Thiết kế và thi công mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ IOT

- Lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát trên điện thoại chạy hệ điều hành - Thi công mô hình nhà trồng nấm.. Vì vậy, nhóm thực hiện đồ án với mong muốn đưa ứng dụng công nghệ IoT này v

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH

NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

GVHD: Trương Ngọc Anh SVTT: Thổ Văn Dũng MSSV: 14141381

Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2019

SKL 0 0 5 6 3 3

Tp HCM, ngày 8 tháng 01 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1 Các số liệu ban đầu:

 Chọn nấm rơm là đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu tài liệu liên quan tới kỹ thuật và quy trình trồng nấm rơm trong nhà

 Tham khảo các mô hình trong thực tế, từ các đề tài nghiên cứu trước

- Nhà trồng nấm tại huyện Bình Chánh Tp Hồ Chí Minh (Ấp 6, Vĩnh Lộc

A, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh.)

 Thiết kế mô hình nhà trồng nấm có kích thước (Dài x Rộng x Cao) là 100 x

50 x 50cm bằng thanh ray, tấm nhựa Mica và lưới lang để làm mái che

2 Nội dung thực hiện:

 Nội dung 1: Nghiên cứu các mô hình thực tế, tìm giải pháp phù hợp với yêu

cầu đặt ra

 Nội dung 2: Thiết kế hệ thống, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển cho nhà trồng nấm

 Nội dung 3:

- Xây dựng hệ thống IOT sử dụng giao thức MQTT Kết nối điều khiển và

thu thập dữ liệu từ xa

- Thực hiện giao diện giám sát nhà trồng nấm trên nền web

- Thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát nhà trồng nấm trên nền tảng hệ

điều hành Android

 Nội dung 4: Thi công mô hình nhà trồng nấm

 Nội dung 5: Chạy thử nghiệm hệ thống – cân chỉnh hoạt động của hệ thống theo yêu cầu đã đề ra

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

II NHIỆM VỤ

Họ tên sinh viên: Thổ Văn Dũng MSSV: 14141381

Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 141

I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 3/10/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 8/01/2019

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Trương Ngọc Anh

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp HCM, ngày 8 tháng 1 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Thổ Văn Dũng Lớp: 14141DT2A MSSV: 14141381

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

GVHD

1

(01/10-07/10)

- Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc

- Nghiên cứu board Arduino UNO R3

- Nghiên cứu board ESP32

- Tìm hiểu và lựa chọn các cảm biến sử

- Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống

- Thiết kế sơ đồ khối cho bộ điều khiển

- Thi công mô hình nhà trồng nấm

- Lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát trên điện thoại chạy hệ điều hành

- Thi công mô hình nhà trồng nấm

- Lập trình ứng dụng điều khiển, giám sát trên điện thoại chạy hệ điều hành

Android

7

(12/11-18/11)

- Thực hiện chương trình điều khiển cho

bộ điều khiển trung tâm.,

- Thực hiện chương trình điều khiển cho bộ điều khiển Slave

- Tiến hành chạy thử nghiệm

- Cân chỉnh hệ thống điều khiển, giám sát nhà trồng nấm theo yêu cầu đặt ra

(03/11-09/12)

- Viết báo cáo

11

(10/12-16/12)

- Hoàn thiện mô hình, chạy thử và sửa lỗi

- Viết báo cáo

15

(07/01-13/01)

- Nộp báo cáo đồ án tốt nghiệp

- Thực hiện Slide báo cáo

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ và tên)

Tôi Thổ Văn Dũng cam đoan đề tài này là công trình do bản thân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS.Trương Ngọc Anh Các kết quả công bố trong đề tài là trung thực và không sao chép từ tài liệu hay công trình nào khác

Người thực hiện đề tài Thổ Văn Dũng

Trong thời gian thực hiện đề tài, các thành viên trong nhóm đã không ngừng

nỗ lực hoàn thành đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT”, để có thể đạt được thành quả trên ngoài

sự cố gắng của từng thành viên trong nhóm còn có sự giúp đỡ của gia đình, các quý thầy cô và bạn bè Những người thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Thầy Trương Ngọc Anh là người trực tiếp hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện Cảm ơn Thầy đã giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ trợ các thiết bị và góp ý đưa ra hướng giải quyết mỗi khi nhóm gặp khó khăn

Bên cạnh đó, những người thực hiện cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy

cô trong khoa Điện - Điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để hoàn thành đề tài này

Cảm ơn gia đình đã động viên và luôn luôn bên cạnh trong những lúc khó khăn nhất

Xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đã cùng đồng hành trong quá trình học tập, đã cùng cố gắng, cùng giúp đỡ nhau, cùng nhau tạo động lực để nhóm có thể hoàn thành tốt đề tài này

Xin chân thành cảm ơn!

Những người thực hiện:

Thổ Văn Dũng

Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng cao thì việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày càng cần thiết Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời

sống, quản lý thông tin

Nước ta là một đất nước nông nghiệp, tuy nhiên trong nhiều năm quy mô cũng như chất lượng và sản lượng nông nghiệp của nước ta luôn thấp hơn so với các nước khác mà nguyên nhân chính là việc công nghệ sản xuất của nước ta quá lạc hậu, chủ yếu dựa vào tay chân Do đó, IoT đã và đang dẫn đầu trong việc cải thiện chất lượng cũng như năng suất nuôi trồng nông nghiệp nước ta hiện nay Tất cả đều được điều khiển hoàn toàn tự động và áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào quy trình giám sát và sản xuất Việc sử dụng công nghệ ứng dụng IoT này giúp chúng ta

có thể tiết kiệm nhân lực, tăng độ chính xác trong giám sát và điều khiển môi trường nhầm nâng cao chất lượng sản phẩm

Với mục đích muốn tiếp cận với các công nghệ đang phát triển trên Vì vậy, nhóm thực hiện đồ án với mong muốn đưa ứng dụng công nghệ IoT này vào mô hình nhà trồng nấm để điều khiển, giám sát bằng máy tính, điện thoại thông qua

Internet trong đó bao gồm:

 Hệ thống chính là điều khiển nhà trồng nấm bằng khối điều khiển trung tâm Master Sau đó, dữ liệu cảm biến, trạng thái hoạt động của các thiết bị sẽ được gửi lên Internet Hệ thống có 2 chế độ hoạt động là Auto và Manual Ở chế độ Auto cho phép người dùng cài đặt các thông giới hạn của môi trường, từ đó các thiết bị sẽ hoạt động theo các thông số mà môi trường đo đạc được còn ở chế độ Manual người dùng có thể điều khiển các thiết bị một cách chủ động, bật tắt các thiết bị tùy ý mà không cần phụ thuộc vào các điều kiện của môi trường

 Chế độ hoạt động trên web thông qua Internet thì phần cứng sẽ chuyển đổi chế độ hoạt động theo mô hình sử dụng ESP32 là cầu nối trung gian để nhận và gửi

dữ liệu cho khối Slave để điều khiển các thiết bị trong nhà trồng

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv

LỜI CAM ĐOAN vii

LỜI CẢM ƠN viii

TÓM TẮT ix

MỤC LỤC x

DANH SÁCH HÌNH xiii

DANH SÁCH BẢNG xvi

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 GIỚI HẠN 3

1.5 BỐ CỤC 3

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM 5

2.1.1 Giới thiệu về nấm rơm 5

2.1.2 Đặc điểm sinh học của nấm rơm 5

2.1.3 Các giai đoạn phát triển của nấm rơm 6

2.1.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm rơm 6

2.1.5 Điều kiện môi trường làm việc cho nhà trồng nấm rơm theo từng giai đoạn 7

2.2 QUY TRÌNH TRỒNG NẤM RƠM 8

2.2.1 Thời vụ trồng nấm 8

2.2.2 Chuẩn bị rơm cho việc trồng nấm 8

2.2.3 Chọn meo nấm 8

2.2.4 Chăm sóc mô nấm 8

2.2.5 Giới thiệu giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm 9

2.2.6 Giới thiệu giải pháp điều khiển thông số môi trường trong nhà trồng nấm 9

2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 14

2.3.1 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT22 15

2.3.4 IC thời gian thực DS3231 21

2.3.5 Vi điều khiển 22

2.3.6 Module Lora 26

2.3.7 Vi điều khiển 29

2.3.8 Thiết bị 30

2.4 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 32

2.4.1 Chuẩn giao tiếp I2C 32

2.4.2 Chuẩn giao tiếp one -wire 35

2.4.3 Chuẩn giao tiếp SPI 36

2.5 TỔNG QUAN VỀ IOT 38

2.6 TỔNG QUAN VỀ MQTT 39

2.6.1 Tìm hiểu giao thức MQTT 39

Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 41

3.1 GIỚI THIỆU 41

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 41

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 41

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 43

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 54

Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 56

4.1 GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH TRỒNG NẤM 56

4.1.1 Quá trình trồng nấm rơm tại nhà 56

4.1.2 Quá trình trồng nấm rơm ngoài trời 60

4.2 THI CÔNG MẠCH 63

4.2.1 Thi công mạch điều khiển trung tâm 63

4.2.2 Thi công mạch đo lường Slave 65

4.2.3 Lắp ráp và kiểm tra 66

4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 68

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 68

4.4.1 Lưu đồ giải thuật 68

4.4.1 Phần mềm lập trình 82

4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 89

4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 92

4.5.3 Hướng dẫn sử dụng điều khiển hệ thống trên điện thoại Android 92

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 94

5.1 KẾT QUẢ 94

5.1.1 Giao diện app điều khiển trên điện thoại Android 98

5.1.2 Web Server 103

5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ 104

Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 105

6.1 KẾT LUẬN 105

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO 107

PHỤ LỤC 108

Hình 2 1 Giới thiệu về nấm 5

Hình 2 2 Quả thể của nấm rơm 6

Hình 2 3 Cấu tạo của nấm rơm 6

Hình 2 4 Chu trình sống của nấm rơm 6

Hình 2 5 Các giai đoạn phát triển của nấm 6

Hình 2 6 Cảm biến DHT22 15

Hình 2 7 Sơ đồ kết nối DHT22 với vi xử lý 16

Hình 2 8 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý 16

Hình 2 9 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý 18

Hình 2 10 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý 18

Hình 2 11 Cảm biến ánh sáng BH1750 19

Hình 2 12 Màn hình thực tế LCD 20

Hình 2 13 Module thời gian thực DS3231 22

Hình 2 14 Board Arduino Uno R3 23

Hình 2 15 Khối điều khiển trung tâm sử dụng ESP32 25

Hình 2 16 Khối truyền nhấn dữ liệu Lora Ra-02 27

Hình 2 17 Sơ đồ chân Lora Ra-02 28

Hình 2 18 IC ổn áp 7805 29

Hình 2 19 IC LM1117 29

Hình 2 20 Hình ảnh thực tế đèn sưởi 30

Hình 2 21 Hình ảnh thực tế quạt 30

Hình 2 22 Hình ảnh thực phun sương 31

Hình 2 23 Nguồn tổ ong 32

Hình 2 24 Sơ đồ kết nối các thiết bị trên bus I2C 33

Hình 2 25 Quá trình truyền nhận dữ liệu theo chuẩn I2C 33

Hình 2 26 Trình tự truyền bit trên đường truyền I2C 34

Hình 2 27 Truyền dữ liệu trong giao tiếp I2C 34

Hình 2 28 Giao tiếp One – Wire 35

Hình 2 29 Giao tiếp One – Wire 35

Hình 2 30 Giao tiếp SPI 36

Hình 2 31 Truyền dữ liệu trong giao tiếp SPI 37

Hình 2 32 Tổng quan về hệ thống IoT 38

Hình 2 33 Mô hình publish/ subscribe 40

Hình 3 1 Sơ đồ khối hệ thống 41

Hình 3 2 Sơ đồ khối điều khiển trung tâm 42

Hình 3 3 Sơ đồ khối Slave 42

Hình 3 4 Khối điều khiển trung tâm sử dụng ESP32 44

Hình 3 5 Sơ đồ Pin trên ESP32 44

Hình 3 6 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm ESP32 45

Hình 3 7 Sơ đồ nguyên lý module thời gian thực DS3231 45

Hình 3 8 Lora Ra-02 46

Hình 3 9 Sơ đồ nguyên lý Lora Ra-02 46

Hình 3 10 Sơ đồ nguyên lý LCD 16x4 47

Hình 3 11 Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn 48

Hình 3 12 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn của Master 49

Hình 3 15 Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 51

Hình 3 16 Relay XH3FF-12VDC 52

Hình 3 17 Sơ đồ nguyên lý relay 52

Hình 3 18 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn của Slave 53

Hình 3 19 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch trung tâm Master 54

