Khu vườn tự động điều khiển bằng tin nhắn

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XIX NĂM 2017 TÊN CƠNG TRÌNH : KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHUYÊN NGÀNH : ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Mã số cơng trình:……………………… i MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v LỜI MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Tình hình nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN 1.1 Các nghiên cứu nước nước 1.2 Đề xuất giải pháp .3 1.2.1 Giám sát tự động hệ thống trồng thủy canh 1.2.1.1 Ưu điểm 1.2.1.2 Nhược điểm 1.2.2 Giám sát tự động hệ thống tưới nhỏ giọt .5 1.2.2.1 Ưu điểm 1.2.2.2 Nhược điểm 1.2.3 Giám sát tự động kết hệ thống tưới phun sương 1.2.3.1 Ưu điểm 1.2.3.2 Nhược điểm 1.2.4 Phương pháp vườn đứng .7 1.2.4.1 Ưu điểm 1.2.4.2 Nhược điểm .7 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Các Linh Kiện Trong Mạch 2.1.1 Module SIM800A ii 2.1.1.1 Tổng quan Module SIM800A .8 2.1.1.2 Thông số kỹ thuật SIM800A .9 2.1.1.3 Chức chân 2.1.1.4 Mơ tả đặc tính chân SIM800A 2.1.2 Arduino Uno R3 14 2.1.2.1 Giới thiệu Arduino Uno R3 14 2.1.2.2 Thông số kỹ thuật 14 2.1.2.3 Chức vi điều khiển Arduino Uno R3 15 2.1.2.4 Sơ đồ chân .16 2.1.3 Module RF C1101 19 2.1.3.1 Giới thiệu Module RF C1101 19 2.1.3.2 Thông số kỹ thuật 20 2.1.3.3 Cơ chế hoạt động 20 2.1.4 Cảm biến DHT11 21 2.1.4.1 Giới thiệu .21 2.1.4.2 Thông số kỹ thuật 21 2.1.4.3 Cơ chế hoạt động 21 2.1.5 Cảm biến độ ẩm đất 22 2.1.5.1 Cảm biến độ ẩm đất 22 2.1.5.2 Thông số kỹ thuật 23 2.1.5.3 Nguyên lý hoạt động 24 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN 25 3.1 Thiết kế thi công phần cứng .25 3.1.1 Khối nguồn 25 3.1.2 Khối giao tiếp .26 3.1.3 Khối công suất 27 iii 3.1.3.1 Khối input .27 3.1.1.2 Khối Output 28 3.1.4 Khối RF 29 3.1.5 Khối hiển thị LCD 30 3.1.6 Mạch Layout .31 3.1.7 Mạch in khối điều khiển .32 3.1.8 Mạch thi công 32 3.2 Thiết kế thi công phần mềm 33 3.2.1 Sơ đồ khối 33 3.2.1.1 Hệ thống mạch master 33 3.2.1.2 Hê ̣ thố ng mạch Slaver 33 3.2.2 Lưu đồ chương trình 34 3.2.3 Lưu đồ chương trình điều khiển thiết bị 35 3.2.4 Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn 36 3.3 Na ̣p code cho board Arduino UNO R3 37 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 45 4.1 Kêt luận 45 4.1.1 Đánh giá kết 45 4.1.2 Hạn chế đề tài 45 4.2 Đề nghị .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 PHỤ LỤC 47 iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Chức chân SIM800 10 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật Arduino Uno .14 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống trồng thủy canh .4 Hình 1.2 Hệ thống tưới nhỏ giọt Hình 1.3 Hệ thơng tưới phun sương Hình 1.4 Phương pháp vườn đứng .7 Hình 2.1 Module SIM800 Hình 2.2 Các chân module SIM800 Hình 2.3 Mạch Arduino Uno R3 14 Hình 2.4 Vi điều khiển Mạch Arduino 16 Hình 2.5 Sơ đồ chân lượng .17 Hình 2.6 Các cổng vào Arduino 19 Hình 2.7 module rf C1101 .20 Hình 2.8 Sơ đồ chân Cảm biến DHT11 22 Hình 2.9 Cảm biến độ ẩm đất 23 Hình 2.10 Sơ đồ mạch nguyên lý cảm biến độ ẩm đất 24 Hình 3.1 Khối nguồn cung cấp cho mạch 25 Hình 3.2 