Hệ thống tưới nước tự động (tt)

MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG 2.1 Khái niệm thống tưới tự động 2.2 Vai trò tự động hóa q trình sản xuất 2.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu trồng 2.4 Một số phương pháp tưới 2.4.1 Tưới phun mưa 2.4.2 Tưới phun sương 2.4.3 Phương pháp tưới nhỏ giọt Chương 3: GIỚI THIỆU MODULE SIM900A VÀ TẬP LỆNH AT 3.1 Tổng quan tin nhắn SMS 3.2 Giới thiệu module Sim900A 3.2.1 Tổng quan module Sim900A 3.2.2 Thông số kỹ thuật Sim900A 10 3.3 Khảo sát tập lệnh AT COMMAND 12 3.3.1 Khởi tạo cấu hình mặc định cho Sim900A 13 3.3.2 Đọc tin nhắn 16 3.3.3 Gửi tin nhắn 17 Chương 4: TỔNG QUAN VỀ PIC18F4550 VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG 19 4.1 Lịch sử phát triển vi điều khiển PIC 19 4.2 Các dòng vi điều khiển PIC 20 4.3 Ngôn ngữ lập trình cho PIC 20 4.4 Mạch nạp cho PIC 20 4.5 Vi điều khiển PIC18F4550 21 4.5.1 PIC18F4550 21 4.5.2 Sơ đồ chân PIC18F4550 22 4.5.3 Sơ đồ khối PIC18F4550 25 4.5.4 Những module sử dụng đề tài 26 4.5.4.1 Bộ dao động PIC18F4550 26 4.5.4.2 Các PORTD I/O 28 4.5.4.3 Giao tiếp UART PIC18F4550 29 4.5.4.4 Giao tiếp I2C PIC18F4550 31 4.6 Các linh kiện sử dụng đề tài 33 4.6.1 IC thời gian thực DS1307 33 4.6.2 LCD 20x4 35 4.6.3 Module mạch cầu H 37 4.6.4 Cảm biến độ ẩm đất 39 4.6.5 Máy bơm Mini 12V 40 Chương 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG 41 5.1 Sơ đồ khối hệ thống 41 5.2 Lưu đồ giải thuật hệ thống 43 5.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 44 5.3.1 Khối nguồn 44 5.3.2 Khối xử lý 44 5.3.3 Khối thời gian thực 45 5.3.4 Khối hiển thị 45 5.3.5 Khối Rơle điều khiển 46 5.3.6 Khối nút nhấn 46 5.4 Sơ đồ mạch in mạch điều khiển 46 5.5 Thiết kế hệ thống 47 5.5.1 Mạch điều khiển 47 5.5.2 Hệ thống thực tế 47 Chương 6: KẾT LUẬN 48 6.1 Kết đạt 48 6.2 Ưu điểm hệ thống 48 6.3 Nhược điểm hệ thống 48 6.4 Hướng phát triển đề tài 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 50 DANH MỤC HÌNH Hình - Phương pháp tưới phun mưa Hình 2.1 - Phương pháp tưới phun sương Hình 2.2 - Phương pháp tưới nhỏ giọt Hình - Module SIM900A Hình - Các chân tín hiệu Module Sim900A Hình 3 - Sơ đồ chân SIM900A Hình - Cấu hình mặc định cho Sim900A Hình - Cấu hình xóa tin nhắn SIM900A Hình - Cấu hình đọc tin nhắn SIM900A Hình - Cấu hình gửi tin nhắn SIM900A Hình - Hình ảnh thực tế PIC18F4550 Hình - Sơ đồ chân PIC18F4550 Hình - Sơ đồ khối vi điều khiển PIC18F4550 Hình 4 – Sơ đồ khối dao động PIC18F4550 Hình - Cấu tạo chân GPIO Hình - Sơ đồ khối truyền module UART Hình - Sơ đồ khối module nhận UART Hình - Cấu trúc khối I2C PIC Hình - IC thời gian thực DS1307 Hình 10 - LCD 20x4 Hình 11 - Module mạch cầu H Hình 12 - Chức ngõ mạch cầu H Hình 13 - Cảm biến độ ẩm đất Hình 14 - Máy bơm Mini 12V Hình - Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Hình - Sơ đồ ngun lý khối xử lý Hình - Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực Hình - Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị Hình 5 - Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Rơle Hình - Sơ đồ nguyên lý nút nhấn Hình - Sơ đồ mạch in mạch điều khiển Hình - Mạch điều khiển thực tế Hình - Hệ thống thực tế DANH MỤC BẢNG Bảng - Hệ thống chức chân PIC18F4550 Bảng - Bảng chức chân LCD DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT SMS: Short Message Service UCS: Universal Coded Character Set GSM: Global System for Mobile Communications GPRS: General Packet Radio Service AT: ATtention PIC : Peripheral Interface Controller UART: Universal Asynchronous Receiver – Transmitter I2C: Inter-Intergrated Circuit