Đồ Án môn học ee4251 154749 nhóm 7 Đề tài thiết kế hệ thống tưới nước tự Động dựa vào Đo Độ Ẩm Đất

Vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống tưới cây tự động dựa vào độ ẩm đất” được thựchiện với mục tiêu xây dựng một giải pháp tối ưu hóa việc tưới tiêu trong nôngnghiệp, ứng dụng cảm biến đo đ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

EE4251 - 154749 - Nhóm 7

ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống tưới nước tự

động dựa vào đo độ ẩm đất.

HÀ NỘI, 12/2024

ĐỀ TÀI

Thiết kế hệ thống tưới cây tự động thông qua việc đo độ ẩm đất

Giáo viên hướng dẫn

Ký và ghi rõ họ tên

Lời cảm ơn

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Cảnh Quang,giảng viên bộ môn Thiết kế hệ thống nhúng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉbảo em trong suốt quá trình làm đề tài

Nhóm em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đạihọc Bách Khoa Hà Nội nói chung, các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật đo & Tinhọc công nghiệp nói riêng đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các môn đạicương cũng như các môn chuyên ngành, giúp chúng em có được cơ sở lý thuyếtvững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôntạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt quá trình họctập và hoàn thành đồ án môn học này

Tóm tắt nội dung đồ án

Đề tài của nhóm có đề tài: “Thiết kế hệ thống tưới cây tự động”.Trong đề tài này, nhóm đã nghiên cứu thiết kế thành công hệ thống tưới cây tựđộng ,theo dõi độ ẩm môi trường theo thời gian thực, hiển thị trên LCD và lưu dữliệu vào SDcard Từ đó điều khiển được bật/tắt máy bơm tùy theo độ ẩm của đất Ngoài ra nhóm em còn tích hợp thêm chế độ sleep mode để tiết kiệm năng lượngcho hệ thống

Mục lục

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1

1.1 Giới thiệu 1

1.1.1 Đặt vấn đề 1

1.1.2 Mục tiêu đề tài 1

1.2 Cơ sở lý thuyết 1

1.2.1 Khái niệm về hệ thống nhúng 1

1.2.2 Các nguyên lý thiết kế hệ thống nhúng 2

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4

2.1 Các đối tượng được nghiên cứu trong đề tài 4

2.1.1 Cảm biến độ ẩm đất 4

2.1.2 Vi điều khiển 4

2.1.3 Màn hình hiển thị độ ẩm 5

2.1.4 Relay module 5

2.1.5 Bộ nhớ lưu trữ 6

2.1.6 Thuật toán điều khiển 7

2.2 Sơ đồ khối hệ thống 8

2.3 So sánh với vi xử lí 8

2.3.1 Vi xử lí 8

2.3.2 Thiết kế hệ thống nhúng 9

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ PHẦN CỨNG 10

3.1 Lựa chọn phần cứng cho hệ thống 10

3.2 Sơ đồ nguyên lí phần cứng của hệ thống 15

CHƯƠNG 4 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN VÀ PHẦN MỀM 16

4.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 16

4.2 Thuật toán 16

4.2.1 Lưu đồ thuật toán theo SuperLoop 16

4.2.2 Lưu đồ thuật toán theo RTos 17

4.3 Phần mềm lập trình 21

4.3.1 Công cụ lập trình: STM32cubeIDE 21

4.3.2 Chương trình theo SuperLoop 22

4.3.3 Chương trình theo RTos 25

4.3.4 So sánh giữa SuperLoop với RTos 27

CHƯƠNG 5 THỰC NGHIỆM 29

5.1 Kiểm tra hoạt động của hệ thống 29

5.2 Kết quả 29

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG TƯƠNG LAI 30

6.1 Kết luận 30

6.1.1 Đã hoàn thành 30

6.1.2 Các hạn chế 30

6.2 Hướng phát triển của đồ án trong tương lai 30

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu.

1.1.1 Đặt vấn đề.

