(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công mô hình trồng nấm rơm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH TRỒNG NẤM RƠM GVHD: NGUYỄN THỚI SVTH: HUỲNH HỮU SANG MSSV: 14141255 SVTH: CHÂU HOÀNG TÚ MSSV: 14141361 SKL007393 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Trồng Nấm Rơm II NHIỆM VỤ 1.Các số liệu ban đầu: NodeMCU ngôn ngữ lập trình Tài liệu NodeMCU, Firebase Thư viện LCD, ESP 32, Firebase 2.Nội dung thực hiện: • Nội dung 1: Tìm hiểu nghiên cứu module ESP32, động cơ, cảm biến DHT11, cảm biến độ ẩm đất • Nội dung 2: Giao tiếp Module ESP 32 với thiết bị ngoại vi • Nội dung 3: Điều khiển thiết bị theo cảm biến thời gian thực • Nội dung 4: Hiển thị thơng tin web FireBase • Nội dung 5: Thiết kế, lập trình điều khiển thiết bị qua điện thoại • Nội dung 6: Thiết kế mơ hình sản phẩm • Nội dung 7: Đánh giá kết thực III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 13/03/2020 20/07/2020 ThS Nguyễn Thới BM ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Huỳnh Hữu Sang Lớp:14141DT1A Họ tên sinh viên 2: Châu Hoàng Tú Lớp: 14141DT2A Tên đề tài: Thiết Kế Và Thi Cơng Mơ Hình Trồng Nấm Rơm Tuầ T (13/0 T (21/0 Tuầ (22/03 – Tuần (16/04 – Tuần (10/05 – Tuần (12/06 - Tu (02/0 Tu 10/0 ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có gian lận xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án Người thực Huỳnh Hữu Sang – Châu Hoàng Tú iii LỜI CẢM ƠN  Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM tận tình dạy dỗ chúng em suốt năm qua Trong phải kể đến quý thầy cô khoa Điện – Điện Tử truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm với đam mê đốt lên lửa đam mê khám phá chúng em từ kiến thức, đam mê chúng em kết lại thành đồ án cuối cùng, đồ án tốt nghiệp tay tạo ra, bàn đạp để bước vào cánh cửa lớn Đặc biệt, Chúng em xin cảm ơn sâu sắc thầy Nguyễn Thới giúp đỡ chúng em trình lựa chọn đề tài hỗ trợ chúng em trình thực đề tài Trong trình thực đồ án xảy nhiều khó khăn, thiếu sót đơn đốc góp ý thầy chúng em gặt hái nhiều kiến thức kinh nghiệm Chúng em không quên cảm ơn đấng sinh thành, người thân gia đình ln động viên tạo điều kiện tốt sống, học tập q trình thực hồn thành đề tài Cám ơn Sư Phạm Kỹ Thuật! Xin chân thành cám ơn! Người thực để tài Huỳnh Hữu Sang – Châu Hoàng Tú iv MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG xi TÓM TẮT xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng Quan Và Lí Do Chọn Đề Tài 1.2 Đối Tượng Nghiên Cứu 1.3 Phương Pháp Nghiên Cứu 1.4 Phạm Vi Nghiên Cứu 1.5 Bố Cục Báo Cáo CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới Thiệu Phương Pháp Trồng Nấm Rơm Truyền Thống 2.2 Giới Thiệu Mơ Hình Nhà Kính Trong Nơng Nghiệp 11 2.3 Tổng Quan Về ESP32 12 2.4 Tổng Quan Về IOT 13 2.5 Tổng Quan Về WEB 14 2.6 Giới Thiệu Firebase 15 2.7 Các Chuẩn Giao Tiếp 16 2.7.1 Chuẩn giao tiếp I2C 16 2.7.2 Chuẩn giao tiếp ONE-WIRE 17 v 2.7.3 Giao thức MQTT 18 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 20 3.1 Giới Thiệu 20 3.2: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống 20 3.2.1 Sơ đồ khối hệ thống 21 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 22 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 40 4.1: Giới Thiệu 40 4.2 Thi Công Hệ Thống 40 4.2.1 Thi công mạch điều khiển trung tâm 40 4.2.2Tiến hành thi công lắp ráp hệ thống hoàn chỉnh 41 4.2.3 Hình ảnh mơ hình thực tế 42 4.3 Lưu đồ giải thuật 43 4.3.1 Lưu đồ chương trình code điều khiển 43 4.3.2 Lưu đồ chế độ tự động 44 4.3.3 Lưu đồ chế độ điều khiển Manual 45 4.3.4 Lưu đồ gửi liệu lên Firebase 46 4.3.5 Lưu đồ điều khiển App 47 4.4 Giới Thiệu Về Phần Mềm Lập Trình 48 4.4.1 Giới thiệu Arduino IDE 48 4.4.2 Hướng dẫn cài đặt Arduino IDE để lập trình cho ESP32 .50 4.4.3 Tạo dự án đưa liệu lên Farebase 52 4.4.4 Thiết lập App điều khiển Blink App 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ 60 5.1 Kết Quả Đạt Được 60 5.2 Kết Quả Thử Nghiệm Hệ Thống 61 5.2.1 Quá trình điều khiển hệ thống điện thoại hiển thị Web 61 5.2.2 Quá trình vận