Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm trong đất từ xa thông qua mạng thông tin di động ứng dụng trong nông nghiệp

TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG ĐẤT TỪ XA THÔNG QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP Sinh viên thực hiện: HOÀNG HUY HUỲNH Lớp: 53K2 - ĐTTT Giảng viên hƣớng dẫn: ThS LÊ VĂN CHƢƠNG NGHỆ AN, 05 - 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG ĐẤT TỪ XA THÔNG QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP Sinh viên thực hiện: HOÀNG HUY HUỲNH Lớp: 53K2 - ĐTTT Giảng viên hƣớng dẫn: ThS LÊ VĂN CHƢƠNG Cán phản biện: NGHỆ AN, 05 - 2017 LỜI NĨI ĐẦU Sau q trình học tập rèn luyện Viện Kỹ Thuật Công Nghệ, Trƣờng Đại học Vinh em đƣợc trang bị kiến thức bản, kỹ thực tế để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Viện Kỹ Thuật Công Nghệ, Trƣờng Đại học Vinh quan tâm hƣớng dẫn truyền đạt kiến thức quý báu kinh nghiệm cho em suốt thời gian học trƣờng nói chung đồ án tốt nghiệp nói riêng Qua em xin chân thành cảm ơn ThS Lê Văn Chƣơng hƣớng dẫn tận tình để giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong suốt thời gian làm đồ án em cố gắng hồn thành nhƣng khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đồ án em có tính thiết thực Cuối em xin chúc thầy, cô giáo sức khỏe, nhiều thành công nghiệp trồng ngƣời Em xin chân thành cảm ơn TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày phƣơng pháp thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm đất từ xa thông qua mạng thơng tin di động có nhiều ứng dụng thiết thực nông nghiệp thông minh Hệ thống sử dụng cảm biến đo nhiệt độ, cảm biến đo độ ẩm đất kết hợp với vi điều khiển PIC module GSM/GPRS để gửi thông tin thu nhập đƣợc lên mạng Internet cho phép việc giám sát từ xa Trên sở liệu thu thập đƣợc từ hệ thống cho phép kỹ sƣ nông nghiệp, nhà quản lý đƣa định thích hợp thực tƣới tiêu cho khu vực trồng trọt nhằm thu đƣợc suất tối ƣu ABSTRACT This project describes how to design a system for remote monitoring temperature and humidity of soil through a mobile communication network with many practial applications in smart agriculture The system uses temperature sensors, soil humidity sensors and PIC microcontrollers and GSM/GPRS modules to send information is collected to the Internet for remote monitoring Based on the data is collected from the system, it will allow agricultural engineers and managers to make appropriate decisions about irrigation in the plantation areas to obtain best productivity MỤC MỤC LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC MỤC DANH MỤC HÌNH DẠNH MỤC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG TRONG NÔNG NGHIỆP .9 1.