SCL: Serial Clock Input SDA: Serial data input/out ADC: Analog Digital Converter CCP Capture/Compare/PWM EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read – Only Memory RAM: Random Access Memory LCD: Liquid Crystal Display CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nền nông nghiệp nước ta nơng nghiệp lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật áp dụng vào thực tế Vẫn nhiều quy trình trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách chủ quan không đảm bảo yêu cầu Có thể nói nơng học ngồi kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo sinh trưởng phát triển tốt, tưới tưới đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất cao Ngoài tuyến đường trung tâm thành phố bắt gặp hình ảnh xe bồn chở nước tưới dọc đường gây ùng tắt an tồn giao thơng cho xe lưu thông qua lại Nghành nông nghiệp cửa nước ta phụ thuộc vào nhiều khí hậu tự nhiên với phương pháp sản xuất canh tác truyền thống không mang lại suất cao, đòi hỏi chất lượng nâng cao Do cần đến thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả đo đạc điều khiển thông số môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm đất, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với giai đoạn phát triển trồng Để giải vấn đường lựa chọn tối ưu ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nơng nghiệp tự động hố đóng vai trò vơ quan trọng mặt kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp chất lượng cao, tưới tiêu, thu hoạch bảo quản Do em tiến hành thiết kế nghiên cứu đề tài "Hệ thống tưới nước tự động" Đây hệ thống tưới nước tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng ứng dụng rộng rãi nước phát triển như: Nhật Bản, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… Hệ thống tưới nước tự động hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động chi phí nhân cơng -1- 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Thiết kế mơ hình hệ thống tưới nước tự động - Nghiên cứu ứng dụng Sim900A điều khiển hệ thống qua tin nhắn điện thoại - Nghiên cứu phần mềm lập trình phương pháp lập trình đơn giản dễ sử dụng 1.3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Tìm hiểu phương pháp tưới nước tự động, từ xây dựng hệ thống điều khiển - Nghiên cứu Sim900A, tập lệnh phương pháp điều khiển - Thiết kế mơ hình tưới tự động vận hành thực tế 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để thực đề tài nghiên cứu, em tiến hành phương pháp nghiên cứu sau: Kế thừa kết nghiên cứu: - Kế thừa phát triển công trình nghiên cứu trước sở lý thuyết phần mềm lập trình mơ - Kế thừa mơ hình sản xuất có thực tiễn Nghiên cứu lý thuyết : - Nghiên cứu nguyên lý hệ thống tưới nước tự động - Nghiên cứu Sim900A - Xây dựng chương trình điều khiển Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: - Chạy thử mơ hình nhiều lần, kiểm tra phát lỗi chương trình lỗi chương trình điều khiển từ hồn thiện hệ thống 1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đề tài hoạt động dựa vào thời gian cài đặt, nút nhấn thông qua tin nhắn điện thoại Chưa quản lý hết số liệu như: nhiệt độ, độ ẩm cho người sử dụng thông qua tin nhắn điện thoại -2- CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI CÂY HIỆN NAY 2.