Thiết kế chế tạo hệ thống vườn thông minh smart garden
ĐỒ ÁN TÍCH HỢP NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……… ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ………………………………… ……………………………………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, Ngày… tháng… năm 2018 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TÍCH HỢP LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng hầu hết nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Việt Nam nước có truyền thớng nơng nghiệp người dân vẫn canh tác theo phương thức truyền thống Theo phương thức cũ người dân phải bỏ nhiều sức lao động mà suất trồng thấp Trong xã hội ngày tiến bộ, kỹ thuật ngày tiên tiến hơn, nhu cầu đòi hỏi thiết bị ứng dụng thông minh, tự động nhiều Và với mong muốn ứng dụng công nghệ vào nông nghiệp để tiết kiệm sức lao động tăng suất trồng, chúng em chọn đề tài: “ Thiết kế chế tạo hệ thống vườn thông minh-Smart Garden“ để thực Thông qua đề tài chúng em có điều kiện tớt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn tương lai Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua sớ sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo,các bạn đặc biệt với hướng dẫn tận tình thầy Lê Thành Sơn giúp chúng em hồn thành đờ án mơn học lần ĐỒ ÁN TÍCH HỢP Mặc dù cớ gắng hồn thành với kinh nghiệm khả hạn chế nên chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, chúng em mong thầy, cô giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đờ án mơn học chúng em hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤ LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Mục đích nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa nghiên cứu CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .8 2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đới với q trình sinh trưởng thực vật 2.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ 2.1.2 Biện pháp khắc phục 2.2 Vai trò việc tưới nước tới trình sinh trưởng thực vật 2.2.1 Vai trò tưới nước 2.2.2 Xác định lượng nước cần tưới trồng 10 2.3 ARDUINO UNO R3 .12 2.4 Cảm biến DHT11 13 2.5 Máy bơm 15 ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 2.6 LCD 15 2.6.1 Hình dáng cấu tạo 16 2.7.2 Chức chân 17 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ – CHẾ TẠO MẠCH .19 3.1 Sơ đồ khối 19 3.2 Sơ đờ ngun lý tồn mạch 19 3.3 Các khối sử dụng mạch 21 3.3.1 Khối nguồn 21 3.3.2 Khối cảm biến .22 3.3.3 Khối vi xử lý .22 3.3.4 Khối hiển thị 23 3.3.5 Khối chấp hành 23 3.4 Sơ đồ broad mạch 25 3.5 Lưu đờ thuật tốn .26 PHỤ LỤC 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 ĐỒ ÁN TÍCH HỢP ĐỒ ÁN TÍCH HỢP CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Ngày công nghệ khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển Trong nghành kỹ thuật điện tử đạt nhiều thành tựu to lớn sống người Cùng với phát triển ngành cơng nghệ kỹ thuật điện - điện tử có bước phát triển vượt bậc Trong thời đại máy móc dần thay người làm việc để làm việc hệ thớng tự động quan trọng q trình sản xuất Chính lí mà đờ án mơn học tích hợp lần này, chúng em định lựa chọn đề tài: “ Thiết kế chế tạo hệ thống vườn thông minh-Smart Garden“ Ứng dụng để điều khiển tự động hệ thống tưới cây, trồng rau,… hiển thị thông báo điều khiển máy bơm giúp người giải phóng sức lao