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG TRONG NÔNG NGHIỆP 1.2 YÊU CẦU CỦA CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG TRONG NÔNG NGHIỆP 10 1.3 CÁC SẢN PHẨM VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MÔI TRƢỜNG 10 1.4 KẾT LUẬN 14 CHƢƠNG 2: HỆ THỒNG THÔNG TIN DI ĐỘNG VÀ MẠNG DỮ LIỆU DI ĐỘNG GPRS 15 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG 15 2.2.1 Lịch sử phát triển 15 2.1.2 Kiến trúc mạng thông tin di động GSM .16 2.1.3 Các thủ tục GSM 18 2.2 MẠNG DỮ LIỆU DI ĐỘNG GPRS 21 2.2.1 Khái quát chung mạng GPRS 21 2.2.2 Kiến trúc GPRS 24 2.2.3 Nguyên tắc hoạt động GPRS 29 2.3 GIAO THỨC TCP/IP 30 2.3.1 Lịch sử 30 2.3.2 Khái niệm giao thức TCP/IP 32 2.4.3 Giao thức TCP/IP 32 2.3.4 Giao thức IP 34 2.3.5 Giao thức điều khiển truyền liệu TCP 37 2.4 KẾT LUẬN 42 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM MÔI TRƢỜNG ĐẤT TỪ XA THÔNG QUA MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP 43 3.1 PHÂN TÍCH YÊU CẦU THIẾT KẾ 43 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG 43 3.2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 43 3.3 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 44 3.3.1 Khối vi điều khiển .44 3.3.2 Module giao tiếp mạng liệu Sim900A 48 3.3.3 Khối cảm biến nhiệt độ LM35 56 3.3.4 Modul cảm biến đo độ ẩm đất 57 3.3.5 Màn hình LCD 58 3.4 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 61 3.5 CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 62 3.5.1 Sơ đồ nguyên lý 62 3.5.2 Chế tạo 62 3.6 KẾT LUẬN 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hệ thống giám sát 11 Hình 2.1 Base Station Controller – Bộ điều khiển trạm gốc 20 Hình 2.2 Cấu trúc mạng GPRS 21 Hình 2.3 Các khối mạng GPRS 25 Hình 2.4 Các tầng giao thức TCP/IP 33 Hình 2.5 Cấu trúc lớp địa IP 35 Hình 2.6 Ví dụ cấu trúc lớp địa IP .35 Hình 2.7 Dạng thức gói tin IP 36 Hình 2.8 Cổng truy nhập dịch vụ TCP 38 Hình 3.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống 43 Hình 3.2 Sơ đồ chân PIC 16F887 44 Hình 3.3 Cấu trúc bên PIC 16F887 44 Hình 3.4 Module SIM900 48 Hình 3.5 Khối nguồn 50 Hình 3.6 Khối Sim900A 50 Hình 3.7 Khối UART .51 Hình 3.8 Khối Microphone 51 Hình 3.9 Khối Sim card 51 Hình 3.10 Khối Speaker 51 Hình 3.11 Sơ đồ chân SIM900 52 Hình 3.12 Sơ đồ thiết kế Breakout Module SIM900 53 Hình 3.13 Cấu hình mặc định cho SIM900 .56 Hình 3.14 Cảm biến đo nhiệt độ LM35 57 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến độ ẩm đất 58 Hình 3.16 Text LCD 16x2 .59 Hình 3.17 Kết nối Text LCD với Vi điều khiển 60 Hình 3.18 Lƣu đồ thuật toán 61 Hình 3.19 Sơ đồ mạch nguyên lý .62 Hình 3.20 Mạch in đo nhiệt độ, độ ẩm đất .63 Hình 3.21 Mạch đo nhiệt độ, độ ẩm đất kết nối với modul Sim900 63 Hình 3.22 Hoạt động mạch giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất 63 Hình 3.23 Giao diện giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất trang web 64 DẠNH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tốc độ liệu truyền GPRS 23 Bảng 2.2 Tốc độ kênh truyền GPRS .24 Bảng 2.3 Một số cổng TCP phổ biến .39 Bảng 2.4 Dạng thức segment TCP 41 Bảng 3.1 Chức chân LCD 59 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt GSM Global System for Mobile communication Hệ thống truyền thơng di động tồn cầu TDMA Time Division Mutiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian FDMA Frequence Division Mutiple Access Đa truy cập phân chia theo tần số ETSI European Telecommunication Standards Institude Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu BSC Base