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển trình xảy thiên nhiên, sống mà khơng có tham gia trực tiếp người Hệ thống điều khiển tự động tập hợp thành phần vật lý có mối liên quan tác động qua lại lẫn để huy, tự hiệu chỉnh điều khiển hệ thống khác Một số hệ thống điều khiển tự động phổ biến như: Hệ thống điều hòa khơng khí, hệ thống báo cháy, hệ thống hiệu chỉnh độ ẩm, dây truyền sản xuất tự động,… 2.2 VAI TRỊ TỰ ĐỘNG HĨA TRONG Q TRÌNH SẢN XUẤT Lịch sử hồn thiện cơng cụ, phương tiện sản xuất phát triển sở giới hóa điện khí hóa Khi có đột phá lĩnh vực công nghệ vật liệu điện tử tin học cơng nghệ tự động có hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xã hội Đó mấu chốt suất, chất lượng, giá thành Trong thực tiễn áp dụng tự động hóa vào sản xuất mang lại hiệu không nhỏ cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao sản xuất đại, thực chuyên môn hốn đổi sản xuất Từ tăng khả cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất Trong tương lai gần tự động hóa đóng vai trò quan trọng khơng thể thiếu, khơng ứng dụng sản xuất mà ứng dụng phục vụ đời sống người Trong sản xuất thay người công việc nặng nhọc, công việc nguy hiểm công việc liên quan đến độc hại.Trong sống đại tự động hóa khơng thể thiếu đời sống -3- 2.3 ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG TƯỚI TIÊU CÂY TRỒNG Công trường thực vật địa sản xuất nơng nghiệp đại hóa, tồn q trình điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao sản lượng Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ lâu cho việc tưới tiêu, song phát triển số nước phát triển, nước phát triển Việt Nam tỉ lệ ứng dụng tự động hóa vào sản xuất chậm Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa, kết hợp với thành tựu công nghệ vi điện tử công nghệ thông tin, cho phép tạo nên giải pháp tự động hóa lĩnh vực Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho lĩnh vực cho quốc gia, vùng lãnh thổ 2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TƯỚI CÂY HIỆN NAY 2.4.1 Tưới phun mưa Kỹ thuật tưới phun mưa kỹ thuật đưa nước tới trồng vào mặt ruộng dạng mưa nhân tạo nhờ thiết bị tạo dòng phun mưa (tia mưa) thích hợp Phương pháp ngày phổ biến áp dụng rộng rãi, nước có cơng nghiệp phát triển Tưới phun mưa: sử dụng máy bơm nước cột áp cao kèm theo ống dẫn mũi phun tạo mưa Đây phương pháp tưới đại có tác dụng nhiều mặt tạo độ ẩm cho đất làm mát cho cây, kích thích sinh trưởng cho đặc biệt tiết kiệm 30 - 50% khối lượng nước so với phương pháp tưới tràn theo rãnh Hình - Phương pháp tưới phun mưa -4- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Diên Tập, Vi điều khiển với lập trình C, NXB Khoa học kỹ thuật 2004 [2] Dương Minh Trí, Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, NXB Khoa học kỹ thuật 2002 [3] Nguyễn Thị Phương Hà, Huỳnh Thái Hoàng, Lý thuyết điều khiển tự động, NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh 2005 [4] Datasheet PIC18F4550 Trang Web: [5] http://www.microchip.com/wwwproducts/en/PIC18F4550 [6] https://www.theengineeringprojects.com/2015/04/send-sms-picmicrocontroller-sim900.html [7] http://arduino.vn/bai-viet/854-sim900a-arduino-gui-va-nhan-sms [8] http://www.zeeman.de/wp-content/uploads/2007/09/ubinetics-at-commandset.pdf - 49 - ... CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TƯỚI CÂY HIỆN NAY 2.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG Hệ thống điều khiển tự động hệ thống bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển... tài "Hệ thống tưới nước tự động" Đây hệ thống tưới nước tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng ứng dụng rộng rãi nước phát triển như: Nhật Bản, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… Hệ thống tưới nước tự động. .. người Hệ thống điều khiển tự động tập hợp thành phần vật lý có mối liên quan tác động qua lại lẫn để huy, tự hiệu chỉnh điều khiển hệ thống khác Một số hệ thống điều khiển tự động phổ biến như: Hệ