(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế thi công mô hình quản lý giám sát nuôi trồng thủy hải sản qua internet

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH QUẢN LÝ GIÁM SÁT NUÔI TRỒNG THỦY HẢI SẢN QUA INTERNET GVHD SVTH MSSV SVTH MSSV Lớp Khố : ThS.NGUYỄN ĐÌNH PHÚ : NGUYỄN ANH GIA BẢO : 13141455 : HUỲNH HOÀI TÂM : 13141615 : 13141CLDT1-13141CLDT2 : 2013-2017 SKL005023 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHI ỆP Họ tên sinh viên: NGUYỄN ẢNH GIA BẢO HUỲNH HỒI TÂM Ngành: ĐIỆN TỬ TRUYỂN THƠNG Chun ngành: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP MSSV: 13141455 MSSV: 13141615 Tên đề tài: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH QUẢN LÝ GIÁM SÁT NUÔI TRỒNG THỦY HẢI SẢN QUA INTERNET Các số liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: - Nghiên cứu ngơn ngữ lập trình STM32F103VET6 - Giao tiếp với hình 7” cảm ứng điện dung - Thiết kế lập trình thu thập liệu từ cảm biến - Thiết kế lập trình giao tiếp module ESP8266 để nhập gửi liệu - Thiết kế lập trình web để quản lý theo dõi thơng tin liệu - Thi cơng mơ hình thiết bị cân chỉnh Sản phẩm: Mơ hình TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN i CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* ́ PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: MSSV: Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hƣớng dẫn: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) ii CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* ́ PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: MSSV: Họ tên Sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: Ƣu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên iii LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa Điện tử– truyền thông giảng dạy em suốt bốn năm học tạo điều kiện thuận lợi để nhóm em thực đề tài Cảm ơn gia đình, cha mẹ nguồn động viên to lớn vật chất tinh thần suốt thời gian học hành, để em có đƣợc tƣơng lai, theo đuổi ƣớc mơ nghiệp Đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Đình Phú tạo điều kiện hƣớng dẫn em cách học tập nhƣ nghiên cứu để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cuối xin chúc gia đình, bạn bè quý thầy, cô nhiều sức khỏe thành công công việc Xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực đề tài iv TÓM TẮT Ngày nay, dƣới phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật làm cho sống ngƣời ngày tốt hơn, tiện nghi hơn, phải kể đến vai trị điều khiển giám sát, chúng đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đời sống nhƣ cơng nghiệp Đã có nhiều dự án điều khiển giám sát Tuy nhiên, chúng khó đƣợc triển khai mắc phải số nhƣợc điểm nhƣ chi phí lắp đặt, giao diện điều khiển chƣa thân thiện với ngƣời dùng Do đó, để khắc phục nhƣợc điểm mà đảm bảo hạ giá thành sản phẩm nhóm định thiết kế, thi cơng mơ hình quản lý giám sát ni trồng thủy sản qua internet, sử dụng vi xử lý trung tâm ARM STM32F103VET6, ngồi cịn quản lý giám sát liệu qua intenet hình LCD 7” cảm ứng điện dung v MỤC LỤC PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN PHIÊU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN TĨM TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ DANH MỤC BẢNG Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 VI ĐIỀU KHIỂN 2.1.1 Bộ xử lý ARM CORTEX – M3 2.1.2 Vi điều khiển STM32F103 2.1.2.1 Cấu trúc hệ thống nhớ 2.1.2.2 Reset And Clock Control 2.1 2.1.2.4 Ngắt kiện 2.1 2.1 2.1 2.1 2.2 MODULE LCD TFT 2.3 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ ĐỘ ẨM DHT11 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 2.4 CẢM BIẾN KHÍ CO MQ2 2.4.1 Giới thiệu: 2.5 GIỚI THIỆU VỀ MODULE