Station Controller Bộ điều khiển trạm gốc BSS Base Station System Hệ thống trạm gốc HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thƣờng trú VLR Visitor Location Register Thanh ghi định vị tạm trú GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp SMSC Short Message Service Centre Dịch vụ tin ngắn SGSN Serving GPRS Support Node Nút phục vụ thuê bao GPRS GGSN Gateway GPRS Support Node Nút định tuyến GPRS TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol Giao thức Điều Khiển Truyền Thông/Giao thức Internet ICMP Internet control message protocol Giao thức điều khiển thông điệp Internet IGMP Internet group management protocol Giao thức quản lý nhóm Internet MỞ ĐẦU Hiện với phát triển kinh tế - xã hội, nông nghiệp thông minh nhận đƣợc quan tâm lớn từ xã hội Trong hệ thống giám sát hệ thống giám sát nhiệt độ độ ẩm đất quan trọng ứng dụng nông nghiệp Việc giám sát thu thập thông tin liệu cho phép kỹ sƣ nông nghiệp giám sát môi trƣờng từ xa từ vƣờn thông minh hay khu vực sản xuất nông nghiệp lớn để đánh giá đƣa định thích hợp mà khơng phải trực tiếp đến nơi để giám sát Cùng với bùng nổ Internet tạo mơi trƣờng thuận lợi cho việc truy cập thu thập liệu Việc giám sát thu thập liệu toán thiết thực, vận dụng linh hoạt kiến thức ứng dụng nhiều thực tế Đây chủ đề mẻ đƣợc nhiều công ty, nông trƣờng, áp dụng để nâng cao hiệu sản suất đảm bảo môi trƣờng tốt cho trồng phát triển Chính lý nhƣ nên em định chọn đề tài “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất từ xa thông qua mạng thông tin di động ứng dụng nông nghiệp” Nội dung đồ án đƣợc trình bày chƣơng Chƣơng Tổng quan hệ thống giám sát môi trƣờng nông nghiệp Chƣơng Hệ thống thông tin di động mạng liệu di động GPRS Chƣơng Thiết kế, chế tạo hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm môi trƣờng đất từ xa thông qua mạng thông tin di động ứng dụng nông nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng nhiên thời gian khơng nhiều điều kiện làm việc hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy bạn góp ý bổ sung thêm Em xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Hoàng Huy Huỳnh Nhiều lệnh đƣợc sử dụng để điều khiển modem quay số sử dụng dây mối (wired dial-up modems), chẳng hạn nhƣ ATD (Dial), ATA (Answer), ATH (Hool control) ATO (return to online data state), đƣợc hỗ trợ modem GSM/GPRS điện thoại di động.[4] Bên cạnh lệnh AT thông dụng này, modem GSM/GPRS điện thoại di động đƣợc hỗ trợ lệnh AT đặc biệt cơng nghệ GSM Nó bao gồm lệnh liên quan tới SMS nhƣ AT+ CMGS (gửi tin nhắn SMS), AT+CMSS (gửi tin nhắn SMS từ vùng lƣu trữ), AT+CMGL (chuỗi liệt kê tin nhắn SMS) AT+CMGR (đọc tin nhắn SMS) Ngoài ra, modem GSM hỗ trợ lệnh AT mở rộng Những lệnh AT mở rộng đƣợc định nghĩa chuẩn GSM Với lệnh AT mở rộng làm số thứ nhƣ sau :  Đọc,viết, xóa tin nhắn  Gửi tin nhắn SMS  Kiểm tra chiều dài tín hiệu  Đọc, viết tìm kiếm mục danh bạ  Kết nối gửi liệu lên Web Server Số tin nhắn SMS đƣợc thực thi modem SMS phút thấp, khoảng từ đến 10 tin nhắn SMS phút Trong khn khổ đồ án em tìm hiểu số tập lệnh phục vụ cho công việc Sau em xin giới thiệu