Trong bối cảnh nông nghiệp hiện đại, việc tối ưu hóa nguồn tài nguyên nước vànăng suất lao động là một trong những yêu cầu cấp thiết để đối phó với tình trạngbiến đổi khí hậu và gia tăng dân số Nước là yếu tố không thể thiếu trong sảnxuất nông nghiệp, nhưng tình trạng khan hiếm nước, quản lý kém hiệu quả, vàlãng phí nguồn tài nguyên này đang đặt ra những thách thức lớn Bên cạnh đó,việc tưới tiêu truyền thống thường tiêu tốn nhiều công sức, thời gian, và khôngđảm bảo sự đồng đều trong cung cấp nước cho cây trồng

Công nghệ tự động hóa đang ngày càng phát triển và được ứng dụng rộng rãitrong nhiều lĩnh vực, bao gồm cả nông nghiệp Một hệ thống tưới nước tự động

có khả năng đo lường độ ẩm đất, kiểm soát lượng nước tưới phù hợp, và hoạtđộng theo lịch trình định sẵn sẽ không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí mà còn tănghiệu quả sản xuất, giảm sức lao động của con người

Vì vậy, đề tài “Thiết kế hệ thống tưới cây tự động dựa vào độ ẩm đất” được thựchiện với mục tiêu xây dựng một giải pháp tối ưu hóa việc tưới tiêu trong nôngnghiệp, ứng dụng cảm biến đo độ ẩm đất, công nghệ điều khiển tự động và IoT(Internet of Things) Hệ thống này không chỉ cung cấp nước theo nhu cầu thực tếcủa cây trồng mà còn dễ dàng tích hợp vào các mô hình nông nghiệp thông minh,hướng tới sự phát triển bền vững và hiệu quả cao

1.1.2 Mục tiêu đề tài.

Mục tiêu của đề tài là thiết kế và xây dựng một hệ thống tưới nước tự động ứngdụng cảm biến đo độ ẩm đất và công nghệ điều khiển tự động, nhằm đảm bảocung cấp lượng nước phù hợp cho cây trồng theo nhu cầu thực tế, giảm thiểulãng phí tài nguyên nước và công sức lao động Hệ thống hướng đến việc tối ưuhóa quy trình tưới tiêu trong nông nghiệp, dễ dàng tích hợp vào các mô hìnhnông nghiệp thông minh, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và phát triển bềnvững

và truyền tin Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tínhnăng tự động hoá cao

Hệ thống nhúng thường được thiết kế để thực hiện một chức năng chuyên biệtnào đó Khác với các máy tính đa chức năng, chẳng hạn như máy tính cá nhân,một hệ thống nhúng chỉ thực hiện một hoặc một vài chức năng nhất định, thường

đi kèm với những yêu cầu cụ thể và bao gồm một số thiết bị máy móc và phầncứng chuyên dụng mà ta không tìm thấy trong một máy tính đa năng nói chung.

Vì hệ thống chỉ được xây dựng cho một số nhiệm vụ nhất định nên các nhà thiết

kế có thể tối ưu hóa nó nhằm giảm thiểu kích thước và chi phí sản xuất Các hệthống nhúng thường được sản xuất hàng loạt với số lượng lớn Hệ thống nhúngrất đa dạng, phong phú về chủng loại Đó có thể là những thiết bị cầm tay nhỏgọn như đồng hồ kĩ thuật số và máy chơi nhạc MP3, hoặc những sản phẩm lớnnhư đèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy hoặc hệ thống kiểm soát cácmáy năng lượng hạt nhân Xét về độ phức tạp, hệ thống nhúng có thể rất đơngiản với một vi điều khiển hoặc rất phức tạp với nhiều đơn vị, các thiết bị ngoại

vi và mạng lưới được nằm gọn trong một lớp vỏ máy lớn

1.2.2 Các nguyên lý thiết kế hệ thống nhúng.

Khi thiết kế hệ thống nhúng, có một số nguyên lý cơ bản cần được tuân thủ đểđảm bảo hiệu quả hoạt động, tiết kiệm chi phí, và độ tin cậy cao Dưới đây là cácnguyên lý chính:

Xác định rõ yêu cầu hệ thống: Trước khi thiết kế, cần phải hiểu rõ chức năng,

yêu cầu về hiệu suất, tính năng và các điều kiện hoạt động của hệ thống nhúng.Điều này giúp xác định các yếu tố quan trọng như phần cứng, phần mềm, và giaodiện

Tối ưu hóa phần cứng và phần mềm: Hệ thống nhúng thường có tài nguyên

hạn chế (như bộ nhớ, bộ xử lý, năng lượng), vì vậy việc tối ưu hóa cả phần cứng

và phần mềm là rất quan trọng Điều này giúp giảm chi phí, tiêu thụ năng lượng

và kích thước hệ thống

Đảm bảo tính ổn định và tin cậy: Hệ thống nhúng cần hoạt động ổn định trong

suốt thời gian dài mà không gặp phải sự cố Các phần mềm và phần cứng cầnđược thiết kế để xử lý lỗi, phục hồi sau sự cố và đảm bảo an toàn trong các điềukiện môi trường khắc nghiệt

