hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520

hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520,hệ thống tưới cây tự động sử dụng pic18f4520

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết kế hệ thống tưới nước tự động Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Tuấn Anh Sinh viên thực : Nguyễn Trung Hiếu Mã sinh viên : 2017604751 Hà Nội - 2021 LỜI NĨI ĐẦU Nền nơng 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 thủ công không đảm bảo yêu 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 Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội tận tình dạy dỗ suốt năm qua Trong phải kể đến q thầy 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.Nguyễn Tuấn Anh 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 giáo bạn cho việc thực đề tài Để hoàn thành em nỗ lực nghiên cứu, thiết kế chế tạo, thời gian kiến thức 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 q trình làm việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Trung Hiếu CHƯƠNG 1: MỤC LỤC MỤC LỤC .I DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI CẢM ƠN ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED MỞ ĐẦU ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNGError! Bookmark not defined 1.1 Khái niệm hệ thống tự động .Error! Bookmark not defined 1.2 Vai trò tự động hóa q trình sản xuất Error! Bookmark not defined 1.3 Ứng dụng tự động hóa tưới tiêu cho trồng Error! Bookmark not defined 1.4 Các dạng hệ thống tưới tự độngError! Bookmark not defined 1.5 Các nghiên cứu nước 20 1.6 Các nghiên cứu nước 21 1.7 Quy trình cơng nghệ .21 1.8 Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung .Error! Bookmark not defined 1.9 Kết luận chương 22 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG Error! Bookmark not defined 2.1 Xây dựng sơ đồ khối Error! Bookmark not defined 2.2 Chức khối Error! Bookmark not defined 2.2.1 Khối vi điều khiển PIC 18F4520 Error! Bookmark not defined 2.2.2 Khối cảm biến nhiệt độ độ ẩm 31 2.2.3 Khối hiển thị thời gian thực Ds1307Error! Bookmark not defined 2.2.4 Khối hiển thị LCD .34 2.2.5 Khối nguồn sử dụng LM2576 .Error! Bookmark not defined 2.2.6 Khối tạo dao động .36 2.3 Giao thức I2C Error! Bookmark not defined 2.3.1 Giới thiệu .Error! Bookmark not defined 2.3.2 Đặc điểm giao tiếp I2C Error! Bookmark not defined 2.3.3 Chế độ hoạt động (tốc độ truyền) .Error! Bookmark not defined 2.3.4 Tín hiệu START STOP Error! Bookmark not defined 2.4 Lưu đồ thuật toán Error! Bookmark not defined 2.5 Kết luận chương 38 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Error! not defined Bookmark 3.1 Mơ hình thực nghiệm .Error! Bookmark not defined 3.1.1 Sơ đồ nguyên lí Error! Bookmark not defined 3.1.2 Sơ đồ mạch in mạch thực tế Error! Bookmark not defined 3.2 Đánh giá kết luận .Error! Bookmark not defined 3.2.1 Kết đạt Error! Bookmark not defined 3.2.2 Kết luận chương .Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO .Error! Bookmark not defined PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC CÁC HÌNH Ả Hình 1 Hệ thống tưới nước phun mưa [2] X Hình Hệ thống tưới nước phun xương [2] XIII Hình Hệ thống tưới nước nhỏ giọt [2] XVI Hình Hệ thống tưới nước cảnh quan, cỏ [2] .XVIII Y Hình Sơ đồ chân PIC 18F4520 [3] .XXII Hình 2 Tổ chức nhớ chương trình [3] .XXV Hình Bộ nhớ liệu RAM [3] XXVI Hình Cảm biến LM35 [4] XXIX Hình 5: mạch thu phát HC05 XXX Hình Khối hiển thị LCD [9] .XXXII