động, nâng cao suất chất lượng trồng,… 1.2 Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu arduino, cách ổn định nhiệt độ, điều khiển hệ thống tưới cây, phun sương tự động nhà kính Nắm vững kiến thức mơn vi điều khiển,vi xử lý Có khả lập trình với độ xác cao, ứng dụng thực tế Hồn thành mơ hình sản phẩm thực tế 1.3 Đối tượng nghiên cứu Với đề tài chúng em tập trung vào: Các tài liệu liên quan đên công việc trồng nhà kính Thiết kế tính tốn lựa chọn phương pháp tưới tự động điều hòa nhiệt độ vườn nhà kính Tìm hiểu arduino Cách kết nối arduino thiết bị ngoại vi Cách kết nới, lập trình giao tiếp arduino cảm biến 1.4 Mục đích nghiên cứu Khi thực đề tài này, mục đích trước hết hồn tất chương trình mơn học Mục đích thứ hai bổ sung thêm kinh nghiệm cho công việc chúng em sau ĐỒ ÁN TÍCH HỢP 1.5 Phương pháp nghiên cứu Do đồ án sản phẩm, nên chúng em áp dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, nghiên cứu thực nghiệm trực tiếp mơ hình thật, chạy thử hồn thiện chương trình 1.6 Ý nghĩa nghiên cứu Đề tài mang lại ý nghĩa to lớn lý luận thực tiễn: Ý nghĩa lý luận: Tồn chương trình thuyết minh đề tài trở thành tài liệu nghiên cứu, tham khảo nhanh, dễ hiểu, thiết thực cho bạn sinh viên, người thích tìm hiểu đề tài chúng em Ý nghĩa thực tiễn: Với thành công đề tài góp phần giúp cho bạn sinh viên nói chung bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử nói riêng thấy rõ ý nghĩa thực tế thêm u thích chun ngành chọn Trong thực tế mơ hình trờng nhà kính hiên phát triển hướng đến nông nghiệp đại Với phương pháp trồng nhà kính người chủ động yếu tố tác động đến sinh trưởng phát triển nhiệt độ, độ ẩm Những phương thức cũ người dân phải bỏ nhiều sức lao động mà suất trồng thấp Nên đề tài có ứng dụng thực tế rộng rãi tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phù hợp cho sinh trưởng phát triển trồng giai đoạn phát triển nhà kính ĐỒ ÁN TÍCH HỢP CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ trình sinh trưởng thực vật 2.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ Nhỉệt độ yêu tố ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng Cây sinh trưởng khoảng nhiệt độ rộng, loại trồng khác tồn điểm nhiệt độ tối thấp tối cao khác nhau.Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng có nhiệt độ tới thích cho sinh trưởng, nhiệt độ sinh trưởng xảy thuận lợi nhất, nhiệt độ tới thích tớc độ sinh trưởng giảm Nhiệt độ tối thấp nhiệt độ tối cao cho sinh trưởng điểm nhiệt độ mà ngừng sinh trưởng Giới hạn nhiệt độ sinh trưởng thay đối theo thích nghi trơng vùng sinh thái khác Nhiệt độ tối thấp tối cao vùng nhiệt đới cao vùng ôn đới hàn đới Ở vùng nhiệt đới nhiều ngừng sinh trưởng nhiệt độ 100 ͦ C, vùng hàn đới nhiều loại có khả sinh trưởng băng tuyết với nhiệt độ - 500 ͦ C Biết yêu cầu nhiệt độ sinh trưởng loại trờng có ý nghĩa lớn việc xác định thời vụ gieo trờng thích hợp, chuyển vùng nhập nội giớng Bảng 2.1 Giới hạn nhiệt đợ thích hợp mợt số loại Cây trồng Đậu Hà Lan Bắp cải xà lách Lúa Ngô Đậu tương Nhiệt độ Tối thấp -2 ͦ C ͦ C ͦ C 10 ͦ C 9,5 ͦ C ͦ C Tối cao 44,5 ͦ C 36 ͦ C 35 ͦ C 38 ͦ C 40 ͦ C 46 ͦ C Sinh trưởng quan khác nằm khoảng nhiệt độ khác Những quan mặt đất thích nghi với nhiệt độ khơng khí cao so với quan mặt đất,vì nhiệt độ cao sinh trưởng rễ thân cành.Sự chênh lệch