Sơ đồ khối giao tiếp 26 Hình 3.3 Khối Input 27 Hình 3.4 Khối Output 28 Hình 3.5 Khối RF .29 Hình 3.6 Khối hiển thị LCD 30 Hinh 3.7 Sơ đồ hệ thống mạch master 31 Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống mạch slaver 31 Hình 3.9 Khối điều khiển 32 Hình 3.10 Mạch thi công .32 Hình 3.11 Sơ đồ khối mạch master 33 Hình 3.12 Sơ đồ khối mạch slaver 33 vi Hình 3.13 Lưu đồ chương trình .34 Hình 3.14 Lưu đồ chương trình điều khiển mở thiết bị 35 Hình 3.15 Lưu đồ chương trình điều khiển tắt thiết bị .35 Hình 3.16 Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn 36 Hình 3.17 Ống dẫn nước từ trạm lên máy bom 42 Hình 3.18 Ống bom nước từ máy bom lên khu vườn .43 LỜI NĨI ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nền nông nghiệp nước ta nơng 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 chủ quan khơng đảm bảo u cầu Có thể nói nơng nghiệp nước ngồi kĩ thuật trọt, để đảm bảo sinh trưởng phát triển bình thường, tưới đủ theo u cầu nơng nghiệp trồn không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho san phẩm an toàn, đạt suất, hiệu cao Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu chúng em vận dụng kiến thức học áp dụng vào thực tiển, nhóm chúng em thiết kế “KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN” để đảm bảo yêu cầu thiết yếu nơng nghiệp Tình hình nghiên cứu - Khu vườn thông minh “ Smart Garden”- - Khu vườn thông minh “KTsmarthome”- - Vườn rau xanh thông minh Sinh viên ĐH FPT Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu Arduino UNO R3 - Thu thập tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu - Nghiên cứu mơ hình lập trình - Thiết kế thi cơng phần cứng mơ hình - Thiết kế thi công nguồn CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN 1.1 Các nghiên cứu nước ngồi nước Có thể nói Singapore Nhật Bản quốc gia tiên phong phát triển nông nghiệp cao với công nghệ chăm sóc cay trồng vơ độc đáo hệ thống tưới nhỏ giọt, hệ thống tưới phun xương, hệ thông tưới phun mưa, hệ thống tưới cảnh quan hệ thống thủy canh trồng không dùn đất Và gần hướng đến nhu cầu trông diện tích nhỏ hẹp có them giải pháp trồng rau xanh “nông trại thẳng đứng “ (Vertical farm) xu hướng quan tâm nhiều nơi vừa tận dụng tối đa diện tích canh tác, vừa cho rau với sản lượng lớn, phục vụ nhu cầu cho nhiều hộ gia đình Nước ta thuật ngữ nơng nghiệp cao khơng cịn xa lạ với nhiều người chi chi phí đầu tư hệ thống chăm sóc tự động cao phải nhập chủ yếu từ nước ngồi, dẫn đến việc nhân rộng mơ hình chưa phổ biến, hanh chế hệ thống chăm óc tự động chủ yếu hướng tới đối tượng người dùng phải có diện tích trồng rộng lướn, chưa trọng đến thị trường dùng có diện tích trồng eo hẹp Trong nước có nhiều nghiên cứu hệ thống tưới tự động Kỹ sư Vi Tồn Nghĩa (2013), sau hang loạt cơng trình nghiên cứu hệ thống trồng điề khiển từ xa, hệ thống trồn tự động hến phân khúc người sử dụng cố quỹ diện tích eo hẹp Nhuững hạn chế nghiên cứu chưa tận dụng hạ tầng internet có để mở rộng người dùng với hệ thống trồng có giám sát tự động từ xa, hướng đến người khơng có diện tích eo hẹp, khơng có thời gian chăm sóc muốn có khu vườn trồng rau an tồn riêng 1.2 Đề xuất giải pháp 1.2.1 Giám sát tự động hệ thống trồng thủy canh 1.2.1.1 Ưu điểm - Kiểm soát dinh dưỡng trồng ưu điểm thủy canh mơi trường dinh dưỡng nghiên cưu kỹ trước trồng Mọi chất dinh dưỡng thủy canh cần thiết cho phát triển phát sinh trồng thiết phải kiểm sốt nồng đọ thích hợp cho trồng loại môi trường số nguyên tố gây hại cho khui mức dư lượng khống chế giới hanh an toàn dùng nguyên tố khác loại bỏ - Không cần đất, cần không gian đặt hộp dụng cụ trồng, triên khai vùng đất cằn cỗi hải đảo, vùng núi xa xơi, gia đình sân thượng, balcon - Trồng nhiều vụ, trồng trái vụ - Không phải sử dụng thuốc trừ sâu bệnh hóa chất độc hại khác - Năng suất cao trồng liên tục - Sản phẩm hoàn toàn sạch, giàu dinh dưỡng, đồng hoàn tồn tươi ngon - Khơng tích lũy chất độc hại cà gây nhiễm mơi trường - Khơng địi hỏi lao động nặng nhọc, người già, trẻ em điều tham gia hiêu không phỉa làm đất, khơng có cỏ dại, khơng cần tưới - Dễ dàng tưới tiêu ưu điểm lớn so với phương pháp trồng truyền thống áp dụng kỹ thuật màng dinh dưỡng trồng nước nhờ sử dụng hệ thống ống phun ống đục lỗ 54 if(Index_onrl1 >= 0) // Neu tim thay "YEU CAU DU LIEU" RxBuff { Index_onrl1 = -1; RxBuff = ""; stt_relay1=1; Gsm_MakeSMS(myphone, "Dong co bom nuoc: ON"); } if(Index_offrl1 >= 0) // Neu tim thay "YEU CAU DU LIEU" RxBuff { Index_offrl1 = -1; RxBuff = ""; stt_relay1=0; Gsm_MakeSMS(myphone, "Dong co bom nuoc: OFF"); } if(Index_onrl2 >= 0) // Neu tim thay "YEU CAU DU LIEU" RxBuff { Index_onrl2 = -1; RxBuff = ""; stt_relay2=1; Gsm_MakeSMS(myphone, "Quat thong gio: ON"); 55 } if(Index_offrl2 >= 0) // Neu tim thay "YEU CAU DU LIEU" RxBuff { Index_offrl2 = -1; RxBuff = ""; stt_relay2=0; Gsm_MakeSMS(myphone, "Quat thong gio: OFF"); } } else if (chedo==1) { if (h_dat80) { if(k==1) { k=0; stt_relay1=0; Gsm_MakeSMS(myphone, "Dong co bom nuoc: OFF"); } } if (t>40) { if (l==0) { l=1; stt_relay2=1; Gsm_MakeSMS(myphone, "Quat thong gio: ON"); } } else if (t=10) lcd.print("| ON "); else lcd.print("| OFF "); lcd.setCursor(10,1); if (value3>=10) lcd.print("| ON "); else lcd.print("| OFF "); } void make_data() // ham nhan du lieu tu slaver { if (done==1) { value1= atoi(mess); //chuyen choi so strstr(mess,""); done=2; Serial.print("value1: "); Serial.print(value1); } 68 else if (done==3) { value2= atoi(mess); //chuyen choi so strstr(mess,""); done=4; Serial.print(" value2: ");Serial.print(value2); } else if (done==5) { value3= atoi(mess); //chuyen choi so strstr(mess,""); done=0; Serial.print(" value3: ");Serial.println(value3); } } ... kế ? ?KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN” để đảm bảo u cầu thiết yếu nơng nghiệp Tình hình nghiên cứu - Khu vườn thơng minh “ Smart Garden”- - Khu vườn thông minh “KTsmarthome”- - Vườn. .. trình gửi tin nhắn Hình 3.16 Lưu đồ chương trình gửi tin nhắn Chương trình gửi mã lệnh AT gửi tin nhắn đến cho module SIM800A để module thực gửi tin nhắn cho số điện thoại gửi tin nhắn điều khiển. .. : TỔNG QUAN VỀ MƠ HÌNH KHU VƯỜN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TIN NHẮN 1.1 Các nghiên cứu nước nước 1.2 Đề xuất giải pháp .3 1.2.1 Giám sát tự động hệ thống trồng thủy