hành phần cứng thống 62 vi CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 65 6.1 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Biểu đồ yếu tố môi trường ảnh hưởng thích hợp cho phát triển nấm rơm Hình 2.2: Xử lý nguyên liệu Hình 2.3: Đống mơ nấm Hình 2.4: Chăm sóc nấm rơm Hình 2.5: Thu hoạch nấm 10 Hình 2.6: Nhà kính trồng nấm rơm 12 Hình 2.7: ESP32 13 Hình 2.8: Cách hoạt động IOT 14 Hình 2.9: Chuẩn giao tiếp I2C 16 Hình 2.10: Giao tiếp one-wire 17 Hình 2.11: Cơ chế truyền nhận 18 Hình 2.12: Mơ hình giao thức MQTT 19 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 21 Hình 3.2: Quạt tản nhiệt 22 Hình 3.3: Sơ đồ kết nối quạt với Relay 23 Hình 3.4: Động phun sương 24V 23 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối phun sương với Relay 24 Hình 3.6: Đèn sưởi 24 Hình 3.7: Sơ đồ kết nối đèn với Relay 25 Hình 3.8: Động bơm 12VDC 25 Hình 3.9: Sơ đồ kết nối động với Relay 26 Hình 3.10: module relay 27 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý Relay 27 Hình 3.12: Nodemcu ESP32 Wifi BLE 28 Hình 3.13: Sơ đồ chân ESP32 29 Hình 3.14: Mơ hình hoạt động phần mềm Blynk 30 Hình 3.15: Dịch vụ Firebase 31 Hình 3.16: LCD 16x2 31 viii CHƯƠNG THI CƠNG HỆ THỐNG Hình 4.21: Giao diện sau khởi tạo 4.4.4 Thiết lập App điều khiển Blink App Sau tải ứng dụng xuống thành công bạn cần tạo tài khoản Hình 4.22: Giao diện app điều khiển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Click vào New Project Hình 4.23: Tao dự án Đặt tên project,trong phần Choose Device chọn ESP32 Dev Board, Conection Type chọn Wifi, chọn Dark muốn giao diện màu tối, Light giao diện màu sáng, sau click vào Create Hình 4.24: Thiết lập thơng sơ cần thiết cho đồ án BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Một mã token gửi vào địa mail mà đăng kí bạn cần coppy mã vào code điều khiển Hình 4.25: Mã token nhận sau tạo dự án BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Bạn cần thiết lập nút điều khiển, bảng hiển thị thơng số bên phần widget box Hình 4.26: Bảng thiết lập thông số cho app điều khiển Khi muốn hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất bạn vào mục value display settings thiết lập giá trị tên, chân vào, khoảng hiển thị hình Hình 4.27: Thiết lập thơng số mơi trường BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG Các nút nhấn bạn vào phần button settings thiết lập thông số mặc định như: tên, chân ra, tên trạng thái on/off Hình 28: Cài đặt thơng số cho nút nhấn Giao diện phần điều khiển app Hình 4.29: Giao diện app điều khiển BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ CHƯƠNG KẾT QUẢ – NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ 5.1 Kết Quả Đạt Được Qua q trình thực đề tài, đề tài có khả ứng dụng thực tiễn cao, giám sát trực tiếp Web Server điều khiển hiển hệ thống thông qua app điều khiển mà không cần phải đến trang trại, đáp ứng nhu cầu thực tiễn mà xã hội cần Đồng thời điều khiển giám sát yếu tố môi trường tạo điều kiện tốt cho nấm sinh trưởng phát triển cho suất cao Bên cạnh nhóm bổ sung kiến thức bổ ích như: • Hiểu biết sâu cách sử dụng tính ESP32, giao tiếp ESP32 với cảm biến, module như: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11, cảm biến độ ẩm đất… • Biết cách tạo liệu, gửi lưu liệu lên Web Sever • Sử dụng thành thạo phần mềm Arduino, Altium • Thiết lập app điều khiển thông điện thoại thơng minh Sau q trình nghiên cứu thi công đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế thi cơng mơ hình hệ thống trồng nấm rơm” nhóm đạt kết sau: - Thi cơng mơ hình hệ thống trồng nấm rơm, thu thập nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất từ mơi trường - Có thể điều khiển, khống chế yếu tố môi trường tác động lên đời sống nấm rơm nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất cách • Bật tắt quạt để khống chế nhiệ độ ngưỡng cho phép • Bật tắt bơm để đảm bảo độ ẩm cho đất • Bật tắt phun sương đảm bảo độ ẩm cho nấm - Có thể điều khiển trực tiếp thiết bị thơng qua bảng điều khiển - Có giám sát các thơng số mơi