nhiệt độ ban ngày ban đêm có ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng cây.Ban ngày nhiệt độ cao thuận lợi cho quang hợp tích lũy chất hữu cơ, ban đêm nhiệt độ hạ thấp hạn chế hơ hấp ĐỒ ÁN TÍCH HỢP tiêu phí chất hữu cơ, giảm nước nên sinh trưởng nhanh Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm tạo điều kiện thuận lợi cho tích lũy tinh bột quan sinh sản dự trữ củ khoai lang, khoai tây, củ sắn, hạt hòa thảo , làm tăng suất mùa màng Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm phụ thuộc vào vùng địa lý, biên độ nhiệt độ ngày đêm lớn vùng cận nhiệt đới giảm dần hai cực đất Trong năm mùa xn mùa thu có biên độnhiệt độ lớn mùa khác, sinh trưởng trồng hai mùa thuận lợi cho tích lũy chất khơ, lại phù hợp với hai mùa cho trờng nước ta - Tổn thương lạnh : nhiệt độ thấp có triệu chứng vàng da hay rụng lá, nhiệt độ thấp làm giảm khả sinh trưởng cây, giảm quang hợp - Tổn thương nóng, trờng tiếp xúc với nhiệt độ cao thường có lớp vỏ dày, thân lùn màu đậm, tầng bầu phát triển để cách nhiệt Lá nhỏ dày tạo thành lớp cutin hạn chế bốc Nếu nhiệt độ cao gây tượng cháy rụp 2.1.2 Biện pháp khắc phục - Cây trờng bị nóng ta dùng lưới che bớt ánh sáng chiếu trực tiếp vào - Làm thơng thống hệ thớng đới lưu nhà trồng - Khi nhiệt độ tăng cao dùng hệ thớng phun sương để làm giảm nhiệt độ cho phù hợp với nhiệt độ phù hợp cho trình phát triển - Nếu bị lạnh nên có hệ thớng lò sưởi trờng chỗ kín 2.2 Vai trò việc tưới nước tới q trình sinh trưởng thực vật 2.2.1 Vai trò tưới nước Đất, nước, trờng khí hậu yếu tố quan trọng đối với sản xuất nơng nghiệp, yếu tớ quan trọng hàng đầu nước Nước tác nhân chuyển hoá trình hỉnh thành, phát triển đất, trình hình thành phát triển môi sinh Nước, chất dinh dưỡng, ánh sáng, nhiệt độ khơng khí, cớ liên quan chặt chẽ với không thay cho Tuy nhiên chế độ nước có ảnh hưởng rõ rệt đến chế độ nhiệt, khơng khí dinh dưỡng đất ĐỒ ÁN TÍCH HỢP Trong thiên nhiên nước phân bố không không gian thời gian Vì vậy, điều tiết chế độ nước đất phù hợp với nhu cầu trồng biện pháp kỹ thuật quan trọng để tăng vụ, tăng suất trờng, nâng cao độ phì nhiêu cải tạo chất đất Tác dụng tưới nước thể mặt: - Bổ sung thêm lượng nước lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho trồng mà đất không cung cấp - Ảnh hưởng đến q trình biến đổi lý hố, hoạt động vỉ sinh vật đât điều kiện khỉ hậu đồng ruộng 2.2.2 Xác định lượng nước cần tưới trồng Lượng nước cần trờng (còn gọi lượng bốc mặt ruộng) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Tuy nhiên nguyên lý chung mổi quan hệ lượng bốc mật ruộng với yếu tớ ảnh hưởng chủ yếu đến điêu kiện khí hậu, trờng Các phương pháp xác định lượng bổc mặt ruộng: 1) Phương pháp quan trác trực tiếp (phương pháp thực nghiệm) thiết bị chuyên dùng sử dụng sản xuất thời gian thực dài tớn thiết bị, công suất 2) Phương pháp lý luận, bán kinh nghiệm Dựa sổ liệu đo đạc trực tiếp lượng bớc mặt ruộng rời kết hợp vói phần tích lý luận để tìm cơng thức kinh nghiệm thể định lượng mối quan hệ E, yếu tớ khí hậu (nhiệt độ, gió, độ ẩm khơng khí, độ chiếu sáng ) trờng (giớng, loại cây, giai đoạn phát triển trồng ) Phương pháp áp dụng phổ biến đơn giản, tiện lợi, tớn kém, kết tương đới xác 10 ĐỒ ÁN TÍCH HỢP - Lưu lượng bơm: 1-2L/Min - Kích thước: 90x40x35MM - Đầu hút cách nước: