TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƢỚI CÂY TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG ARDUINO TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực : Trần Hồng Chung Mã sinh viên : K12C08065 Giảng viên hướng dẫn : ThS Trần Thị Trà Vinh Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021 LỜI NÓI ĐẦU Đặt vấn đề lý chọn đề tài Ngày khoa học công nghệ ngày phát triển, vi điều khiển AVR vi điều khiển PIC ngày thơng dụng hồn thiện hơn, nói xuất củaArduino vào năm 2005 Italia mở hướng cho vi điều khiển Sự xuất Arduino hỗ trợ cho người nhiều lập trình thiết kế, người bắt đầu tìm tịi vi điều khiển mà khơng có q nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc vật lý điện tử Phần cứng thiết bị tích hợp nhiều chức mã nguồn mở Ngơn ngữ lập trình Java lại vơ dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C hệ thư viện phong phú chia sẻ miễn phí Chính lý nên Arduino dần phổ biến phát triển ngày mạnh mẽ toàn giới Trên sở kiến thức học suốt trình trường… với hiểu biết thiết bị điện tử, em định thực đề tài: Thiết kế hệ thống tƣới tự động sử dụng Arduino Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu – Tìm hiểu hệ thống tưới tự động – Tìm hiểu arduino – Tìm hiểu hệ thống tưới tự động sử dụng arduino – Thiết kế thi công hệ thống tứi tự động sử dụng arduino – Kiểm tra đánh giá tính ứng dụng đề tài Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu – Nghiên cứu kích thướt mơ hình hệ thống tưới tự động sử dụng arduino – Nghiên cứu sử dụng arduino uno r3 hệ thống – Tập trung nghiên cứu dùng cảm biến độ ẩm đất làm tín hiệu chủ động để hệ thống hoạt động – Sử dụng nề tảng có sẵn sử dụng thư viện mở để phát triển sản phẩm Phƣơng pháp nghiên cứu Trong đề tài em sử dụng phương pháp nghiên cứu: – Phương pháp tham khảo tài liệu: thu thập thông tin từ nhiều nguồn sách, báo, tạp chí, cổng thơng tin điện tử – Phương pháp quan sát: Đi khảo sát thực tế nơi áp dụng hệ thống tưới tự động, tưới tự động sử dụng arduino – Phương pháp thực hành: Tiến hành thiết kế thi công hệ thống để kiểm tra tính thực tế để có cải tiến phù hợp Dự kiến kết Dự kiến kết hệ thống tưới tự động sử dụng arduino có tính năng: – Cảm biến độ ẩm đất làm tín hiệu chủ động để hệ thống hoạt động – Thiết kế LCD hiển thị thông tin LCD đưa thông tin cho người sử dụng thông tin điều khiển hệ thống Ý nghĩa khoa học thực tiễn Kết nghiên cứu đề tài giúp em có nhiều kinh nghiệm để sau em tốt nghiêp có đủ khả nghiên cứu phát triển thành hệ thống có nhiều ứng dụng hơn, đáp ứng nhiều yêu cầu thực tiễn từ giúp người càng có sống đại tiết kiệm sức lao động người CHƢƠNG TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 KHÁI QUÁT VỀ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH 1.2 THỰC TIỄN ÁP DỤNG CỦA ARDUINO VÀO ĐỀ TÀI 1.3 KHÁI NIỆM, NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG TƢỚI NƢỚC TỰ ĐỘNG Thiết kế hệ thơng tưới tự động địi hỏi phải có số thông tin vật tư thiết bị, vi xử lí, cảm biến, điều khiển đóng cắt Vậy nên việc đặt tốn thiết kế cần thiết 1.3.1 Tổng quan thiết kế hệ thống tƣới 1.3.2 Thiết kế hệ thống tƣới 1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO 1.5 BOARD ARDUINO UNO R3 Khi nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình hay nghiên cứu chế tạo dịng mà người ta thường tìm hiểu dịng Arduino UNO Hiện dịng mạch phát triển tới hệ thứ (R3) Mọi người sử dụng Arduino Uno R3 để phục vụ cho việc học tập nghiên cứu dịng Arduino khác dịng Arduino Uno R3 có kích thước nhỏ gọn, đầy đủ tính dễ sử dụng người tiếp cận lập trình Hình 1.4 Board Arduino uno r3 1.6 LCD 1602 LCD 1602 sử dụng driver HD44780, có khả hiển thị dòng với dòng 16 ký tự, hình có độ bền cao, phổ biến, nhiều code mẫu Hình 1.9 LCD 1602 1.7 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT Cảm biến độ ẩm đất bao gồm hai thành phần Một thành phần có hai đầu dùng để cắm vào đất nơi khác cần đo hàm lượng nước Phía thành phần có chân kết nối với mạch khuếch đại dùng để kết nối với Arduino Hình 1.10 Cảm biến độ ẩm đất 1.8 GIỚI THIỆU VỀ MODULE RELAY KÊNH 5V Relay hình 1.12 thiết sử dụng nhiều sống thiết bị đièu khiển điện tử – Cấu tạo relay gồm phần: + Cuộn hút: tạo lượng từ trường để hút tiếp điểm + Cặp tiếp điểm: không cấp điện tiếp điểm tiếp xúc tiếp điểm (tiếp điểm thường đóng) Khi cấp điện tiếp điểm bị hút chuyển sang tiếp điểm (tiếp điểm thường mở) Hình 1.12 Hình ảnh sơ đồ modulee relay 1.9 MẠCH CHUYỂN ĐỔI I2C CHO LCD 1.10 MÁY BƠM NƢỚC MINI 3V-5V DC Hình 1.16 Máy Bơm Nước Mini 3V-5V DC Máy bơm nước mini 3v - 5V DC sử dụng ứng dụng bơm mini công suất nhỏ bơm bể cá, bơm thí nghiệm,  Thơng số kỹ thuật Máy bơm nƣớc mini 3V - 5V DC – – – – – Nguồn sử dụng: DC - 5V Dòng tiêu thụ: 100 - 200mA Mức đẩy tối đa: 0.3 - 0.8 mét Công suất bơm: 1.2 - 1.6L/ phút Trọng lượng: 28 gram 1.11 ARDUINO IDE VÀ LẬP TRÌNH CHO ARDUINO 1.12 NGUỒN SỬ DỤNG Hình 1.18 Adapter 9V 2A CHƢƠNG PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 2.1 MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ Trong đề tài này, hệ thống tưới tự động hoạt động sau: Cảm biến độ ẩm đất đóng vai trị trực tiếp tiếp nhận tín gửi phận điều khiển cách cắm trực tiếp xuống đất để lấy thông tin Phần mềm lập trình board arduino uno r3, đặt điều kiện điều khiển cho hệ thống, giá trị thay đổi độ ẩm nhận biết qua cảm biến giá trị cảm biến đưa điều khiển so sánh với giá trị cài đặt qua điều khiển Bộ điều khiển xử lí đưa tín hiệu điều khiển sang biến đổi để thực việc điều khiển động hoạt động hợp lí Động hoạt động đưa nước tới téc phun tưới đảm bảo việc chăm sóc trồng phát triển tốt Hệ thống làm việc liên tục khoa học tránh thao tác thừa điều khiển động Thiết kế LCD hiển thị thông tin LCD đưa thông tin cho người sử dụng thông tin điều khiển hệ thống 2.2 YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG 2.2.1 Yêu cầu chức 2.2.2 Yêu cầu phi chức CHƢƠNG THIẾT KẾ 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống tưới tự động cho máy bơm nước tự động biểu diễn hình 3.1 sau: 3.2 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống THIẾT KẾ Hình 3.2 Sơ đồ mạch 3.2.1 Phƣơng án thiết kế  Trong mạch chủ yếu dùng module nên chọn phương án kết nối dây  Điều kiện hoạt động trời, chụi tác động môi trường xung quanh nhiệt độ độ ẩm tác nhân vật lí làm hư hỏng, khơng đảm bảo cho mạch hoạt động ổn định nên cần có lớp bảo vệ bên để tránh tác nhân 3.2.2 Thiết kế mơ hình u cầu đặt ra: – – – – Hình dạng vùng tưới: Hình chữ nhật Diện tích vùng tưới; 500mm2 Loại trồng: Cây cỏ voi Nhu cầu nước cỏ voi: cần nhiều nước phát triển tốt điều độ ẩm cao Để xác định hình dáng, diện tích vùng tưới, khơng có cách khác phải đo đạc Khoảng cách giữ yếu tố tạo nên chất lượng yêu cầu đề Khoảng cách tạo chênh lệch lượng nước