Hình 3 20 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Slave 55

Hình 4 1 Khâu chuẩn bị 56

Hình 4 2 Cách trồng nấm rơm nhà 57

Hình 4 3 Nấm được trùm trong bao nylong 58

Hình 4 4 Nấm được để trong nhà trồng 58

Hình 4 5 Xuất hiện đinh ghim 59

Hình 4 6 Nấm con dạng màu trắng trên bề mặt 59

Hình 4 7 Nấm phát triển sao vài giờ đồng hồ 60

Hình 4 8 Nấm sau khi phát triển thành ô dù nhìn ở dưới rổ 60

Hình 4 9 Rơm được trồng ở ngoài trời 61

Hình 4 10 Xuất hiện đinh ghim 61

Hình 4 11 Nấm mọc thành ô dù 62

Hình 4 12 Nấm có hình dạng chết 62

Hình 4 13 Bản vẽ thiết kế PCB layout mạch điều khiển trung tâm 63

Hình 4 14 Mạch 3D mạch điều khiển trung tâm 63

Hình 4 15 Bản vẽ thiết kế PCB khối đo lường Slave 65

Hình 4 16 Sơ đồ bố trí linh kiện khối đo lường Slave 65

Hình 4 17 Mô hình thi công thử nghiệm mạch Slave 67

Hình 4 18 Mô hình thi công thử nghiệm mạch Master 67

Hình 4 19 Mô hình chi tiết hệ thống 68

Hình 4 20 Lưu đồ giải thuật chính khối đo lường Slave 70

Hình 4 21 Lưu đồ quá trình truyền dữ liệu Lora-Ra-02

Hình 4 22 Lưu đồ quá trình nhận dữ liệu Lora-Ra-02 84

Hình 4 23 Lưu đồ giải thuật chính khối điều khiển trung tâm 86

Hình 4 24 Lưu đồ truyền nhận dữ liệu lên MQTT 88

Hình 4 25 Lưu đồ chính điều khiển bằng điện thoại 89

Hình 4 26 Lưu đồ giải thuật chính khối Web 90

Hình 4 27 Bắt đầu cài đặt phần mềm 91

Hình 4 28 Chọn nội dung cần cài đặt 92

Hình 4 29 Hộp thoại khởi động phần mềm lần đầu tiên 92

Hình 4 30 Hộp thoại tạo project mới 93

Hình 4 31 Lựa chọn thiết bị sẽ chạy ứng dụng chuẩn bị viết 93

Hình 4 32 Chọn loại Activity 94

Hình 4 33 Màn hình làm việc của Android Studio 94

Hình 4 34 Vùng cấu trúc hệ thống tin trong một project 95

Hình 4 37 Cửa sổ phần mềm Xampp 97

Hình 4 38 Giao diện trang quản trị phpMyadmin 97

Hình 4 39 Các bước tạo database 98

Hình 4 40 Giao diện Arduino IDE với project mới 99

Hình 4 41 Biên dịch thành công 100

Hình 5 1 Mạch đo lường đang hoạt động cho một nhà trồng 104

Hình 5 2 Mạch điều khiển trung tâm Master 104

Hình 5 3 Màn hình trạng thái bật/tắt thiết bị nhà trồng một 105

Hình 5 4 Màn hình trạng thái bật/tắt thiết bị nhà trồng hai 105

Hình 5 5 Màn hình điều khiển chế độ Auto nhà trồng một 105

Hình 5 6 Màn hình điều khiển chế độ Manual nhà trồng hai 106

Hình 5 7 Mạch hoạt động toàn bộ 106

Hình 5 8 Mô hình chi tiết hệ thống 107

Hình 5 9 Giao diện đăng nhập trên điện thoại 107

Hình 5 10 Thông báo lỗi đăng nhập 108

Hình 5 11 Màn hình giám sát chính 108

Hình 5 12 Màn hình giám sát nhà trồng 1 109

Hình 5 13 Màn hình giám sát nhà trồng 2 109

Hình 5 14 Màn hình điều khiển chi tiết 110

Hình 5 15 Cài đặt giá trị chế độ Auto 111

Hình 5 16 Điều khiển thiết bị ở chế độ Manual 111

Hình 5 17 Màn hình giám sát web server 112

Hình 5 18 Các database đã tạo 112

Bảng 2 1 Thông số môi trường làm việc trong nhà trồng nấm rơm 8

Bảng 2 2 Giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm 9

Bảng 2 3 Giải pháp tăng nhiệt độ trong nhà trồng 10

Bảng 2 4 Giải pháp giảm nhiệt độ trong nhà trồng 11

Bảng 2 5 Giải pháp tăng độ ẩm không khí trong nhà trồng 12

Bảng 2 6 Giải pháp giảm độ ẩm không khí trong nhà trồng 13

Bảng 2 7 Giải pháp tăng cường độ ánh sáng 13

Bảng 2 8 Giải pháp giảm cường độ ánh sáng 14

Bảng 2 9 Cấu tạo và chức năng các chân của cảm biến DHT22 16

Bảng 2 10 Chức năng các chân của LCD 20

Bảng 2 11 Thông số của Mạch Arduino UNO R3 24

Bảng 2 12 Thông số kỹ thuật module Lora RA-02 27

Bảng 2 13 Mô tả chân và các chức năng 28

Bảng 3 1 Thông số điện áp và dòng tiêu thụ trong mạch master 48

Bảng 3 2 Thông số điện áp và dòng tiêu thụ trong mạch Slave 53

Bảng 4 1 Danh sách các linh kiện khối đo 64

Bảng 4 2 Danh sách các linh kiện mạch trung tâm 66

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trước đây, nấm được trồng ngoài trời, do đó sản lượng nấm phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết và chỉ trồng được theo mùa [1] Vài năm gần đây, xu hướng chuyển từ hình thức trồng nấm ngoài trời sang trồng trong nhà Cách làm này có thể kiểm soát các điều kiện phát triển của nấm như nhiệt độ, độ ẩm và năng suất, chất lượng ổn định hơn Nhưng việc trồng nấm ở một số cơ sở, hộ gia đình trồng nấm trong nhà còn nhiều hạn chế phụ thuộc nhiều vào yếu tố con người, ứng dụng khoa học kỹ thuật [2], đặc biệt là tự động hóa còn hạn chế

