềm mô phỏng Proteus

 Thư viện ARDUINO trong PROTEUS

 ARDUINO IDE và lập trình cho ARDUINO

Sau đây sẽ là từng phần cụ thể của phần mềm trong hệ thống tưới nước tự động:

3.1 Phần mềm mô phỏng Proteus

Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạchđiện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các bộ

vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR, Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện

tử của Labcenter Electronic, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thôngdụng, đặc biệt hỗ trợ cho các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch vàARES dùng để vẽ mạch in Proteus là phần mềm mô phỏng cho các loại vi điềukhiển khá tốt, hỗ trợ các dòng vi điều khiển PIC, 8051, dsPIC, AVR, HC11, các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet, ngoài ra còn mô phỏng các mạch

số, mạch tương tự một cách hiệu quả

Hình 10.Giao diện phần mềm proteus 8.7

3.2 Thư viện ARDUINO trong PROTEUS

Thư viện Arduino là một bổ sung rất hay cho phần mềm Proteus, nó giúp choviệc mô phỏng Arduino được thuận tiện và dễ dàng hơn thay vì chỉ mô phỏngđược chip Atmega328 (nhân của Arduino), thư viện này được phát triển bởi các

kỹ sư Cesar, Osaka, Daniel Cezar, Roberto Bauer và được đăng tải trên blogtiếng Bồ Đào Nha

http://blogembarcado.blogspot.de/

Thư viện bao gồm các linh kiện sau:

- Arduino UNO (Phiên bản chip Atmega328 chân DIP)

- Arduino UNO (Phiên bản chip Atmega328 chân SMD)