tới không chênh lệch cao tạo sản phẩm Với diện tích to quy hoạch lớn nên đo xác vừa đủ với lưu lượng nước cần tưới phù hợp với công suất bơm 3.3 LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 4.1 CHƢƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG THI CÔNG MẠCH  Chuẩn bị: Bảng 4.1 Các module linh kiện cần chuẩn bị Arduino Uno R3 Dây cắm Rào Cái Đơn Chân Thẳng 1x40 Chân (Female Pin Header) Cảm biến độ ẩm đất Biến trở LCD1602 Xanh Lá 10 Mạch Chuyển Giao Tiếp I2C Mạch Relay Opto Chọn Mức Kích High/Low (5/12/24VDC) Động Cơ Bơm Chìm Mini Water Pump 5VDC Ống Mềm Silicone Tube 8x6mm (1 mét) Nguồn Power Adaptor ACDC 9V 2A Hộp điện kĩ thuật 8*8 11  Tiến hành: Bước 1: Nạp code cho arduino Bước 2: Kết nối dây theo sơ đồ Bước 3: Cấp nguồn kiểm tra mạch Bước 4: Hoàn thiện, bảo vệ mạch hộp điện kĩ thuật Hình 4.1 Mạch hồn chỉnh đưa vào hộp điện kĩ thuật 4.2 THI CƠNG MƠ HÌNH  Chuẩn bị: Bảng 4.2 Chuẩn bị dụng cụ vật liệu thi cơng mơ hình STT Tên dụng cụ Hình ảnh mơ tả Thùng xốp 20*30 Ống Mềm Silicone Tube 8x6mm (1 mét) 12 Dây thép ly Dây rút tấc Dao dọc giấy Kìm mỏ nhọn Keo nến 13 Hình 4.2 Hệ thống hoàn thành 14 KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống tƣới tự động sử dụng arduino em thiết kế xây dựng hệ thống tưới tự động mà động hoạt động đưa nước tới téc phun tưới đảm bảo việc chăm sóc trồng phát triển tốt Hệ thống làm việc liên tục khoa học tránh thao tác thừa điều khiển động Thiết kế LCD hiển thị thông tin LCD đưa thông tin cho người sử dụng thông tin điều khiển hệ thống Trong trình thực hiện, lập trình cho mạch độ ẩm gặp phải nhiều khó khăn khác như: phải nghiên cứu nhiều tài liệu nước ngoài, datasheets,… dẫn đến nhiều chỗ dịch sai, dịch nhầm dẫn đến áp dụng hàm, câu lệnh bị sai ý nghĩa, cấu trúc…, trình viết code gặp phải nhiều lỗi phát sinh mà khơng tìm ngun nhân cần đầu tư thời gian để giải quyết, nhiều linh kiện khó để tìm thư viện chuẩn để lập trình… Quá trình lắp mạch gặp phải khó khăn định nhiên em cố gắng giải vấn đề phát sinh để hoàn thành đề tài Do thời gian có hạn việc thiết kế hệ thống em nhiều sai sót Hệ thống chưa tối ưu Phát triển liệu máy tính chưa phát huy hết tính tốt Em mong ủng hộ giúp đỡ thầy giáo để đề tài chúng em thực hoàn thiện có thêm nhiều cải tiến đáng kể ứng dụng tốt vào thực tiễn  Hƣớng phát triển đề tài Đo thông báo đƣợc thông số môi trƣờng xung quanh – – – Đo thông số độ ẩm môi trường xung quanh Đo thông số nhiệt độ thời tiết địa phương Đưa thông tin đo lên thẻ nhớ liệu thông báo việc tưới tiêu 15 Phát triển giao diện giám sát mô phần mềm C# – – – Phát triển lập trình qua cổng COM lập trình arduino Thêm phần điều khiển động bơm, trực tiếp giao diện C# 16  ... chức mã nguồn mở Ngơn ngữ lập trình Java lại vơ dễ sử dụng tương thích với ngơn ngữ C hệ thư viện phong phú chia sẻ miễn phí Chính lý nên Arduino dần phổ biến phát triển ngày mạnh mẽ toàn giới Trên... nhiều yêu cầu thực tiễn từ giúp người càng có sống đại tiết kiệm sức lao động người CHƢƠNG TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠ SỞ LÍ THUYẾT 1.1 KHÁI QUÁT VỀ NHÀ TRỒNG THÔNG MINH 1.2 THỰC TIỄN ÁP DỤNG CỦA ARDUINO... kế cần thiết 1.3.1 Tổng quan thiết kế hệ thống tƣới 1.3.2 Thiết kế hệ thống tƣới 1.4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO 1.5 BOARD ARDUINO UNO R3 Khi nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình hay nghiên