Trên cở sở và yêu cầu từ thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của phát triển nông nghiệp công nghệ cao, cộng với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử Phát triển kỹ thuật điều khiển

tự động từ khoảng cách xa trong nông nghiệp đang là xu thế phát triển nông nghiệp cao nói chung và nhà kính tự động nói riêng [3] Nhóm đề xuất đề tài “THIẾT KẾ

VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT”

Lấy lý do từ nhu cầu thực tế, cũng như một số đề tài đã được nghiên cứu và thực hiện từ trước [4], với sự hướng dẫn của thầy ThS Trương Ngọc Anh, nhóm đã quyết định kế thừa và mở rộng thêm đề tài đồng thời lên kế hoạch thi công và thiết

kế mô hình nhà trồng nấm với mục đích nghiên cứu, học hỏi, sâu hơn và phát huy những điểm ưu việt, cải thiện những điểm chưa thực sự tốt của các đề tài từ trước

1.2 MỤC TIÊU

Đề tài hướng đến thực hiện mô hình giám sát và điều khiển các thông số hoạt động của nhà trồng nấm rơm theo mô hình IOT Các thông số cần điều khiển và giám sát bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đây là những thông số quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm Mô hình IOT mà đề tài xây dựng bao gồm 2 bộ Slave có nhiệm vụ thu thập các thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng từ 2 phòng trồng nấm rơm và truyền các thông số này về bộ điều khiển trung tâm Từ đó các thông số này sẽ được bộ điều khiển trung tâm truyền lên Server Người dùng có thể theo dõi các thông số này và ra lệnh điều khiển

 Board Arduino Uno R3: Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu chuẩn sử dụng vi điều khiển ATmega328

 IC thời gian thực - DS3231: IC thời gian thực của hãng Maxim Integrated DS3231 được tích hợp bộ dao động nội bên trong độ chính xác cao

 Module LoRa RA-02 SX1278: Module thu phát sóng RF ở tần số 433Mhz theo chuẩn LoRa Sản phẩm được phát triển trên nền IC SX1278 của Semtech

 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22: Là cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm với thành phần chính là 1 cảm biến đo độ ẩm dạng điện dung và 1 cảm biến đo nhiệt độ Giao diện truyền nhận dữ liệu theo chuẩn 1-wire

 Cảm biến cường độ ánh sáng - BH1750: cảm biến đo cường độ ánh sáng theo đơn vị Lux Bên trong được tích hợp sẵn bộ ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị trả về là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng đo được Giao diện truyền nhận dữ liệu theo chuẩn giao tiếp I2C

 NỘI DUNG 3: Thiết kế hệ thống, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình

 NỘI DUNG 4: Thực hiện giao diện giám sát thông số trên nền Web

trên hệ điều hành Android

 NỘI DUNG 6: Thi công mô hình thực tế

 NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống

 NỘI DUNG 7: Cân chỉnh hệ thống

 NỘI DUNG 8: Viết tài liệu báo cáo đồ án tốt nghiệp

 NỘI DUNG 9: Bảo vệ đồ án tốt nghiệp

1.4 GIỚI HẠN

 Chọn nấm rơm là đối tượng nghiên cứu

 Thiết kế mô hình nhà có kích thước (DàixRộngxCao) 100cm x 50cm x50cm

 Sử dụng đèn sưởi halogen 12VDC tăng ánh sáng, nhiệt độ giảm độ ẩm cho nhà trồng

 Sử dụng phun sương 24VDC tăng độ ẩm, giảm nhiệt độ cho nhà trồng

 Sử dụng quạt thông gió 12VDC giảm nhiệt độ, độ ẩm cho nhà trồng

1.5 BỐ CỤC

Đề tài mô hình trồng nấm ứng dụng cộng nghệ ứng dụng IOT được thực hiện chia thành các chương sau:

 Chương 1: Tổng Quan

 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

Với đề tài thiết kế và thi công mô hình trồng nấm ứng dụng công nghệ IOT thì bố cục đồ án như sau:

 Chương 1: Tổng Quan

Chương này trình bày và đặt vấn đề dẫn nhập lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

Trong chương này giới thiệu về các loại nấm, cách trồng nấm và cách thu hoạch nấm Trình bày sơ lược về các mô-đun được sử dụng về phần cứng, tài nguyên, phần mềm cũng như khả năng giao tiếp, kết nối giữa các thiết bị