số tập lệnh để thao tác dùng cho dịch vụ truyền liệu, bao gồm :  Khởi tạo  Kết nối tới Server  Gửi liệu lên Server Các thuật ngữ:  : carriage return (0x0D)  : Line Feed (0x0A)  MT : Mobile Terminal :Thiết bị đầu cuối mạng (chính module)  TE : Terminal Equipment: Thiết bị đầu cuối (chính vi điều khiển) 55 - Khởi tạo cấu hình mặc định cho modem Hình 3.13 Cấu hình mặc định cho SIM900 - Kết nối tới Internet AT+CIPSTART=”Mode”,”Domain name/IP address”,”port” Mode giao thức kết nối TCP UDP Domain name/IP address tên miền server IP server tùy theo cách kết nối ngƣời Port port mà server cho phép kết nối vào 3.3.3 Khối cảm biến nhiệt độ LM35 IC đo nhiệt độ mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tính hiệu dƣới dạng đòng điện hay điện áp dựa vào đặc tính nhạy bán dẫn nhiệt độ, tạo điện áp dòng điện , tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối Đo tín hiệu điện ta biết đƣợc giá trị nhiệt độ cần đo LM35 loại IC cảm biến nhiệt thông dụng, giá rẻ có tín hiệu ngõ tuyến tính liên tục với thay đổi ngõ vào Đặc điểm cảm biến LM35 56 - Điện áp đầu từ đến 20V - Độ biến thiên theo nhiệt độ 10mV/1oC - Độ xác cao 25 C 0.5 C - Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải Dải nhiệt độ đo đƣợc LM35 từ -55 C - 150 C với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau - Nhiệt độ -55 oC điện áp đầu -550mV - Nhiệt độ 25 oC điện áp đầu 250mV - Nhiệt độ 150 oC điện áp đầu 1500mV Hình 3.14 Cảm biến đo nhiệt độ LM35 3.3.4 Modul cảm biến đo độ ẩm đất 3.3.4.1 Đặc điểm thông số - Điện áp hoạt động: 3.3V- 5V - Kích thƣớc PCB:3cm * 1.6cm - Led đỏ báo nguồn vào, Led xanh báo độ ẩm - Ic so sánh: LM 393 - D0: Đầu tín hiệu số (0 1) - A0: Đầu Analog (tín hiệu tƣơng tự) 3.3.4.2 Mơ tả ngun lý Ngun lý hoạt động cảm biến - Sự hất thụ độ ẩm (hơi nƣớc) làm biến đổi thành phần cảm nhận cảm biến (ở chất hóa học nhứ LiC, P2O5) làm đổi điện trở cảm biến qua xác định đƣợc độ ẩm - Hoạt động cấp nguồn, led báo nguồn sáng, mạch có đầu D0 A0 tƣơng ứng với digital output analog output Board mạch tích hợp mạch phân áp 57 mạch so sánh sử dụng opam, mạch phân áp đƣa đầu analog đƣa vào chân so sánh mạch opam chân đầu analog Mạch so sánh có chức so sánh đƣa tín hiệu logic (1 or 0) đầu digital board - Ở chân digital output: Mạch hoạt động nhƣ sau: Cài đặt ngƣỡng so sánh biến trở Điện trở cảm biến tỷ lệ thuận với độ ẩm, độ ẩm cao điện trở cao, mặt khác theo sơ đồ phân áp điện áp đầu mạch phân áp tỉ lẹ thuận với điện trở cảm biến, độ ẩm tỷ lệ thuận với điện áp đầu Khi thay đổi độ ẩm điện trở cảm biến thay đổi dẫn đến điện áp đầu đƣa vào cổng so sánh opam thay đổi, điện áp đƣợc so sánh với điện áp đặt đƣợc đặt biến trở, điện áp đọc từ cảm biến chƣa vƣợt qua ngƣỡng đặt đầu D0 mức thấp led báo trạng thái không sáng, điện áp đầu vào vƣợt qua ngƣỡng đặt đầu D0 mức cao led báo trạng thái sáng lên - Ở chân analog output: chân đƣợc nối trực tiếp với mạch phân áp cảm biến không qua mạch so sánh opam, đƣa trực tiếp tín hiệu điện áp tới đầu A0, phục vụ cho mục đích đo lƣờng, quan trắc, giám sát,…[4] Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến độ ẩm đất 3.3.5 Màn hình LCD - LCD loại hình tinh thể lỏng dung để hiển thị dòng chữ số bẳng mã ASCII Không giống loại LCD lớn, text LCD đƣợc chia sẵn thành ô ứng với ô hiển thị ký tự ASCII Cũng lý hiển thị đƣợc ký tự ASCII nên loại LCD đƣợc gọi Text LCD (để phân 58 biết với Graphic LCD hiển thị đƣợc hình ảnh) Mỗi Text LCD bao gồm chấm tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” “hiện”các chấm tạo thành ký tự cần hiển thị Trong Text LCD, mẫu ký tự đƣợc đinh nghĩa sẵn Kích thƣớc Text LCD đƣợc định nghĩa số ký tự hiển thị dịng tổng số dịng mà LCD có Hình 3.16 Text LCD 16x2 + Sơ đồ chân LCD Bảng 3.1 Chức chân LCD Chức TT chân Tên Trạng thái logic Mô tả Ground VSS (GND) - 0V Nguồn cho LCD VDD (VCC) - +5V Tƣơng phản Vee - – Vdd RS D0-D7: lệnh R/W D0-D7: liệu E Từ xuống Ghi (Từ PIC vào LCD) Đọc (từ LCD vào PIC) D0 0/1 Bit LSB D1 0/1 Bit D2 0/1 Bit 10 D3 0/1 Bit 11 D4 0/1 Bit 12 D5 0/1 Bit 13 D6 0/1 Bit 14 D7 0/1 Bit MSB Điều khiển LCD Dữ liệu/ Lệnh 59 Các Text LCD theo chuẩn HD44780U thƣờng có 16 chân có 14 chân kết nối với điều khiển chân nguồn cho “đèn LED nền” Thứ tự chân thƣờng đƣợc xếp nhƣ hình Trong số LCD chân LED đƣợc đánh số 15 16 nhƣng số trƣờng hợp chân đƣơc ghi A(Anode) K(Cathode) Hình 3.17 Kết nối Text LCD với Vi điều khiển Chân chân nguồn, đƣợc nối với GND nguồn 5V Chân chân chỉnh độ tƣơng phản (contrast), chân cần đƣợc nối với biến trở để đạt đƣợc độ tƣơng phản cần thiết, sau mức biến trở Các chân điều khiển RS, R/W,EN đƣờng liệu đƣợc nối trực tiếp với vi điều khiển Tùy theo chế độ hoạt động 4bit hay 8bit mà chân từ D0 đến D3 bỏ qua nối với vi điều khiển, khảo sát kỹ phần sau + Điều khiển hiển thị : Các chân điều khiển việc đọc ghi LCD bao gồm RS,R/W EN Chân RS chân số 3: Chân lựa chọn ghi ,chân cho phép lựa chọn ghi ỈR DR để làm việc Vì ghi đƣợc kết nối với chân Data LCD nên cần bit để lựa chọn chúng Nếu RS=0, ghi IR đƣợc chọn RS=1 ghi DR đƣợc chọn Chúng ta biết ghi IR ghi chứa mã lệnh cho LCD, muốn gởi mã lệnh đến LCD chân RS phải đƣợc reset Ngƣợc lại, muốn ghi mã ASCII ký tự cần hiển thị lên LCD set RS=1 để chọn ghi DR Hoạt động chân RS đƣợc mơ tả hình 12 R/W (chân số 4): Chân lựa chọn việc đọc ghi Nếu R/W=0 liệu đƣợc ghi từ điều khiển (vi điều khiển AVR chẳng hạn) vào LCD Nếu R/W=1 liệu đƣợc đọc từ LCD ngồi Tuy nhiên, có 60 trƣờng hợp mà liệu đọc từ LCD ra, đọc trạng thái LCD để biết LCD có bận hay khơng (cờ Busy Flag - BF) Do LCD thiết bị hoạt động tƣơng đối chậm (so với vi điều khiển), cờ BF đƣợc dùng để báo LCD bận, BF=1 phải chờ cho LCD xử lí xong nhiệm vụ tại, đến BF=0 thao tác đƣợc gán cho LCD Vì thế, làm việc với Text LCD thiết phải có chƣơng trình tạm gọi wait_LCD để chờ LCD rảnh EN (chân số 5): Chân cho phép LCD hoạt động (Enable), chân cần đƣợc kết nối với điều khiển phép thao tác LCD Để đọc ghi data từ LCD cần tạo “xung cạnh xuống” chân EN, nói theo cách khác, muốn ghi liệu vào LCD trƣớc hết cần đảm bảo chân EN=0, tiếp đến xuất liệu đến chân D0 - D7, sau set chân EN lên cuối xóa EN để tạo xung cạnh xuống 3.4 XÂY DỰNG THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN Lưu đồ thuật toán Begin Khởi tạo kết nối Kết nối tới Internet S Đ - Đọc giá trị từ cảm biến - Gửi giá trị lên Internet End Hình 3.18 Lƣu đồ thuật tốn 61 3.5 CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM 3.5.