ESP8266 2.5.1 Tổng quan 2.5.2 Thông số kỹ thuật vi 2.5.3Chân kết nối ESP82 2.5.4Chức Module 2.5.5Sử dụng Arduino IDE đ 2.6 TÌM HIỂU VỀ PHP 2.6.1Giới thiệu PHP 2.6.2PHP 2.6.3PHP MySQL Chƣơng THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1.1Sơ đồ khối hệ thống 3.1.2Khối hiển thị 3.1.3Khối cảm biến 3.1.4Khối nguồn 3.1.5Khối cảnh báo 3.1.6Khối Wifi 3.1.7Khối xử lý 3.2 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƢƠNG TRÌNH Chƣơng ́ ́ 4.1 KÊT QUẢ ĐAṬ ĐƢỢC PHẦN LÝ THUYÊT KẾT QUẢ ĐAṬ ĐƢỢC PHẦN THƢCC̣ HÀNH 4.2 4.2.1 Thiết kế mạch in 4.2.2 Thi công mạch thực 4.2.3 Giao diện giao tiếp n KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2.1: Cấu trúc vi điều khiển Cortex - M3 Hình 2: Cấu trúc hệ thống Hình 2.3:Mạch Reset Hình 2.4: Bộ nguồn xung bên 10 Hình 2.5: Sơ đồ khối TIMER 13 Hình 6: Chế độ Capture/Compare kênh 14 Hình 2.7: Dạng sóng Edge-alibned PWM 15 Hình 2.8: Sơ đồ khối SPI 16 Hình 2.9: Phƣơng thức truyền I2C 17 Hình 2.10: Sơ đồ khối I2C 18 Hình 2.11: Bộ ADC STM32 19 Hình 2.12: Màn hình LCD TFT 20 Hình 2.13: Cảm biến độ ẩm DHT11 21 Hình 2.14: Sơ đồ kết nối vi xử lý 22 Hình 2.15: Q trình truyền tín hiệu 22 Hình 2.16: Tín hiệu mức 23 Hình 2.17: Tín hiệu mức 24 Hình 2.18: Hình dáng cảm biến MQ-2 25 Hình 2.19: Sơ đồ chân cảm biến MQ-2 25 Hình 2.20: Sơ mạch điện MQ-2 26 Hình 2.21: Module ESP8266 v1 27 Hình 2.22: Sơ đồ chân ESP 8266 v1 28 Hình 2.23:Chọn board ESP8266 30 Hình 2.24: Nạp chƣơng trình xuống ESP 8266 32 Hình 25: Thông báo upload thành công 32 Hình 2.26: Thơng báo kết nối thành công 33 Hình 2.27: Cách thức hoạt động PHP 35 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 45 Hình 3.2: Sơ đồ kết nối chân GLCD với vi điều khiển 46 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối cảm biến DHT11 MQ2 với vi điều khiển .47 Hình 3.4: Khối nguồn cung cấp cho vi điều khiển ESP8266 48 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối chân Buzzer với vi điều khiển 48 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối ESP8266 với vi điều khiển 49 Hình 3.7: Sơ đồ kết nối với vi điều khiển 50 Hình 3.8: Lƣu đồ chƣơng trình 51 Hình 3.9: Lƣu đồ thị tab Food 52 Hình 3.10: Lƣu đồ thị tab Medicine 53 viii Hình 3.11: Lƣu đồ hiển thị tab Info 54 Hình 4.1: Lớp Top PCB mạch điều khiển 56 Hình 4.2: Lớp Bottom PCB mạch điều khiển 57 Hình 4.3: Mạch điều khiển thực tế (mặt trên) 58 Hình 4.4: Mạch điều khiển thực tế (mặt dƣới) 58 Hình 4.5: Giao diện điều khiển 59 Hình 4.6: Giao diện hiển thị tab Food 60 Hình 4.7: Giao diện tab Medicine 61 Hình 4.8: Giao diện tab Info 62 Hình 4.9: Giao diện hiển thi giám sát qua web 63 ix ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Lƣu đồ hiển thị tab Info: Hiển thị tab Info Xóa widget tab cũ Hiển thị widget tab Food Hiển thị thơng tin Kết thúc Hình 3.11: Lƣu đồ hiển thị tab Info Khi tab info đƣợc chọn hiển thị thông tin hƣớng dẫn sử dụng hình Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng ́ KÊT QUẢ Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ́ ́ 4.1 KÊT QUẢ ĐAṬ ĐƢỢC PHẦN LÝ THUYÊT - Hiểu biết sâu vi điều khiển STM32F103VET6 - Sử dụng hình cảm ứng điện dung TFT inch - Sử dụng đƣợc số cảm biến khí gas, nhiệt độ, độ ẩm - Sử dụng phần mềm Keil C, Altium, Visio,Xnconvert - Nhập liệu gửi lên web - Hiển thị nhiệt độ, thời gian hình LCD 4.2 KẾT QUẢ ĐAṬ ĐƢỢC PHẦN THƢCC̣ HÀNH 4.2.1 Thiết kế mạch in Hình 4.1: Lớp Top PCB mạch điều khiển Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.2: Lớp Bottom PCB mạch điều khiển Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.2.2 Thi công mạch thực tế Hình 4.3: Mạch điều khiển thực tế (mặt trên) Hình 4.4: Mạch điều khiển thực tế (mặt dƣới) 