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán

Từ các yêu cầu cũng như nhiệm vụ của đề tài nhóm đã hệ thống thành sơ đồ khối

Thiết kế phần cứng: dựa trên sơ đồ khối tiến hành thiết kế kết nối các

mô-đun lại với nhau tạo thành một hệ thống đáp ứng yêu cầu đề ra

 Chương 4: Thi Công Hệ Thống

- Thiết kế: Trình bày lưu đồ thuật toán để giải quyết các yêu cầu đã được đặt

ra, tối ưu hiệu quả hoạt động

- Từ các sơ đồ nguyên lý thiết kế, sơ đồ mạch in cũng như sơ đồ bố trí linh kiện Tiến hành thi công bao gồm thi công các board mạch, cho đến kết nối

các mô-đun trong hệ thống lại với nhau và cuối cùng là đóng gói

 Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá

Tiến hành lắp ráp mạch thực tế chạy thử nghiệm để quan sát được độ chính xác cũng như ổn định của hệ thống

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển

- Trình bày kết quả, cũng như ưu, nhược điểm còn mắc phải và giải pháp

- Đưa ra hướng phát triển và khả năng áp dụng thực tế

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM

2.1.1 Giới thiệu về nấm rơm

Nấm rơm là một trong những loại nấm ăn được sử dụng rất rộng rãi làm thực phẩm dược liệu, có giá trị dinh dưỡng với hàm lượng đạm cao, đầy đủ các acid amin thiết yếu, ít chất béo Đồng thời còn bào chế thành thuốc để chữa bệnh cho

những người bị hạ huyết áp, chống các loại u bướu, tiểu đường, ung thư, suy nhược

cơ thể, trí nhớ giảm sút và các bệnh lý mạch vành tim, được sử dụng rộng rãi Nấm rơm có nhiều lợi ích và tốt cho sức khỏe con người, tuy nhiên ta cũng cần hiểu rõ vai trò, thành phần và sự phân loại nấm trong tự nhiên để đem lại hiệu quả mong muốn và tốt nhất

Chúng ta chỉ thường nhìn thấy được một phần của cây nấm dạng tựa như quả

của cây, có cấu tạo gồm thân và có một cái mũ Còn phần chủ yếu của cây nấm nằm

ở dưới lòng đất hoặc trong thân gỗ - nơi cây nấm mọc lên là một hệ thống những sợi gọi là sợi nấm

Hình 2 1 Giới thiệu về nấm

Loài nấm thông dụng được biết đến nhiều như: Nấm Rơm, Nấm Bào Ngư,

Nấm Mèo, Nấm Linh Chi…vv

2.1.2 Đặc điểm sinh học của nấm rơm

a Đặc điểm hình thái của nấm rơm

- Nấm thường mọc trên rơm rạ mục nên có tên thông dụng là nấm rơm

- Nấm rơm là loại nấm ưa nhiệt, nên nấm được trồng chủ yếu vào mùa nắng nóng

- Nấm rơm là một loại nấm ăn rất ngon và giàu chất dinh dưỡng

Hình 2 2 Quả thể của nấm rơm

Nấm rơm có cấu tạo gồm các phần: mũ nấm, phiến nấm, cuống nấm, bao nấm, sợi nấm

1 Mũ nấm 2.Phiến nấm

3.Cuống nấm 4.Bao nấm 5.Sợi nấm

Hình 2 3 Cấu tạo của nấm rơm

b Chu trình sống của nấm rơm

Quả thể nấm rơm được hình thành qua các giai đoạn theo hình 2.4 như sau:

Hình 2 4 Chu trình sống của nấm rơm

Quá trình phát triển của nấm rơm được hình thành như sau:

1 Hình nút

2 Qủa trứng

3 Hình chuông

4 Nở ô dù

Hình 2 5 Các giai đoạn phát triển của nấm

c Các nguồn dinh dưỡng cho nấm rơm

 Chất đường

Trong quá trình sống, nấm rơm cần nguồn đường rất lớn, đường là thành

phần chính để cấu trúc nên sợi nấm và quả thể nấm rơm Các loại đường đơn giản

như: đường glucozơ, đường saccarozơ (đường mía)

 Chất đạm

Chất đạm là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu được trong quá trình sống

của nấm rơm Trong quá trình nuôi trồng nấm rơm, chúng ta thường bổ sung nguồn

đạm dưới dạng các hợp chất vô cơ vì đơn giản dễ bổ sung, dễ mua ngoài thị trường,

giá thành rẻ như: urê, sunphat amon, diamond phospha

 Nước

Nước là thành phần cơ bản trong tế bào sợi nấm và quả thể nấm, thường

chiếm 80 – 90% trọng lượng quả thể nấm Do vậy trong quá trình trồng nấm rơm

cần cung cấp đủ nhu cầu nước cho nấm sinh trưởng và phát triển

2.1.3 Các giai đoạn phát triển của nấm rơm

Nấm rơm phát triển qua 2 giai đoạn chính:

- Giai đoạn ủ tơ (khoảng 7 – 8 ngày)

- Giai đoạn ra quả thể (khoảng 3 - 4 ngày)

Mỗi giai đoạn trồng nấm rơm cần điều kiện môi trường nhà trồng khác nhau

Để có giải pháp điều khiển thông số môi trường nhà trồng, trước hết cần nghiên cứu

các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm

trong từng giai đoạn

2.1.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm rơm

Nấm rơm chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: Nhiệt độ, độ ẩm, độ PH của mô nấm, nguồn nước, địa điểm nuôi trồng, độ thông thoáng… Trong đó yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, không khí, ánh sáng của nhà trồng là khâu quan trọng nhất trong quá trình sản xuất, độ ẩm là yếu tố hàng đầu, vì độ ẩm giúp quá trình phân hủy rơm rạ thuận lợi từ

đó sẽ tạo nhiệt độ trong mô nấm Nếu độ ẩm dư, thừa nước nhiệt độ sẽ giảm, mô nấm

bị lạnh Nếu độ ẩm thiếu, mô bị khô nhiệt độ tăng làm ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm

+ Nhiệt độ dưới 30oC: sợi nấm sinh trưởng yếu

+ Nhiệt độ trên 45oC: sợi nấm sẽ phát triển chậm, thưa dần rồi chết

- Trong giai đoạn hình thành quả thể:

+ Nhiệt độ nhà trồng thích hợp là: 30 - 32 oC

+ Nhiệt độ từ 20 - 25oC: đinh ghim nấm bị chết sau 12 giờ

+ Nhiệt độ từ 25- 27oC: tai nấm dị hình

+ Nhiệt độ trên 40oC: nấm phát triển nhanh và mau bung dù

+ Nhiệt độ dưới 15 oC hoặc trên 45oC: quả thể không hình thành

b Độ ẩm

Độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của hệ sợi và hình thành quả thể của nấm rơm

- Trong giai đoạn ủ tơ:

+ Độ ẩm cơ chất thích hợp cho sợi nấm sinh trưởng: 70 – 75%

+ Độ ẩm không khí thích hợp: 70 – 80%

- Giai đoạn hình thành quả thể:

+ Độ ẩm không khí thích hợp là: 85 – 95%

+ Độ ẩm không khí dưới hơn 60% hoặc trên 95%: gây chết toàn bộ đinh ghim, quả thể nấm do bị mất nước hoặc thối rữa.

c Điều kiện ánh sáng

Ánh sáng là yếu tố kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển của cây nấm Trong quá trình nuôi trồng, tùy từng giai đoạn chúng ta cần cung cấp lượng ánh sáng thích hợp

- Trong giai đoạn ủ tơ nấm rơm: nấm rơm không cần ánh sáng, nếu cường độ ánh sáng cao có thể làm chậm các quá trình sinh trưởng và gây chết sợi nấm

- Trong giai đoạn hình thành quả thể nấm rơm: nấm cần ánh sáng khuếch tán nhằm kích thích sự hình thành và phát triển của quả thể và đồng thời điều chỉnh màu sắc của quả thể nấm

d Độ thông thoáng

Độ thông thoáng phản ánh lượng oxy trong môi trường không khí Trong giai đoạn hình thành quả thể cần độ thông thoáng cao hơn giai đoạn nuôi sợi

Quả thể nấm càng lớn yêu cầu độ thông thoáng càng cao, do cần nhiều oxy cho quá trình hô hấp

e Độ pH

PH cơ chất thích hợp cho sợi nấm sinh trưởng và phát triển là pH trung tính khoảng 7,0 – 7,5 Khi pH cơ chất ngả sang độ chua (pH < 6) hoặc chuyển sang kiềm (pH > 9) sợi sinh trưởng yếu, quả thể nấm rơm không hình thành

2.1.5 Điều kiện môi trường làm việc cho nhà trồng nấm rơm theo từng giai đoạn

Từ các thông số môi trường đã nghiên cứu, dưới đây là bảng tóm tắt các thông

số môi trường thích hợp của nhà trồng nấm rơm, đây cũng là những thông số mong muốn khi điều khiển:

Bảng 2 1 Thông số môi trường làm việc trong nhà trồng nấm rơm

Giai đoạn trồng nấm Nhiệt độ

(0C)

Độ ẩm không khí (% RH)

2.2.2 Chuẩn bị rơm cho việc trồng nấm

Rơm rạ được làm ướt trong nước vôi 3,5kg vôi hòa với 1.000 lít nước, vun đống, ủ 2-3 ngày đảo một lần Thời gian ủ kéo dài 4-6 ngày Nguyên liệu quá ướt cần trải rộng ra phơi trước khi đem trồng Rơm rạ đủ ướt khi vắt cọng rơm có nước chảy thành giọt là tốt nhất Nếu khô quá cần bổ sung thêm nước khi đảo đống ủ

Rơm đã đủ điều kiện để chất nấm phải đạt yêu cầu:

2.2.4 Chăm sóc mô nấm

Tùy thuộc địa điểm trồng trong nhà hay ngoài trời (sân bãi, dưới tán cây, đồng ruộng…) thì cách thức chăm sóc sẽ khác nhau

2.2.5 Giới thiệu giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm

Phương pháp đo lường thủ công nhà trồng nấm rơm có nhiều khuyết điểm: thiết bị đo sai số lớn, khó quan sát, phải vào tận trong nhà trồng để giám sát Trong mục này, đề tài sẽ giới thiệu một số giải pháp đo lường thông số

Sau đây, xin giới thiệu một số giải pháp đo thông số làm việc nhà trồng nấm

Bảng 2 2 Giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm

-Độ chính xác cao -Giá thành cao

-Phải di chuyển đo khắp các vị trí trong nhà trồng

Sử dụng đồng hồ kim -Giá thành rẻ -Sai số lớn

-Dễ hư hỏng

2.2.6 Giới thiệu giải pháp điều khiển thông số môi trường trong nhà trồng nấm

Phương pháp điều khiển và giám sát thủ công hiện tại tốn nhiều công sức, thời gian của người trồng nấm Sau đây, xin đề xuất một số phương pháp điều khiển nhà trồng nấm rơm qua các thiết bị

a Giải pháp điều khiển nhiệt độ trong nhà trồng

Khác với việc trồng nấm rơm ngoài trời, nấm rơm trồng trong nhà sẽ chịu ít ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ từ bên ngoài hơn Trên thực tế, có một số phương pháp

đã được áp dụng để giúp tăng hay giảm nhiệt độ trong nhà trồng Sau đây là một số phương pháp