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 3.19 Sơ đồ mạch nguyên lý Hoạt động mạch Ta tiến hành cấp nguồn cho khối mạch, xử lý trung tâm tiến hành thu thập liệu từ cảm biến đọc giá trị cảm biến thông báo lên LCD Bộ xử lý trung tâm giao tiếp với modul sim900A thông qua chân RX TX , thiết lập kết nối truyền liệu thông qua tập lệnh AT lên wed sever Chức làm việc cụ thể khối: - Khối xử lý trung tâm: Vi điều khiển Pic 16f877A điều khiển toàn hoạt động mạch nhận liệu giải mã tín hiệu nhiệt độ độ ẩm đất đƣa lên hình LCD sau đƣa đến modul sim 900A để truyền lên wed - Khối cảm biến: Có chức đo nhiệt độ độ ẩm đất môi trƣờng - Khối hiển thị: LCD 16x2 để hiển thị nhiệt độ độ ẩm đất - Khối giao tiếp : giao tiếp Vi điều khiển Sim 900A để truyền nhận tín hiệu 3.5.2 Chế tạo - Mạch in đo nhiệt độ độ ẩm đất 62 Hình 3.20 Mạch in đo nhiệt độ, độ ẩm đất - Mạch đo nhiệt độ, độ ẩm kết nối với modul sim 900A Hình 3.21 Mạch đo nhiệt độ, độ ẩm đất kết nối với modul Sim900 - Mạch hoạt động Hình 3.22 Hoạt động mạch giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất 63 - Giao diện wed giám sát Web server đề tài sử dụng trang web thingspeak.com Hình 3.23 Giao diện giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất trang web 3.6 KẾT LUẬN Đã thiết kế, chế tạo thành công hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất từ xa thông qua mạng thơng tin di động Hệ thống thu thập liệu nhiệt độ độ ẩm đất tự động gửi lên Web Server Từ giám sát đánh khơng cần đến trực tiếp đối tƣợng cần đo 64 KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ từ xa thông qua mạng thông tin di động đạt đƣợc kết sau: + Kiến thức tập lệnh PIC16F887 để giao tiếp với Module Sim900A nhƣ xây dựng chƣơng trình để kết nối, gửi liệu lên Web Server + Hiểu đƣợc cấu trúc Module Sim900A, PIC16F887 cảm biến nhiệt độ LM35, module cảm biến độ ẩm đất + Thiết kế chế tạo thành công hệ thống giám sát nhiệt độ từ xa thông qua mạng thông tin di động + Các kết thực tế đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt trƣớc thiết kế Hạn chế đề tài + Hệ thống đơn giản chƣa tích hợp đƣợc nhiều tính nhƣ cảnh báo, điều khiển thiết bị,… + Giao diện Web Server đơn giản 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Văn Thế Minh, Kĩ thuật vi xử lý, Nhà xuất giáo dục, 1997 [2] Mischa Schwartz, Mobile Wireless Communications, Columbia University, New York, 2013 [3] Ngơ Đình Phú, Giáo trình Vi xử lý, Khoa Điện – Điện tử, trƣờng đại học Sƣ phạm Kĩ Thuật, 2004 [4] Các website: http://codientu.org/, truy cập lần cuối vào ngày 22/5/2017 https://vi.wikipedia.org, truy cập lần cuối vào ngày 23/5/2017 http://www.alldatasheet.com/, truy cập lần cuối vào ngày 10/5/2017 http://www.microchip.com/, truy cập lần cuối vào ngày 15/5/2017 http://www.simcom.eu/, truy cập lần cuối vào ngày 18/5/2017 http://www.picvietnam.com/, truy cập lần cuối vào ngày 10/5/2017 