(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động

(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động(Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử) Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động

i MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT IV LỜI CẢM ƠN V MỞ ĐẦU VI CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động 1.2 Vai trị tự động hóa q trình sản xuất 1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu cho trồng 1.4 Các dạng hệ thống tưới tự động .2 1.5 Các nghiên cứu nước 11 1.6 Các nghiên cứu nước 12 1.7 Quy trình cơng nghệ .12 1.8 Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung .13 1.9 Kết luận chương 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 14 2.1 Xây dựng sơ đồ khối .14 2.2 Chức khối 15 2.2.1 Khối vi điều khiển PIC 18F4520 15 2.2.2 Khối cảm biến nhiệt độ độ ẩm .21 2.2.3 Khối hiển thị thời gian thực Ds1307 26 2.2.4 Khối hiển thị LCD 30 2.2.5 Khối nguồn sử dụng LM2576 32 2.2.6 Khối tạo dao động 32 2.3 Giao thức I2C 33 ii 2.3.1 Giới thiệu 33 2.3.2 Đặc điểm giao tiếp I2C .33 2.3.3 Chế độ hoạt động (tốc độ truyền) .35 2.3.4 Tín hiệu START STOP 37 2.4 Lưu đồ thuật toán 39 2.5 Kết luận chương 39 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 41 3.1 Mơ hình thực nghiệm .41 3.1.1 Sơ đồ nguyên lí 41 3.1.2 Sơ đồ mạch in mạch thực tế 42 3.2 Đánh giá kết luận .44 3.2.1 Kết đạt 44 3.2.2 Kết luận chương 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 47 PHỤ LỤC 48 iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh SSP Synchronous Serial Port SPI Serial Peripheral Interface I2C Inter- Intergrated Circuit PSP Parallel Slave Port SFG Special Function Register GPR General Purpose Register MSSP Master Synchronous Serial Port RTC Real- Time Clock SQW/ OUT LCD Square Wave/ Output Driver Liquid Crystal Display Tiếng Việt Cổng giao tiếp đồng Giao diện ngoại vi nối tiếp Chuẩn giao tiếp nối tiếp Cổng giao tiếp song song Thanh ghi chức đặc biệt nhớ liệu Thanh ghi mục đích chung Khối giao diện đồng nối tiếp Đồng hồ thời gian thực Ngõ tạo xung vuông Ds1307 Màn hình hiển thị LCD v LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội tận tình dạy dỗ suốt năm qua Trong phải kể đến quý thầy cô khoa Điện Tử tạo điều kiện cho em thực đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS Xxx tận tình giúp đỡ em trình lựa chọn đề tài hỗ trợ em trình thực đề tài Cung cấp cho em kiến thức quý báu lời khuyên hữu ích Tạo động lực cho em hồn thành tốt nhiệm vụ Em xin cảm ơn ý kiến đóng góp thầy cô giáo bạn cho việc thực đề tài Để hoàn thành em nỗ lực nghiên cứu, thiết kế chế tạo, thời gian kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận lời góp ý chân thành từ thầy bạn để có thêm hiểu biết hồn thiện trình làm việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực xxxxxxxxxxxxxxxx vi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nền nông nghiệp nước ta nông nghiệp cịn lạc hậu chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật áp dụng vào thực tế Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc tiến hành cách thủ công không đảm bảo u cầu Có thể nói nơng học ngồi kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc tưới nước khâu quan trọng trồng trọt, để đảm bảo trồng sinh trưởng phát triển bình thường, tưới tươi đủ theo yêu cầu nông học trồng không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt suất hiệu cao Mặt khác nước ta giai đoạn công nghiệp hóa, đại hóa thiết bị máy móc tự động đưa vào phục vụ thay sức lao động người Vì thiết bị tưới nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực tiễn ngày nhiều Thiết bị tưới đa dạng chủng loại (vòi phun nước, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, dây tưới nhỏ giọt) có thơng số khác phục vụ cho loại trồng khác chế tạo từ nhiều nước Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ấm gốc, độ ẩm lả khơng khí cho trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho trồng hấp thụ dinh dưỡng khơng gây rửa trơi, thối hóa đất, khơng gây ô nhiễm môi trường Hơn nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp cho người tưới cây, tốn chi phí nhân cơng tưới nước giám sát thời gian tưới cây, Với hệ thống này, việc tưới tự động tùy theo nhiệt