Bảng 2 3 Giải pháp tăng nhiệt độ trong nhà trồng

Thắp đèn sưởi trong nhà

trồng

-An toàn

-Có thể hỗ trợ cung cấp thêm ánh sáng

-Ánh sáng quá mức có thể ảnh hưởng đến sinh

trưởng Cần che chắn để hạn chế ánh sáng trong nhà trồng

-Tốn kém chi phí điện năng

Dùng điện trở nhiệt kết

hợp với quạt thổi

-Tốc độ tăng nhiệt nhanh

-Nhiệt độ trong nhà đều

-Không có sự ảnh hưởng đến ánh sáng

-Có nguy cơ cháy cao

-Tốn chi phí điện

Dùng nồi hơi -Tăng nhiệt trong nhà

trồng khá nhanh

- Chi phí lớn, không phù hợp với trồng nấm kiểu hộ gia đình

Bảng 2 4 Giải pháp giảm nhiệt độ trong nhà trồng

Dùng bơm tưới mái

-Có thể dùng những nguồn nước sẵn có không cần xử lý cẩn thận như nước tưới

-Nhiệt độ thay đổi không hiệu quả, không thể giảm nhiệt quá sâu

-Tốn kém chi phí nước tưới

Phun sương trong nhà

trồng nấm

-Tốc độ giảm nhiệt nhanh

-Tiết kiệm chi phí nước tưới

-Có thể ảnh hưởng đến độ

ẩm, làm tăng độ ẩm nhà trồng quá cao

Mở cửa sổ nhà trồng nấm

-Phương pháp hiệu quả trong việc giảm ẩm và nhiệt độ, giúp cân bằng nhanh với môi trường ngoài

-Nếu không che đây cẩn thận sẽ bị ánh sáng trực tiếp vào mô nấm

-Dễ bị sâu hại xâm nhập

-Dễ bị gió lùa, mất ẩm

b Giải pháp điều khiển độ ẩm không khí trong nhà trồng

So với việc trồng nấm ngoài trời, việc điều khiển độ ẩm trong nhà trồng nấm khá đơn giản nhưng nếu thực hiện không cẩn thận sẽ tốn kém chi phí đầu tư hoặc có thể gây bệnh hại cho toàn bộ nhà trồng

Bảng 2 5 Giải pháp tăng độ ẩm không khí trong nhà trồng

Tưới phun sương trong

nhà

-Là phương pháp hiệu quả, tiết kiệm và tốt nhất

do là phương pháp nâng cao độ ẩm thông dụng

-Cần sử dụng loại bet phun và đi dây thích hợp

-Có thể làm giảm nhiệt độ nhà trồng nhanh chóng nếu không phối hợp các phương pháp khác

Bảng 2 6 Giải pháp giảm độ ẩm không khí trong nhà trồng

Lắp quạt hút -Tạo độ thoáng trong nhà

-Ánh sáng trực tiếp vào mô nấm

-Dễ bị sâu hại xâm nhập

-Dễ bị gió lùa

c Giải pháp điều khiển ánh sáng trong nhà trồng

Ánh sáng là yếu tố kích thích sự phát triển của nấm rơm ở giai đoạn ra quả thể Tuy nhiên, cường độ ánh sáng quá cao có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm ở giai đoạn ủ tơ

Bảng 2 7 Giải pháp tăng cường độ ánh sáng

Thắp đèn sưởi trong nhà

trồng

-An toàn

-Có thể hỗ cung cấp thêm ánh sáng

-Ánh sáng quá mức có thể ảnh hưởng đến sinh

trưởng

-Tốn kém chi phí điện năng

Bảng 2 8 Giải pháp giảm cường độ ánh sáng

Phủ nylon che chắn

-Hạn chế ánh sáng trực tiếp chiếu vào giàn trồng

-Cần đến bàn tay con người, không tự động hóa quá trình sản xuất

d Giới thiệu giải pháp giám sát thông số làm việc nhà trồng nấm rơm

Phương pháp giám sát nhà trồng nấm thủ công gây nhiều khó khăn cho người trồng nấm như: khó quan sát, cần đến tận nhà trồng để giám sát…

Có nhiều giải pháp giám sát thông số nhà trồng nấm tại chỗ và từ xa:

- Giám sát tại chỗ qua màn hình hiển thị

- Giám sát qua tin nhắn SMS

- Giám sát qua tin nhắn email

- Giám sát qua bluetooth

- Giám sát qua internet thông qua các đám mây như CloudMQTT, CloudHTTP…

Những phương pháp trên sẽ giúp người trồng dễ dàng giám sát được nhà trồng không chỉ tại chỗ mà có thể ở xa

2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG

Các thiết bị và chuẩn giao tiếp sử dụng trong đề tài bao gồm:

 Thiết bị đầu vào: cảm biến nhiệt độ-độ ẩm DHT22, cảm biến ánh sáng BH1750, nút nhấn điều khiển

 Thiết bị đầu ra: Màn hình LCD, quạt hút, đèn sưởi, phun sương, relay

 Thiết bị xử lý: Board DOIT ESP32 DEVKIT V1, Board Arduino Uno R3

 Chuẩn truyền dữ liệu: I2C, SPI, GPIO, 1-wire, LoRa

 Module thời gian thực: IC DS3231

 Thiết bị giao diện điều khiển và giám sát: Điện thoại Android, Web Server

2.3.1 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT22

Dựa trên bảng thông số về nhiệt độ và độ ẩm làm việc cho nhà trồng nấm rơm Nhóm đã đề ra yêu cầu kỹ thuật đối với cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho đề tài như sau:

- Dải đo nhiệt độ: 0 – 500C

- Dải đo độ ẩm: 0 – 100%

Dựa trên những tiêu chí đó Sau quá trình nghiên cứu và lựa chọn, nhóm đã quyết định sử dụng cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 cho đề tài

DHT22 là sản phẩm của hãng điện tử Aosong Electronic Thông số kỹ thuật được nhà sản xuất công bố như sau:

- Điện áp hoạt động: 3.3VDC – 6VDC

- Dải đo độ ẩm: 0% - 100% RH, sai số ±2%RH

- Dải đo nhiệt độ: -40°C ~ 80°C, sai số ±0.5°C

- Độ phân giải độ ẩm: 0.1%, nhiệt độ: 0.10C

- Độ phân giải nhiệt độ: 0.10C

- Chu kỳ cập nhật dữ liệu trung bình: 2s

- Giao diện truyền nhận dữ liệu: 1-wire

Cảm biến số nhiệt độ và độ ẩm DHT22 với độ ổn định cao, có khả năng hoạt động liên tục trong thời gian dài

Hình 2.6 Cảm biến DHT22

Bảng 2 9 Cấu tạo và chức năng các chân của cảm biến DHT22

- Sơ đồ kết nối vi xử lý:

Hình 2.7 Sơ đồ kết nối DHT22 với vi xử lý

Để có thể giao tiếp với DHT22 theo chuẩn 1 wire vi xử lý thực hiện theo 2 bước:

- Gửi tín hiệu muốn đo (Start) tới DHT22, sau đó DHT22 xác nhận lại

- Khi đã giao tiếp được với DHT22, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo được

Bước 1: Gửi tín hiệu Start

Hình 2.8 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý

- MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian >18ms Khi đó DHT22 sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm.

- MCU đưa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào

- Sau khoảng 20-40us, DHT22 sẽ kéo chân DATA xuống thấp Nếu >40us mà chân DATA ko được kéo xuống thấp nghĩa là ko giao tiếp được với DHT22

- Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó được DHT22 kéo nên cao trong 80us Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp được với DHT22 ko Nếu tín hiệu đo được DHT22 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT

Bước 2: đọc giá trị trên DHT22

DHT22 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte Trong đó:

- Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH%)

- Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%)

- Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC)

- Byte 4: giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC)

- Byte 5: kiểm tra tổng

Nếu Byte 5 = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo không có nghĩa

Đọc dữ liệu:

Sau khi giao tiếp được với DHT22, DHT22 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5 byte kết quả của Nhiệt độ và độ ẩm

- Bit 0:

Hình 2.9 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý

- Bit 1:

Hình 2 10 Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý

Sau khi tín hiệu được đưa về 0, ta đợi chân DATA của MCU được DHT22 kéo lên 1 Nếu chân DATA là 1 trong khoảng 26-28 us thì là 0, còn nếu tồn tại 70us

là 1 Do đó trong lập trình ta chân DATA kéo lên mức 1, sau đó delay 50us Nếu giá trị đo được là 0 thì ta đọc được bit 0, nếu giá trị đo được là 1 thì giá trị đo được

là 1 Cứ như thế ta đọc các bit tiếp theo

2.3.2 Cảm biến đo cường độ ánh sáng BH1750

Với tiêu chí nhận diện các dữ liệu ánh sáng xung quanh Có thể phát hiện nhiều

ở độ phân giải cao (1-65535 lx) Nhóm đề xuất sử dụng module BH1750

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị Lux là đơn vị dẫn xuất được tính cho công suất ánh sáng chiếu trên một

diện tích 1m2 Cảm biến có ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ xử lý hay tính toán nào thông qua giao tiếp I2C

Hình 2 11 Cảm biến ánh sáng BH1750

 Thông số kỹ thuật:

- Chuẩn kết nối I2C

- Độ phân giải cao (1 - 65535 lux)

- Tiêu hao nguồn ít

Với yêu cầu hiển thị các thông số của nhà trồng và các giá trị cài đặt với nhóm

 Nền xang dương, chữ màu trắng

Bảng 2 10 Chức năng các chân của LCD

Rs = 0: đọc dữ liệu

5 R/W Chọn thanh ghi đọc/viết dữ liệu R/w = 1: thanh ghi đọc

R/w = 0: thanh ghi viết

- Ưu điểm là cực kỳ chính xác với bộ dao động thạch anh nội có tính năng bù nhiệt

- So sánh với DS1302 thì DS3231 có nhiều ưu điểm hơn hẳn Với khả năng hoạt đồng điện áp từ 2.3V đến 5.5V và sử dụng pin ngoài Không giống như DS1307, DS3231 dùng thạch anh tích hợp bên trong giúp cho thời gian chạy chính xác hơn,

có cảm biến nhiệt độ

DS3231 là IC thời gian thực giá rẻ, rất chính xác với thạch anh tích hợp sẵn có khả năng điều chỉnh nhiệt IC có đầu vào cho pin riêng, tách biệt khỏi nguồn chính đảm bảo cho việc giữ thời gian chính xác Thạch anh tích hợp sẵn giúp tăng độ chính xác trong thời gian dài hoạt động và giảm số lượng linh kiện cần thiết khi làm board

Thời gian trong IC được giữ ở dạng: giờ, phút, giây, ngày, thứ, tháng, năm Các tháng có ít hơn 31 ngày sẽ tự động được điều chỉnh, các năm Nhuận cũng được chỉnh đúng số ngày Thời gian có thể hoạt động ở chế độ 24 giờ IC còn có chức năng báo

động, có thể cài đặt 2 thời gian báo và lịch, có tín hiệu ra là xung vuông Giao tiếp với

IC được thực hiện thông qua I2C bus

Trong chip có mạch điện áp chuẩn dùng để theo dõi trạng thái của nguồn VCC, phát hiện lỗi nguồn, tự động chuyển nguồn khi có vấn đề Có tín hiệu Reset xuất ra cho mạch ngoài, MCU khi nguồn điện phục hồi trạng thái Ngoài ra trong IC còn có sẵn cảm biến nhiệt độ, có độ chính xác là ± 3°C

- Điện áp hoạt động 3.3 - 5.5V

- Clock: high-precision clock on chip DS3231

- Clock Accuracy: ở nhiệt độ 0 - 40 ℃, độ chính xác ±2ppm, sai số 1 phút

- Thông tin Thời gian: giờ, phút, giây, ngày, thứ, tháng, năm

- Cảm biến nhiệt trên IC có độ chính xác ± 3 ℃

- I2C bus có tốc độ tối đa 400Khz

- Kèm thêm pin sạc được CR2032

- Kèm thêm IC nhớ AT24C32 (32k bits)