trường thơng qua Internet - Có thể điều khiển thiết bị thông qua App điện thoại thơng minh BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ 5.2 Kết Quả Thử Nghiệm Hệ Thống 5.2.1 Quá trình điều khiển hệ thống điện thoại hiển thị Web ➢ Giao diện app điều khiển Hình 5.1: Giao diện app điều khiển BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ ➢ Giao diện Firebase Khi chạy hệ thống thông số môi trường hiển thị Web FireBase cập nhập liên tục qua wifi Hình 5.2: Giao diện Web FireBase Bảng thực nghiệm kết chạy thực tế Bảng 5.1:Bảng thực nghiệm kết chạy thực tế Số lần 30 Điều khiển 30 Hiển thị 30 Thời gian đ 30 Hiển thị 5.2.2 Quá trình vận hành phần cứng thống Sau cấp nguồn cho phép thống bắt đầu hoạt động, thiết bị hoạt động theo cài đặt thiết lập trước -Màn hình LCD 16x2 hiển thị chế độ hoạt động thơng số mơi trường BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ Hình 5.3: Bảng điều khiển hoạt động • Hệ thống hoạt động Hình 5.4: Hệ thống hoạt động BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ –NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ Bảng thực nghiệm kết chạy thực tế Bảng 5.2: Kết hệ thống điều khiển trực tiếp Số lần Nội dung 30 30 30 Đèn, quạt, bơm,phun có lệnh điều khiển 5.3 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ -Nhìn chung mơ hình hoạt động 90% yêu cầu ban đầu đặt - Hệ thống sử dụng nguồn cấp nhỏ nên an toàn cho người sử dụng - Ứng dụng điện thoại hoạt động ổn định dễ dàng điều khiển từ xa - Thời gian đáp ứng điều khiển nhanh khoảng 2-3 giây - Thời gian phản hồi cập nhật thông số lên app web đơi cịn chậm phụ thuộc nhiều vào tốc độ mạng - Mơ hình quy mơ nhỏ 44x31x31 cm dây cho mơ hình chưa đẹp, tính thẩm mỹ chưa cao - Hệ thống chế độ tự động hoạt động chưa tốt - Các thiết bị sử dụng có cơng suất nhỏ cần nhiều thời gian để đáp ứng yêu cầu - Khơng có nguồn lượng dự trữ tín hiệu cảnh báo có cố BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án “Thiết kế thi cơng mơ hình trồng nấm rơm”, hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu đề Hệ thống quan sát điều chỉnh thông số môi trường gồm nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất phù hợp với sinh trưởng phát triển nấm theo giai đoạn Nhờ đó, hệ thống cho suất sản lượng tốt nhất, giúp người trồng giảm thiểu tối đa thiệt hại ảnh hưởng từ môi trường tự nhiên 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN • Thiết kế ngn điện dự phịng điện ưu tiên nguồn lượng gió, mặt trời • Thiết kế hệ thống camera quan sát • Thiết kế thống cảnh báo có cố cháy nổ, điện BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đình Phú, “Giáo Trình Vi Xử Lý ”, Nhà xuất ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2016 Giới thiệu ESP32 cài trình biên dịch arduino ide: [2] http://arduino.vn/tutorial/1570-gioi-thieu-module-esp32-va-huong-dan-cai-trinhbien-dich-tren-arduino-ide [3] TS Nguyễn Minh Tâm, ThS Trần Tùng Giang, ThS Lê Thị Thanh Hoàng, Giáo trình Mạch điện”, 2018 [4] Trần Thu Hà, Trương Thị Bích Ngà, Nguyễn Thị Lưỡng “Giáo Trình Điện Tử Cơ Bản”,- Tp Hồ Chí Minh: Đại học Quốc gia Tp HCM, 2013 [5] Nguyễn Việt Hùng, Hà A Thồi,“Giáo Trình Kỹ Thuật Số” Tp HCM: Đại học Sư phạm Kỹ thuật, 2007 [6] Hướng dẫn liên kết firebase với arduino: https://github.com/FirebaseExtended/firebase-arduino BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ... Hình 2.12: Mơ hình giao thức MQTT BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THI? ??T KẾ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THI? ??T KẾ 3.1 Giới Thi? ??u Đề tài ? ?Thi? ??t kế thi công mô hình trồng nấm rơm? ??... thể nấm rơm khơng hình thành • Ánh sáng Trong q trình ni trồng nấm rơm, tùy giai đoạn cần cung cấp ánh sáng cho thích hợp: -Trong giai đoạn nuôi sợi nấm rơm: không cần ánh sáng, cường độ ánh sáng... đồ án • Chương Cơ sở lý thuyết Giới thi? ??u linh kiện, thi? ??t bị sử dụng thi? ??t kế hệ thống, giao thức • Chương Tính tốn thi? ??t kế hệ thống Tính tốn thi? ??t kế, đưa sơ đồ ngun lí hệ thống • Chương Thi