http://linhkien69.vn/module-sim-900a/, truy cập lần cuối vào ngày 22/5/2017 66 PHỤ LỤC // Cau hinh cac chan ket noi LCD sbit LCD_RS at RB5_bit; sbit LCD_EN at RB4_bit; sbit LCD_D4 at RB3_bit; sbit LCD_D5 at RB2_bit; sbit LCD_D6 at RB1_bit; sbit LCD_D7 at RB0_bit; sbit LCD_RS_Direction at TRISB5_bit; sbit LCD_EN_Direction at TRISB4_bit; sbit LCD_D4_Direction at TRISB3_bit; sbit LCD_D5_Direction at TRISB2_bit; sbit LCD_D6_Direction at TRISB1_bit; sbit LCD_D7_Direction at TRISB0_bit; // Khởi tạo biến unsigned int temp_adc, humid_adcunsigned int temp, humid; unsigned char lcd_str[20] absolute 0x30; unsigned char adc_count = 10, adc_count_max = 10; unsigned char tcp_count = 0, tcp_count_max = 150; unsigned char thingspeak_key[20] = "R0GWLDQO3QOEMWCL" //Tao mot ket noi TCP toi dia chi cua thingspeak.com void SIM900A_startTCPConection() { UART1_Write_Text("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"api.thingspeak.com\",\"80\"\r\n") ; } //Gui du lieu void SIM900A_sendData() { UART1_Write_Text("AT+CIPSEND\r\n"); Delay_ms(500); 67 UART1_Write_Text("GET /update?key="); UART1_Write_Text(thingspeak_key); sprinti(lcd_str, "&field1=%u", temp); UART1_Write_Text(lcd_str); sprinti(lcd_str, "&field2=%u\r\n", humid); UART1_Write_Text(lcd_str); UART1_Write(26); } // Chƣơng trình void main() { CMCON = 0x07; // Disable Comparators ADCON1 = 0x80; // For ADC Module configuration TRISA = 0xFF; // PORTA is input (ADC Input) UART1_Init(9600); Lcd_Init(); // Khoi tao UART toc 9600 baud/s // Khoi tao LCD Lcd_Cmd(_LCD_CLEAR); // Xoa man hinh Lcd_Cmd(_LCD_CURSOR_OFF); // Tat tro hien thi tren LCD while (1) { adc_count++; if (adc_count >= adc_count_max) { adc_count = 0; temp_adc = ADC_Read(0); //Doc ADC tu cam bien nhiet temp = temp_adc*5*100/1023; //Tinh nhiet hien tai humid_adc = ADC_Read(1); //Doc ADC tu cam bien am dat humid = 100 - (unsigned int)(((unsigned long) humid_adc)*100/1023); } 68 sprinti(lcd_str, "Temp: %u%cC ", temp, 223); Lcd_Out(1,1,lcd_str); sprinti(lcd_str, "Humid: %u%c ", humid, 37); Lcd_Out(2,1,lcd_str); //Gui du lieu len thingspeak voi chu ky khoang 15s //Bien tcp_count sau vong lap se tang len 1, no lon hon 150 thi set ve va lap lai tcp_count++; if (tcp_count == 50) { SIM900A_startTCPConection(); } else if (tcp_count == 100) { SIM900A_sendData(); } else if (tcp_count >= tcp_count_max) //Set bien ve de thuc hien lap lai { tcp_count = 0; } Delay_ms(100); } } //the end 69 ... trƣờng nông nghiệp Chƣơng Hệ thống thông tin di động mạng liệu di động GPRS Chƣơng Thiết kế, chế tạo hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm môi trƣờng đất từ xa thông qua mạng thông tin di động ứng dụng. .. cần thiết để thiết kết mạch giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất thông qua mạng thông tin di động chƣơng sau 42 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM MÔI TRƢỜNG ĐẤT TỪ XA THÔNG QUA MẠNG THÔNG... “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống giám sát nhiệt độ, độ ẩm đất từ xa thông qua mạng thông tin di động ứng dụng nông nghiệp? ?? Nội dung đồ án đƣợc trình bày chƣơng Chƣơng Tổng quan hệ thống giám sát