Tối ưu hóa thời gian thực: Nhiều hệ thống nhúng yêu cầu đáp ứng thời gian

thực, tức là khả năng thực hiện một tác vụ trong một thời gian xác định Việcđảm bảo độ trễ thấp và xử lý nhanh chóng là rất quan trọng đối với các ứng dụngnhư điều khiển động cơ, giám sát y tế hoặc hệ thống giao thông

Tiết kiệm năng lượng: Hệ thống nhúng thường được sử dụng trong các thiết bị

di động hoặc các ứng dụng yêu cầu tiết kiệm năng lượng Việc giảm tiêu thụ điệnnăng, sử dụng các chế độ tiết kiệm năng lượng của vi xử lý và tối ưu hóa cácthành phần phần cứng là điều cần thiết

Tính mô-đun và khả năng mở rộng: Hệ thống nhúng cần có thiết kế mô-đun để

dễ dàng bảo trì, nâng cấp và mở rộng Mỗi phần của hệ thống (phần cứng vàphần mềm) cần được thiết kế sao cho có thể thay thế hoặc nâng cấp mà khôngảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống

Tính bảo mật: Các hệ thống nhúng ngày càng phải đối mặt với các mối đe dọa

về bảo mật Việc thiết kế hệ thống phải bao gồm các biện pháp bảo mật để ngănchặn truy cập trái phép và bảo vệ dữ liệu

Tính linh hoạt và dễ tích hợp: Hệ thống nhúng cần có khả năng làm việc với

các thiết bị và hệ thống khác, yêu cầu tính tương thích và khả năng giao tiếp vớicác chuẩn giao tiếp như UART, SPI, I2C, hoặc Ethernet

Tuân thủ các nguyên lý này sẽ giúp tạo ra một hệ thống nhúng hoạt động hiệuquả, ổn định và đáp ứng tốt các yêu cầu của người sử dụng

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1 Các đối tượng được nghiên cứu trong đề tài.

2.1.1 Cảm biến độ ẩm đất.

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm đất (tín hiệu analog), cáchchuyển đổi tín hiệu qua ADC trên STM32 để thu được giá trị chính xác, và xácđịnh mối quan hệ giữa giá trị ADC và % độ ẩm thực tế

2.1.2 Vi điều khiển.

Vi điều khiển (Microcontroller) là một loại mạch tích hợp chuyên dụng, đượcthiết kế để điều khiển các thiết bị và hệ thống Nó bao gồm một CPU (bộ xử lýtrung tâm), bộ nhớ (RAM, ROM hoặc flash), và các thiết bị ngoại vi như ADC(Analog-to-Digital Converter), DAC (Digital-to-Analog Converter), UART, I2C,SPI, GPIO, v.v Tất cả được tích hợp trên cùng một chip

Các đặc điểm chính của vi điều khiển:

- Tích hợp cao: Bao gồm CPU, bộ nhớ, và các ngoại vi cần thiết để điều

khiển hệ thống

- Kích thước nhỏ gọn: Phù hợp để nhúng vào các thiết bị nhỏ.

- Tiết kiệm năng lượng: Thường được thiết kế để hoạt động với mức

tiêu thụ năng lượng thấp

- Dễ lập trình: Hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C, C++, hoặc

Assembly

- Ứng dụng đa dạng: Từ thiết bị gia dụng, hệ thống nhúng, đến ứng

dụng công nghiệp

Các hãng sản xuất vi điều khiển phổ biến:

- STM32 (STMicroelectronics): Được sử dụng rộng rãi trong các ứng

dụng công nghiệp và nhúng

- AVR (Microchip): Nổi tiếng với dòng vi điều khiển như ATmega,

thường được dùng trong Arduino

- PIC (Microchip): Thích hợp cho các ứng dụng đơn giản và chi phí

- Các thiết bị gia dụng (tủ lạnh, máy giặt, lò vi sóng).

- Robot và các hệ thống điều khiển tự động.

- IoT (Internet of Things).

- Hệ thống đo lường và giám sát.

o Giao tiếp: Có thể giao tiếp qua chế độ 4-bit hoặc 8-bit, sử dụngcác chân điều khiển như RS, RW, E, và các chân dữ liệu D0-D7.

o Thư viện hỗ trợ phổ biến: LiquidCrystal (Arduino), hoặc lậptrình thủ công trên STM32

- LCD đồ họa:

o Có khả năng hiển thị hình ảnh, đồ họa, và ký tự

o Các loại phổ biến: GLCD 128x64

o Yêu cầu bộ điều khiển (như ST7920, KS0108) để giao tiếp

o Sử dụng giao tiếp song song hoặc SPI

- LCD TFT (Thin-Film Transistor):

o Hiển thị màu sắc, hình ảnh động, giao diện đồ họa phức tạp

o Giao tiếp qua SPI, I2C hoặc bus dữ liệu

o Hỗ trợ độ phân giải cao hơn như 320x240, 480x320

- LCD OLED (Organic Light Emitting Diode):

o Sử dụng công nghệ diode phát sáng hữu cơ, độ tương phản cao

o Các loại phổ biến: OLED 128x64, OLED 128x32

o Giao tiếp qua I2C hoặc SPI

2.1.4 Relay module.

Relay module là một module điện tử phổ biến được sử dụng trong các hệ thốngnhúng để điều khiển các thiết bị điện áp cao (AC hoặc DC) thông qua tín hiệuđiều khiển từ vi điều khiển với điện áp thấp

Nguyên lý hoạt động:

Khi vi điều khiển xuất tín hiệu logic HIGH hoặc LOW đến chân IN, mạch điềukhiển sẽ kích hoạt cuộn dây của relay Cuộn dây sinh ra từ trường, làm đónghoặc mở các tiếp điểm (NO/NC), từ đó điều khiển dòng điện qua tải

Các loại Relay module phổ biến:

- Relay module 1 kênh:

o Chỉ điều khiển một thiết bị.

o Điện áp kích hoạt: 3.3V, 5V hoặc 12V

o Thích hợp cho các ứng dụng nhỏ

- Relay module 4 kênh, 8 kênh:

o Điều khiển nhiều thiết bị cùng lúc

o Phù hợp cho các hệ thống phức tạp hơn

- Relay trạng thái rắn (SSR - Solid State Relay):

o Không sử dụng cơ học, hoạt động bằng linh kiện bán dẫn

o Không gây tiếng ồn khi đóng/ngắt, tuổi thọ cao

2.1.5 Bộ nhớ lưu trữ.

Bộ nhớ lưu trữ là thành phần quan trọng trong các hệ thống nhúng và vi điềukhiển, được sử dụng để lưu trữ chương trình, dữ liệu tạm thời hoặc dữ liệu cầnbảo toàn sau khi thiết bị tắt nguồn Dưới đây là các loại bộ nhớ lưu trữ phổ biến:

Bộ nhớ trong (Internal Memory)

- Flash Memory:

o Là loại bộ nhớ không mất dữ liệu khi mất nguồn

o Dùng để lưu trữ chương trình và firmware

o Thường được tích hợp trực tiếp trên vi điều khiển

o Đặc điểm:

 Có dung lượng từ vài KB đến vài MB

 Tốc độ ghi/chậm hơn RAM nhưng đọc nhanh

 Hạn chế số lần ghi/xóa (thường khoảng 10.000 đến100.000 lần)

- RAM (Random Access Memory):

o Là loại bộ nhớ tạm, dữ liệu sẽ mất khi mất nguồn

o Dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình chạy chươngtrình

o Các loại RAM phổ biến trong hệ thống nhúng:

 SRAM (Static RAM): Tốc độ nhanh, không cần làm tươi

dữ liệu (refresh), nhưng đắt và dung lượng nhỏ

 DRAM (Dynamic RAM): Dung lượng lớn hơn nhưngchậm hơn, cần làm tươi định kỳ

- EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory):

o Không mất dữ liệu khi mất nguồn

o Dùng để lưu các thông số cần bảo toàn như cấu hình hệ thống,giá trị ngưỡng

o Hạn chế số lần ghi (thường 1 triệu lần)

o Ví dụ: AT24C02, AT24C256

Bộ nhớ ngoài (External Memory)

- SD Card (Secure Digital Card):

o Dung lượng lớn (từ MB đến TB).

o Giao tiếp qua SPI hoặc SDIO

o Dùng để lưu trữ dữ liệu lớn như nhật ký, hình ảnh, video

o Ví dụ: Gắn SD card để lưu dữ liệu cảm biến trong các ứng dụngIoT

- External Flash Memory:

o Dùng khi bộ nhớ flash trên vi điều khiển không đủ

o Giao tiếp qua SPI, I2C hoặc QSPI

o Ví dụ: W25Qxx (Winbond), AT25SFxx

- EEPROM ngoài:

o Kích thước nhỏ gọn, dung lượng từ vài byte đến vài KB

o Kết nối với vi điều khiển qua I2C hoặc SPI

o SD Card lưu nhật ký dữ liệu cảm biến

o EEPROM lưu thông số Wi-Fi

- Hệ thống điều khiển công nghiệp:

o Flash Memory lưu chương trình điều khiển

o EEPROM lưu thông số cấu hình

- Thiết bị y tế:

o RAM lưu trữ dữ liệu tạm thời khi xử lý

o EEPROM lưu cấu hình bệnh nhân

2.1.6 Thuật toán điều khiển.

Xây dựng thuật toán so sánh giá trị độ ẩm đo được với ngưỡng đặt trước, từ đóđiều khiển relay hoạt động chính xác và ổn định Thuật toán hiển thị độ ẩm lênmàn hình hiển thị, thuật toán hiển thị đồng hồ thời gian thực và thuật toán lưu trữ

dữ liệu vào thẻ nhớ

2.2 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 1.Sơ đồ khối của hệ thống

Các khối trong hệ thống được phân công các nhiệm vụ như sau:

 Khối nguồn: cấp năng lượng cho các khối khác hoạt động theo đúng mức

điện áp và chất lượng dòng điện yêu cầu

 Khối vi điều khiển: Khối vi điều khiển đảm nhận vai trò đầu não điều

hành toàn bộ hoạt động của hệ thống, bao gồm đọc, xử lý dữ liệu từ cáccảm biến và thay đổi các thông số tính toán của chúng; trao đổi dữ liệu vớikhối hiển thị để hiển thị dữ liệu

 Khối chấp hành (relay, máy bơm): là ngoại vi, đối tượng cần điều khiển.

 Khối cảm biến: đọc giá trị độ ẩm đất rồi đưa về khối điều khiển.

 Khối hiển thị: hiển thị giá trị độ ẩm đất và thời gian từ khối vi điều khiển.

 Bộ nhớ (SDCard): lưu trữ dữ liệu.

2.3 So sánh với vi xử lí

2.3.1 Vi xử lí

 Mục tiêu: tập trung vào kiến thức về các loại vi xử lý, cách hoạt động của

chúng, lập trình vi xử lý và các ứng dụng cơ bản, người học sẽ học cáchlập trình cho vi xử lý, từ các lệnh cơ bản cho đến việc sử dụng các giaotiếp phần cứng như I/O, giao tiếp nối tiếp (UART, SPI, I2C)

 Cấu trúc và phạm vi: Chủ yếu tập trung vào kiến thức về cấu trúc của vi

xử lý, các tín hiệu, chế độ hoạt động, các thanh ghi, và cách lập trình vi xử

lý để thực hiện các tác vụ cụ thể

 Kĩ năng và công cụ: Môn học này chủ yếu rèn luyện kỹ năng lập trình và

làm việc với các công cụ lập trình vi xử lý (như Keil, MPLAB, hoặcSTM32CubeIDE) Sinh viên cũng học cách lập trình bằng Assembly hoặc

C cho các vi xử lý

 Ứng dụng: Các ứng dụng học trong môn này thường là các bài tập đơn

giản, chẳng hạn như điều khiển LED, đếm số, hoặc giao tiếp với các thiết

bị ngoại vi cơ bản

 Độ khó và yêu cầu Môn học này có thể dễ dàng tiếp cận hơn với nhữngngười mới bắt đầu với lập trình và vi xử lý, vì nó chủ yếu tập trung vàocác nguyên lý cơ bản

2.3.2 Thiết kế hệ thống nhúng

 Mục tiêu: Môn này tập trung vào việc thiết kế và phát triển các hệ thống

nhúng hoàn chỉnh, bao gồm cả phần cứng và phần mềm Sinh viên sẽ họccách tích hợp vi xử lý vào các hệ thống cụ thể và phát triển phần mềmđiều khiển cho các ứng dụng nhúng

 Cấu trúc và phạm vi: Là môn học bao quát hơn, bao gồm cả việc chọn

lựa và thiết kế phần cứng (ví dụ: vi xử lý, cảm biến, mô-đun ngoại vi)cũng như viết phần mềm để điều khiển hệ thống đó Môn học này còn liênquan đến việc phát triển các ứng dụng thực tế trong các hệ thống nhúng(như thiết bị IoT, robot, hoặc các hệ thống điều khiển)

