(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công mô hình vườn thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH GVHD:TRƯƠNG NGỌC HÀ SVTH: PHAN HỮU PHƯỚC MSSV: 14141508 SVTH: BÙI ĐỨC SANG MSSV: 14141514 SKL006545 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH SVTH : MSSV : SVTH : MSSV : Khóa : Ngành : GVHD: PHAN HỮU PHƯỚC 14141508 BÙI ĐỨC SANG 14141514 2014 CÔNG NGHỆ KT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG ThS TRƯƠNG NGỌC HÀ Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH SVTH : MSSV : SVTH : MSSV : Khóa : Ngành : GVHD: PHAN HỮU PHƯỚC 14141508 BÙI ĐỨC SANG 14141514 2014 CÔNG NGHỆ KT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ThS TRƯƠNG NGỌC HÀ Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Hữu Phước Họ tên sinh viên: Bùi Đức Sang Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Giảng viên hướng dẫn: ThS Trương Ngọc Hà Ngày nhận đề tài: 22/2/2018 MSSV: 14141508 MSSV: 14141514 Lớp: 14141CL-VT ĐT: 0903698741 Ngày nộp đề tài: 19/07/2018 Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình vườn thơng minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Đồ án môn học 2: Thiết kế thi công hệ thống vườn rau thực tế ảo Nội dung thực đề tài: Thiết kế xây dựng hệ thống vườn thông minh qua việc giám sát nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất điều khiển máy bơm để tưới nước Thu thập thông số hệ thống điều khiển hoạt động hệ thống qua App điện thoại di động sử dụng công nghệ truyền thông mạng Wifi Sản phẩm: Mơ hình hệ thống vườn thông minh gồm hệ thống khung trượt điều khiển máy bơm khối xử lý trung tâm thu thập liệu điều khiển thông qua App điện thoại di động chạy hệ điều hành Android thông qua hệ thống Wifi GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN MSSV: 14141508 Họ tên sinh viên: Phan Hữu Phước MSSV: 14141514 Họ tên sinh viên: Bùi Đức Sang Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình vườn thơng minh Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Trương Ngọc Hà NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2018 Giáo viên hướng dẫn ii CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Phan Hữu Phước Họ tên sinh viên: Bùi Đức Sang Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông Tên đề tài: Thiết kế thi công mô hình vườn thơng minh Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2018 Giáo viên phản biện iii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài này, nhóm sinh viên thực xin chân thành cảm ơn quý thầy Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.Hồ Chí Minh hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho nhóm suốt q trình học tập Đặc biệt, nhóm xin chân thành cảm ơn Thầy Trương Ngọc Hà tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Nhóm xin phép gửi đến thầy lịng biết ơn, lời cảm ơn chân thành sâu sắc Bên cạnh đó, nhóm cũng xin cảm ơn anh, chị khóa trước cũng bạn sinh viên lớp 14141CL-VT nhiệt tình đóng góp ý kiến chia sẻ kinh nghiệm , cảm ơn gia đình tạo điều kiện, động viên, chia sẻ tiếp thêm động lực để giúp nhóm hồn thành đề tài Cuối cùng, dù cố gắng hoàn thành nhiệm vụ đề tài đặt đảm bảo thời hạn kiến thức có hạn nên q trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn để đồ án hồn thiện Nhóm xin chân thành cảm ơn! Phan Hữu Phước – Bùi Đức Sang iv LỜI NÓI ĐẦU Cơng nghệ ngày phát triển địi hỏi nhu cầu ứng dụng vào lĩnh vực đặc biệt nông nghiệp truyền thống nhằm giảm lao động, tăng suất trồng… đem lại hiệu cao cho nông nghiệp thời kì Việc ứng dụng nơng nghiệp thông minh giải pháp cấp bách để bảo đảm an ninh lương thực chất lượng nơng sản phục vụ tồn cầu bối cảnh tình trạng xung đột bất ổn, dịch bệnh biến đổi khí hậu diễn biến ngày phức tạp, khó lường Chính thế, nhóm lựa chọn đề tài THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH nhằm tìm hiểu thêm quan trọng cũng ứng dụng vi xử lý, Web