Hình 1: sơ đồ hệ thống XXXVII Hình 2: Sơ đồ khối điều khiển trung tâm XXXVIII Hình 3: Sơ đồ phím bấm bật tắt quạt đèn XXXIX Hình 4: sơ đồ khối nguần điều khiển XL Hình 5: chân cắm cảm biến DHT11 XL Hình 6: thực nạp mạch .XL Hình 7: khối nguần động lực điều khiển cho máy bơm XLI Hình 8: Mạch in XLII Hình 9: Sơ đồ mạch in XLIII Hình 10: giao diện hệ thống XLIX Hình 11: Thực code cách kéo thả XLIX DANH MỤC BẢNG BIỂ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt SSP Synchronous Serial Port SPI Serial Peripheral Interface I2C Inter- Intergrated Circuit PSP Parallel Slave Port SFG Special Function Register GPR MSSP tiếp Chuẩn giao tiếp nối tiếp song Serial Port Thanh ghi chức đặc biệt nhớ liệu Thanh ghi mục đích chung Khối giao diện đồng nối tiếp Real- Time Clock SQW/ Square LCD Giao diện ngoại vi nối Synchronous RTC OUT Cổng giao tiếp song General Purpose Register Master Cổng giao tiếp đồng Wave/ Đồng hồ thời gian thực Output Driver Liquid Crystal Display Ngõ tạo xung vuông Ds1307 Màn hình hiển thị LCD CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 1.1 Hệ thống điều khiển tự động Điều khiển tự động ứng dụng lý thuyết điều khiển tự động vào việc điều khiển q trình khác mà khơng cần tới can thiệp người Một dạng điều khiển đơn giản điều khiển vịng kín, điều khiển so sánh giá trị đo với giá trị đặt, xử lý tín hiệu sai số thu để thay đổi đầu vào q trình, theo đầu điều khiển ổn định quanh giá trị đặt Điều khiển vòng kín ứng dụng điều khiển phản hồi âm Cơ sở toán học lý thuyết điều khiển kỷ 18, phát triển hoàn thiện vào kỷ 20 Việc thiết kế hệ thống với đặc điểm lý thuyết điều khiển thường yêu cầu phản hồi điện để thu nhận biến đổi đặc tính động học hệ thống điều khiển Việc điều khiển thực thông qua điều chỉnh lượng đầu vào hệ thống Những sản phẩm thực tế có chu kì tuần hồn cách vận hành với quy trình thiết kế, để giảm áp lực người ta hình thành lên cách điêu khiển việc cách tự động 1.2 Điều khiển tự động tưới tiêu trồng 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 cơng 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 nông thôn 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, 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 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 Cơng 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 cịn chậm Hiện nay, trợ giúp nước nước phát triển đưa dần tự động hóa vào đời sống sản xuất, đặc biệt nước Đơng Nam Á nói chung có Việt Nam Ngày với phát triển mạnh mẽ cơng 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 không 40 mềm cho hệ điều hành Android (OS) Bằng cách sử dụng giao diện đồ họa, tảng cho phép người dùng kéo thả khối mã (blocks) để tạo ứng dụng chạy thiết bị Android Đến thời điểm 07/2017, phiên iOS tảng bắt đầu đưa vào thử nghiệm Thunkable, nhà cung cấp ứng dụng web cho ngôn ngữ Mục tiêu cốt lõi MIT App Inventor giúp đỡ người chưa có kiến thức ngơn ngữ lập trình từ trước tạo ứng dụng có ích hệ điều hành Android Phiên MIT App Inventor Ngày nay, MIT hồn thiện App Inventor chia sẻ tài khoản Google Các lập trình viên bắt đầu muốn tạo ứng dụng Android cần vào địa web MIT, nhập thông tin tài khoản Google, từ mảnh ghép nhỏ, xây dựng ý tưởng MIT có sẵn loạt hướng dẫn cụ thể cho bạn làm quen với chương trình Hình 10: giao diện hệ thống 41 Hình 11: Thực code cách kéo thả 3.5 Kết thực nghiệm 3.5.1 Mơ hình thực tế: Hình 3.5: Mơ hình sản phẩm thực tế 42 3.5.2 Ưu nhược