4.2.3 Giao diện giao tiếp ngƣời dùng Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.5: Giao diện điều khiển Tab Home giao diện chính, hiển thị ngày giờ, nhiệt độ, độ ẩm trạng thái khí gas Trên giao diện ngƣời dùng truy cập sang tab khác nhƣ tab Food, tab Medicine, tab Info Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.6: Giao diện hiển thị tab Food Khi tab food đƣợc chọn hiển thị bàn phím cho phép ngƣời dùng nhập liệu để gửi lên web, liệu đƣợc gửi nhấn phím enter Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.7: Giao diện tab Medicine Tab Medicine cho phép ngƣời dùng nhập loại thuốc, liều lƣợng ngày cho uống thuốc, tab Medicine đƣợc chọn hiển thị bàn phím cho phép ngƣời dùng nhập liệu để gửi lên web, liệu đƣợc gửi nhấn phím enter Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.8: Giao diện tab Info Tab Info hiển thị tên đề tài, giảng viên hƣớng dẩn, tên sinh viên thực hành, hƣớng dẩn sử dụng thiết bị thông tin liên quan khác Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.9: Giao diện hiển thi giám sát qua web Ở giao diện ngƣời dùng quản lý thời gian lịch trình cho ăn, uống thuốc việc nuôi trồng thủy hải sản Chƣơng 4: Kết ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Chƣơng 5: Kết luận hƣớng phát triển ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.1 KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để làm đƣợc sản phẩm hoàn thiện phải dựa vào nhiều yếu tố nhƣ: thời gian, hiểu biết linh kiện thực tế, cách thiết kế board mạch,… Đồ án đƣợc hoàn thiện nhƣ mục đíchđề ra, mạch chạy ổn địnhvà có ứng dụng thực tế.Trong đề tài, nhóm thực đề tài hoàn thành đƣợc phần sau: - Giao tiếp đƣợc với vi xử lý STM32F103VET6 - Xây dựng đƣợc giao diện web giao tiếp với ngƣời dùng qua Internet - Thiết kế lập trình thu thập liệu từ cảm biến - Giao tiếp với ngƣời dùng qua hình LCD inch cảm ứng điện dung Sản phẩm ứng dụng vào việc ni trồng thủy hải sản thực tế nhầm nâng cao chất lƣợng việc nuôi trồng thủy hải sản, đồng thời giảm bớt rủi ro việc nuôi trồng 5.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN - Xây dựng hệ lƣu trữ sở liệu để truy cập cần thiết - Có thể thêm nhiều cảm biến ứng dụng quản lí khác - Phát triển phần điều khiển thiết bị có cơng suất lớn Chƣơng 5: Kết luận hƣớng phát triển ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Đình Phú, Thực Hành Vi Điều Khiển ARM STM32, Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2014 [2] ARM Việt Nam, Cấu trúc STM32_ARM Cortex M3,18/3/2010 [3] Bùi Tấn Tài, Huỳnh Thanh Hiếu, Nghiên cứu kít vi điều khiển STM32F103VET6 Tiếng Anh [4] STM32 Datasheet [5] Datasheet ESP8266 [6] Datasheet SSD1963 [7] Datasheet FT5206 [8] Datasheet DHT11 [9] Datasheet Stellaris Graphis Library 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHỤ LỤC Phần mềm sử dụng đề tài: - Phần mềm lập trình: Keil – uVision - Phần mềm chuyển đổi file bmp sang file (.h): StellarisWare - Phần mềm chỉnh sửa ảnh: Xnconvert - Phần mềm vẽ sơ đồ nguyên lý mạch in: Altium 68 ... cầu quản lý giám sát ngƣời ngày cao việc nuôi trồng thủy hải sản Để đảm bảo việc điều khiển quản lý từ xa nên nhóm em định thực đề tài ? ?THI? ??T KẾ THI CÔNG MƠ HÌNH QUẢN LÝ GIÁM SÁT NI TRỒNG THỦY HẢI... thi? ??t kế, thi cơng mơ hình quản lý giám sát nuôi trồng thủy sản qua internet, sử dụng vi xử lý trung tâm ARM STM32F103VET6, ngồi cịn quản lý giám sát liệu qua intenet hình LCD 7” cảm ứng điện dung... tài: THI? ??T KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH QUẢN LÝ GIÁM SÁT NI TRỒNG THỦY HẢI SẢN QUA INTERNET Các số liệu ban đầu: Nội dung thực đề tài: - Nghiên cứu ngơn ngữ lập trình STM32F103VET6 - Giao tiếp với hình