độ, thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa năm Tất điều kiện đưa vào hệ thống tính tốn đưa thời gian xác để bơm nước Người lao động không cần phải quan tâm đến việc tưới vii sinh trưởng phát triển tốt nhờ việc tưới phù hợp xác Lý chọn đề tài Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương ) hệ thống thiết bị tưới tốt đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng trồng ứng dụng rộng nước phát triển Hệ thống tưới nước tự động hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động chi phí nhân công Vốn phổ biến tử nhiều nước giới Tuy nhiên Việt Nam vài ba năm trở lại việc vận dụng hệ thống trở thành xu hướng Hệ thống tưới nước tự động trở nên phổ biến với người nông dân nơng thơn với q trình đại hóa, nơng nghiệp hóa nơng thơn khơng phải người dân mạnh dạn đưa vào sử dụng chi phí đầu tư cao Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ làm thay đổi sống người, làm cho sống người ngày trở nên tiện nghi đại Kỹ thuật điện tử phát triển người tạo thiết bị máy móc đại thay cho người cơng việc nặng nhọc địi hỏi độ xác cao Ngành nơng nghiệp nước ta cịn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên với phương pháp canh tác truyền thống không mang lại suất cao Khi kinh tế xã hội phát triển nhu cầu người nâng cao, địi hỏi chất lượng nâng cao Do cần đến thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả đo đạc điều khiển thông số mơi trường như: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với giai đoạn phát triển trồng Xuất phát từ vấn đề thực tiễn em nghiên cứu tiến hành thiết kế mơ hình hệ thống tưới tự động CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1.1 Khái niệm hệ thống tự động Hệ thống điều khiển tự động hệ thống, bao gồm phần tử tự động nhằm điều khiển quy trình xảy thiên nhiên, sống mà khơng có tham gia trực tiếp người Hệ thống tự động xuất ngày phổ biến: - Hệ thống điều hịa khơng khí - Hệ thống tự động báo cháy - Hệ thống điều chỉnh độ ẩm - Hệ thống tưới nước tự động Trong môi trường sản xuất: - Các máy tự động - Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động - Các robot, máy tính 1.2 Vai trị tự động hóa q trình sản xuất Tự động hóa ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nhau: công nghiệp sản xuất, gia cơng khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng dụng kiểm soát chất lượng… Các hệ thống điều khiển thường dùng để vận hành trình sản xuất bao gồm servo, PLC, mạch điện tử, G code… Các hệ điều khiển bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến thuật toán phức tạp, điều khiển máy móc đơn giản hệ thống cơng nghiệp lớn Có nhiều nhân tố ảnh hưởng tới q trình tự động hóa quốc gia, lĩnh vực Trong đó, kể đến nhân tố quan trọng như: Cơng nghệ số hóa, trình độ nhân sự, nguồn lực vốn Để trình diễn thuận lợi, cần hiểu rõ chất tự động hóa lĩnh vực, quy trình sản xuất, từ ứng dụng tối ưu, giúp tăng suất, giảm chi phí 1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu cho trồng Công trường thực vật địa sản xuất nông 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 chậm phát triển nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới chậm Hiện nay, trợ giúp nước nước phát triển đưa dần tự động hóa vào đời sống sản xuất, đặc biệt nước Đông Nam Á nói chung có Việt Nam 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 khơng lĩnh vực nơng nghiệp Có thể nói tự động hóa trở thành xu hướng tất yếu cho quốc gia, vùng lãnh thổ muốn phát triển kinh tế Thế giới 1.4 Các dạng hệ thống tưới tự động Về hệ thống tưới nước tự động có dạng chính: - Tưới phun mưa: Đây hệ thống tưới nước tạo tia nước bắn xung quanh nhờ đầu phun tạo mưa, phun trực tiếp lên bề mặt Hệ thống giúp bà nông dân tưới nhanh hơn, hiệu hơn, nâng cao hiệu kinh tế Phương pháp có tác dụng làm tăng độ ẩm cho đất làm mát cho trồng, tạo điều kiện kích thích trồng sinh trưởng phát triển Hệ thống áp dụng phổ biến phù hợp với nhiều mơ hình canh tác từ hoa màu ăn quả, công nghiệp Nước vòi phun, béc phun theo dạng mưa, hạt, hạt có khả văng xa, tùy theo áp lực nước Ưu điểm: Tưới phun mưa có hiệu sử dụng cao hạn chế cao độ tổn thất nước bốc tia phun ngắn • Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng Khơng tạo nên dịng chảy mặt đất không phá vỡ cấu tượng đất