 Kĩ năng và công cụ: Ngoài lập trình, môn này còn yêu cầu sinh viên có

khả năng làm việc với phần cứng, ví dụ như thiết kế mạch in, chọn cáclinh kiện điện tử (cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu, vi điều khiển), và pháttriển hệ thống phần mềm tương thích

 Ứng dụng: Học viên sẽ làm việc với các dự án phức tạp hơn, ví dụ như

thiết kế một hệ thống giám sát, hệ thống tự động hóa, hoặc sản phẩm IoT

có khả năng tương tác với các cảm biến và thiết bị khác

 Độ khó và yêu cầu: Môn học này thường yêu cầu sinh viên có nền tảng

vững chắc về cả phần cứng và phần mềm, và yêu cầu khả năng giải quyếtcác vấn đề liên quan đến tích hợp hệ thống

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ PHẦN CỨNG 3.1 Lựa chọn phần cứng cho hệ thống.

Trên cơ sở phân tích yêu cầu của hệ thống ở Bước 1, chúng ta sẽ chọn lựa linhkiện phần cứng phù hợp như:

 Board mạch điều khiển: STM32

STM32 là dòng vi điều khiển 32-bit được phát triển bởi STMicroelectronics, dựatrên kiến trúc ARM Cortex-M Các vi điều khiển STM32 có khả năng xử lýmạnh mẽ, linh hoạt, và được tích hợp nhiều tính năng giúp dễ dàng phát triển cácứng dụng nhúng từ đơn giản đến phức tạp

Với kích thước nhỏ gọn và khả năng tương thích cao, STM32 dễ dàng kết nối vớicác thiết bị ngoại vi để xây dựng các dự án hoặc sản phẩm mẫu một cách nhanhchóng

Hình 2 Vi điều khiển SMT32

Thông số kỹ thuật

 Vi điều khiển: ARM Cortex-M (STM32F, STM32G, STM32H,STM32L, v.v.)

 Tần số hoạt động: Tối đa 480 MHz (tùy thuộc dòng sản phẩm)

 Điện áp hoạt động: 1.8V - 3.6V

 Số chân I/O: Tùy thuộc dòng sản phẩm, từ 20 chân đến hơn 144 chân(tất cả chân hỗ trợ GPIO, Interrupt, PWM, I2C, SPI, UART, ADC,v.v.)

 Số chân Analog Input: Tùy dòng, có thể lên đến 24 kênh ADC với độphân giải 12-bit, 16-bit

 Bộ nhớ: Flash từ 16KB đến 2MB, RAM từ 4KB đến 1MB

 Giao tiếp: Hỗ trợ nhiều giao thức như UART, I2C, SPI, CAN, USB,Ethernet.

 Bảo mật: Hỗ trợ mã hóa AES, SHA, các tính năng bảo mật phần cứng

 Tích hợp: Bộ DAC, Timer, Watchdog, RTC, DMA, v.v

 Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, Arduino IDE,STM32CubeIDE

STM32 được hỗ trợ bởi hệ sinh thái phong phú bao gồm STM32CubeMX,STM32CubeIDE, cùng các thư viện phần mềm HAL/LL, giúp người dùng dễdàng thiết kế và triển khai các ứng dụng

 Cảm biến

+ Loại cảm biến: Cảm biến độ ẩm đất soil moisture sensor v1.2

+ Thông số kỹ thuật:

Điện áp hoạt động: 4.5~5.5VDC

Điện cực phủ sơn chống ăn mòn cho độ bền và độ ổn định cao

Điện áp xuất ra chân Analog: 0~VCC

Chuẩn giắc cắm: PH2.54-3P

Kích thước PCB: 98 x 23mm

Hình 3 Cảm biến đo độ ẩm đất

IN: Rơle có thể được điều khiển ở mức cao hoặc thấp.

COM: Giao diện chung của rơle

NC: Tiếp điểm thường đóng

OC: Tiếp điểm thường hở

 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnhhoặc chế độ dữ liệu.

 Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi

 Module I2C:

Hình 6 Module I2C cho LCD

 Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC

 Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780)

 Giao tiếp: I2C

 Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chânA0/A1/A2)

 Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

 Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD

 Module CP2I02 UART

Hình 7 Module UART

 Điện áp hoạt động: 3.0 - 3.6 Volts

 Nhiệt độ hoạt động: –400C đến + 850C

 Dòng điện đầu ra: 100mA (tối đa)

 Dòng điện cấp USB pull-up: 230uA

 Đầu nối USB: Loại A

 Tần số xung nhịp bên trong: 48 MHz