điểm hệ thống:  Ưu điểm: - Sử dụng PIC chip dễ sử dụng - Có thể điều khiển thiết bị thông qua điện thoại thông minh dùng hệ điều -  - hành Android ios Các thiết bị đơn giản, dễ thay gặp cố Đáp ứng tốt nhu cầu tối thiểu ăn với uống thú cưng Nhược điểm: Hệ thống hoạt động cịn chưa xác TỔNG KẾT Sau thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động để chăm sóc thú cưng” đến em hoàn thành đồ án đạt số kết sau: - Ứng dụng công nghệ loadcell thương mại hóa rộng rãi so với cân thơng thường - Sử dụng wifi để quản lí từ xa - Phần cứng thiết kế đơn giản, sử dụng số linh kiện tối thiểu, kết nối chân đáp ứng nhu cầu phát triển đề tài sau Trong suốt trình làm đồ án, em biết vận dụng kiến thức học, kết hợp với việc tìm hiểu tra cứu thêm kiến thức bên giúp em hiểu nhiều học Cách giải đưa toán làm để giải cố mà gặp phải Những kiến thức quan trọng giúp em hoàn thiện thân chuẩn bị cho công việc sau Thời gian làm đồ án không dài, nhờ giúp đỡ bảo đặc biệt Trương Thị Bích Liên hướng dẫn thầy cô Khoa Điện Tử giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên kiến 43 thức cịn có mặt hạn chế dẫn tới hệ thống chưa hồn thiện tối ưu mặt tính Rất mong nhận góp ý thầy bạn để em tối ưu đề tài Em xin chân thành cảm ơn! 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Trung Kiên – Phạm Văn Chiến – Nguyễn Văn Tùng [2014], Giáo trình vi điều khiển PIC, Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội [2] Các hệ thống tưới nước tự động https://sites.google.com/site/caitiennongnhiep/cong-nghe-tuoi-nhogiot/cach-lua-chon-he-thong-tuoi-nho-giot [3] Microchip, Datasheet PIC18F4520 https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39631E.pdf [4] Cảm biến LM35 https://hshop.vn/products/cam-bien-nhiet-do-lm35-2 [5] Cảm biến Hs1101 http://hotro.banlinhkien.vn/t/cam-bien-do-am-hs1101-cach-su-dung/120 [6] Cảm biến SHT10 https://nshopvn.com/product/cam-bien-nhiet-do-do-am-cjmcu-sht10-loaitot/ [7] Sensirion, Datasheet SHT10 https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/SHT1x_datasheet.pdf [8] Dallas, Datasheet Ds1307 https://www.sparkfun.com/datasheets/Components/DS1307.pdf [9] Khối hiển thị LCD https://toc.123doc.net/document/1411121-so-do-khoi-khoi-hien-thilcd.htm [10] Datasheet LM2576 http://entertech.vn/tin-tuc/huong-dan-su-dung-ic-nguon-lm2576/ [11] Giao thức I2C http://arduino.vn/bai-viet/1053-giao-tiep-i2c-voi-nhieu-module [12] http://dammedientu.vn/altium-designer-17-0-11-build-656-moi-nhatfull-crack-bid20-html/ 45 PHỤ LỤC #include typedef float float32_t; /* Kieu So Nguyen Co Dau */ typedef int1 bit; typedef signed int int8_t; typedef signed long int16_t; //typedef signed long long int32_t; /* Kieu So Nguyen Khong Dau */ typedef unsigned int uint8_t; typedef unsigned long uint16_t; //typedef unsigned long long uint32_t; char message1[] = "Temp = 00.0 C "; char message2[] = "RH=00.0% "; char timerout[] ="TIME OUT"; char errorss[]= "ERROR"; char sensor[] = "no senor"; char nores[] = "not response"; char humidity[] = " "; char wattering[] = "wattering"; short Time_out; unsigned int8 T_byte1, T_byte2, RH_byte1, RH_byte2, CheckSum ; int8 RDATA; int8 TDATA; //#INT_RDA uint16_t ADC_ReadValue(uint8_t Chanel) { set_adc_channel(0); delay_us(20); return read_adc(); } uint16_t ADC_ReadValue1(uint8_t Chanel) { set_adc_channel(1); delay_us(20); return read_adc(); } void start_signal(){ output_drive(DHT11_PIN); // configure connection pin as output