hạt mưa nhỏ • Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng Cường độ tưới phun mưa diện tích làm ướt điều chỉnh cho phù hợp tăng trưởng trồng • Do tồn hệ thống đường ống tưới phun mưa đặt ngầm nên tiết kiệm đất Thuận tiện việc chăm sóc, canh tác đồng ruộng Mặt khác dễ dàng tự động hóa phần toàn phần hệ thống tưới phun mưa Cũng việc khí hố tự động hóa phần thiết bị điều khiển Thiết bị tưới phun mưa điều khiển tồn hệ thống từ xa theo chương trình lập sẵn Nên tiết kiệm sức lao động nâng cao suất tưới • Nâng cao suất tưới suất khâu canh tác nông nghiệp khác Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình thấp Đồng thời lưu lượng tưới phun mưa yêu cầu nhỏ nên tiết kiệm lượng nguồn nước Có tác dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển Kết hợp tưới tưới phun mưa với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học Rất phù hợp với trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, hoa, thụ phấn) • Thiết bị tưới phun sương cho phép người sử dụng pha thêm số dung dịch an toàn chống lại sâu bệnh gây hại Tuy nhiên, phải thường xuyên tiếp xúc với chất ảnh hưởng đến sức khỏe người Vì thế, sản phẩm giúp đảm bảo sức khỏe người dùng Bên cạnh đó, với mật độ phun đều, lượng nước chất phịng ngừa sâu hại khơng bị tồn đọng nhiều gây ngập úng hay dư thừa chất bảo vệ thực vật Nhược điểm: 50 // Tong so phut tinh tu thang 1, vi du : het thang 2,tinh tu 1/1 da troi qua 84960 phut boolean flag_turn_on_pump = 0; int32 time_work; void display_time(); void display_tem(); void main_ini(); void write_float_eeporm(long int n, float data); float read_float_eeprom(long int n); void write_int32_eeporm(long int n, int32 data); int32 read_int32_eeprom(long int n); void control_input_value_int(int8 *input_value); void set_time(); void control_input_value_float(float *input_value); void set_conditon_turn_on_pump(); void check_turn_on_pump(); void check_turn_off_pump(); void check_before_start(); void main() { main_ini(); lcd_init(); lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc(" Duc Quynh "); delay_ms(2000); ds1307_init();// khoi tao DS1307 51 // ds1307_set_date_time(6,5,20,5,22,48,0); ds1307_get_date(day,month,yr,dow); ds1307_get_time(hrs,min,sec); if (Set_BT == ) { set_time(); // Set time by BUTTON } delay_ms(2); SHT_Init(SHT_14_12_BIT); check_before_start(); while(TRUE) { ds1307_get_date(day,month,yr,dow); ds1307_get_time(hrs,min,sec); // delay_us(1); display++; ///display= 30 ; //Test chi hien thi am if (display < 40)display_time(); // 2s hien thi thoi gian if (display >= 40) // 2s hien thi nhiet , am { display_tem(); if (display >= 80)display = 0; } SHT_ReadTemHumi(&nhiet_do,&do_am); check_turn_on_pump(); check_turn_off_pump(); if (Set_BT == ) { 52 set_conditon_turn_on_pump(); } if (Up_BT == ) { Led_test =1 ; May_Bom=1; } if(Down_BT == 0) { Led_test = ; May_Bom=0; } } } void display_time() { lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"Time: %d:%d:%d ",hrs,min,sec); if (flag_turn_on_pump ==0) { lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Check:%d:%dIn%d time_turn_on_pump ); } else { ",hrs_point,min_point, 53 lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"%d-%d/Remain: %Lu ",hrs_point,min_point, (time_turn_on_pump- time_work-1) ); } } void display_tem() { lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc," T:%2.1f/H:%2.1f ",nhiet_do,do_am); lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Set:%2.1f&%2.1f } void main_ini() { //Set Pin OF LCD is Output TRISB3 = ; TRISB5 = ; TRISB4 = ; TRISB2 = ; TRISB1 = ; TRISB0 = ; TRISD7 = ; TRIS_Led_test = ; TRIS_May_Bom = ; TRIS_Up_BT = 1; ",temp_point,humi_point); 54 TRIS_Down_BT = 1; TRIS_Set_BT = 1; TRIS_Next_BT = 1; //Turn off led and pump machine Led_test = ; May_Bom=0; // Read eeprom temp_point = read_float_eeprom(temp_add); humi_point = read_float_eeprom (humi_add); hrs_point = read_EEPROM (hour_add); min_point = read_EEPROM (minute_add); time_turn_on_pump = read_EEPROM (time_turn_on_pump_add); } void write_float_eeporm(long int n, float data) { int i; for (i=0;i 23) hrs = ; if (hrs < 0) hrs = 23 ; break; case 4: //Set Minute lcd_gotoxy(1,1); printf(lcd_putc,"Set Minute: %d control_input_value_int(&min); if (min >59) = 0; if (min