output_low(DHT11_PIN); // connection pin output low delay_ms(25); output_high(DHT11_PIN); // connection pin output high delay_us(30); output_float(DHT11_PIN); // configure connection pin as input } short check_response(){ delay_us(40); if(!input(DHT11_PIN)){ // read and test if connection pin is low delay_us(80); if(input(DHT11_PIN)){ // read and test if connection pin is high delay_us(50); return 1; } } } unsigned int8 Read_Data(){ unsigned int8 i, k, _data = 0; duration if(Time_out) break; // k is used to count bit reading for(i = 0; i < 8; i++){ k = 0; while(!input(DHT11_PIN)){ // Wait until DHT11 pin get raised k++; if(k > 100){ Time_out = 1; break; } delay_us(1); } delay_us(30); if(!input(DHT11_PIN)) bit_clear(_data, (7 - i)); // Clear bit (7 - i) else{ bit_set(_data, (7 - i)); // Set bit (7 - i) while(input(DHT11_PIN)){ k++; if(k > 100){ Time_out = 1; break; } delay_us(1);} } // Wait until DHT11 pin goes low } return _data; } void main() { int humidityvalue; //output_low(PIN_C2); //set_tris_C(0x00); output_float(PIN_E0); //Set RD0 as Input Pin output_float(PIN_E1); //Set RD0 as Input Pin output_float(PIN_B0); //Set RD0 as Input Pin output_float(PIN_B1); //Set RD0 as Input Pin output_float(PIN_B2); //Set RD0 as Input Pin output_float(PIN_B3); //Set RD0 as Input Pin //OR set_tris_x(0b00000001) output_low(PIN_C2); lcd_init(); lcd_putchar('\f'); delay_ms(1000); while(TRUE){ // Initialize LCD module // LCD clear //PUTC('9'); if(kbhit()) { RDATA=getch(); if(RDATA=='1'){ //PUTC('9'); lcd_puts( wattering); output_high(PIN_C2); //LED ON } if(RDATA=='0'){ //PUTC('9'); //lcd_puts( wattering); output_low(PIN_C2); //LED ON } } /* if(input_state(PIN_E0) == 0) {lcd_gotoxy(0, 0); lcd_puts( wattering); output_high(PIN_C2); //LED ON delay_ms(2000); //2 Second Delay output_low(PIN_C2); //LED OFF delay_ms(2000); } */ if(input_state(PIN_E1) == 1) { output_high(PIN_C1); //LED ON } else{ output_low(PIN_C1); //LED ON } if(input_state(PIN_B0) == 0) { output_high(PIN_C1); //LED ON } if(input_state(PIN_B1) == 0) { output_low(PIN_C1); //LED ON } if(input_state(PIN_B2) == 0) { output_high(PIN_C2); //LED ON } if(input_state(PIN_B3) == 0) { output_low(PIN_C2); //LED ON } Time_out = 0; Start_signal(); if(check_response()){ // If there is a response from sensor RH_byte1 = Read_Data(); // read RH byte1 RH_byte2 = Read_Data(); // read RH byte2 T_byte1 = Read_Data(); // read T byte1 T_byte2 = Read_Data(); // read T byte2 Checksum = Read_Data(); // read checksum message1[7] = T_Byte1/10 + 48; message1[8] = T_Byte1%10 + 48; message1[10] = T_Byte2/10 + 48; message2[3] = RH_Byte1/10 + 48; message2[4] = RH_Byte1%10 + 48; message2[6] = RH_Byte2/10 + 48; message1[11] = 223; lcd_gotoxy(0, 0); // Degree symbol // Go to column row lcd_puts( message1); lcd_gotoxy(0, 1); lcd_puts ( message2); // Go to column row lcd_gotoxy(10, 1); lcd_puts ( humidity); delay_ms(1000); } } } // Go to column row ... người Mọi hệ thống tưới nhỏ giọt, phun mưa, tưới cảnh quan, sân vườn áp dụng tưới tự động thống tưới tự động thông qua thiết bị điện tử hẹn thiết bị khí khác Việc áp dụng hệ thống tưới tự động làm... nghiên cứu trước tưới tiêu trồng cách tự động 1.3.1 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... kế, lắp đặt, đến vận hành hệ thống tưới tự động 8 Hình Hệ thống tưới nước phun xương [2] - Tưới nhỏ giọt: Tưới nhỏ giọt hệ thống tưới nước đưa nước đến gốc cây, nước tưới trực tiếp lên bề mặt