Server mạng Wifi đời sống nhằm đáp ứng nhu cầu cấp thiết xã hội Bên cạnh việc kiểm soát thông số nhiệt độ độ ẩm môi trường thông số ảnh hưởng trực tiếp đến vườn rau, việc giám sát hoạt động hệ thống cần thiết để nắm bắt kịp thời thông số hệ thống, điều khiển hệ thống hoạt động cách hiệu thông qua mạng Internet v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv LỜI NÓI ĐẦU v MỤC LỤC vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO UNO 2.1.1 Sơ lược ARDUINO UNO R3 2.1.2 Thông số kỹ thuật 2.1.3 Các chức Arduino Uno R3 2.2 ESP8266 VÀ MODULE NODEMCU v1.0 2.2.1 Giới thiệu ESP8266 2.2.2 Thông số kỹ thuật 2.2.3 Chức module ESP8266 2.2.4 NodeMCU v1.0 2.3 MUDULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L298N 2.3.1 Giới thiệu vi Với thông số tên người dùng, password, chế độ điều khiển, trạng thái điều khiển… hiển thị dạng Các liệu cảm biến chứa thẻ “Data” user tương ứng Hình 4.5 Trang chủ giao diện ứng dụng Android Tại trang chủ ứng dụng Android người dùng yêu cầu nhập user, password số điện thoại dùng để xác thực tài khoản thay đổi tài khoản lần User password mặc định khởi tạo tương ứng với khu sau: khu số user – user1, password – user1 tương tự với khu vực lại Sau nhấn vào nút đăng nhập ứng dụng kiểm tra user password có hay chưa Nếu chưa thông báo sai, người dùng yêu cầu đổi tài khoản 73 Hình 4.6 Giao diện đổi tài khoản lần đầu đăng nhập vào ứng dụng Tại người dùng nhập lại thông tin user password riêng mình, đồng thời cung cấp mã code nhận qua tin nhắn SMS cũng nhập trồng mà muốn trồng Sau nhấn giữ nút đăng nhập ứng dụng tiến hành kiểm tra mã code hay chưa, ứng dụng tiến hành lưu thông tin mà người dùng nhập vào CSDL Firebase đồng thời mở trang Thông tin trồng người dùng 74 Hình 4.7 Giao diện trang thông tin trồng Tại trang nắm bắt thông số cảm biến theo thời gian thực trồng cũng dự đốn tình trạng hình ảnh minh họa Người dùng nhập ngày trồng lần đầu vào hệ thống, có thay đổi người dùng hồn tồn thay đổi cách nhập trực tiếp vào khung ngày trồng hay nút nhấn “Đổi Thơng Tin” Bên cạnh ứng dụng cũng có nút nhấn khác để đến nhu cầu khác người dùng xem giao diện Web hay chuyển qua chế độ điều khiển tay theo ý muốn 75 Hình 4.8 Trang đổi thông tin (trái) điều khiển tay (phải) Hình 4.9 Giao diện trang chủ Web ứng dụng Android 76 Hình 4.10 Giao diện sau người dùng đăng nhập thành cơng Hình 4.11 Biểu đồ giá trị cảm biến khu vực 77 Hình 4.12 Các thông số cảm biến ghi nhận khu vực Bên cạnh việc quan sát giá trị cảm biến thời gian thực, người dùng cũng quan sát qua Website Trên CSDL Web người dùng xem lại liệu cảm biến mà hệ thống thu thập lưu trữ CSDL 78 Hình 4.13 Trang điều khiển Admin Đây giao diện đăng nhập vào ứng dụng với quyền admin Tại quan sát tất trồng nút nhấn tương ứng từ đến Chúng ta cũng ON/OFF bơm Khi chế độ điều khiển tồn hệ thống chuyển qua điều khiển tay 4.2.2 Web Sau biên soạn mã nguồn đưa mã nguồn lưu trữ server trang www.000webhost.com giao diện website hồn tất theo dõi nơi có kết nối Internet Chúng ta theo dõi thơng số trồng qua địa sau: http://smartgarden12.000webhostapp.com/ Dưới số hình ảnh giao diện website: 79 Hình 4.14 Trang chủ hệ thống Đối với trang chủ, người dùng nhập username password vào để hệ thống xác thực Nếu tồn username password sở liệu đến trang thông tin khu vực Hình 4.15 Giao diện hiển thị thơng tin tất khu vực 80 Hình 4.16 Giao diện thơng tin khu vực dạng biểu đồ Hình 4.17 Giao diện thông tin khu vực dạng chi tiết 81 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Qua đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH”, nhóm thực nghiên cứu vấn đề mà mục tiêu đưa ra: - Tìm hiểu ngơn ngữ php, html, css MySQL để xây dựng CSDL website - Tìm hiểu board NodeMCU Arduino - Xây dựng web đơn giản theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng Hệ thống hoạt động đo giá trị quang trở, nhiệt độ ngưỡng o o 20 C đến 50 C, độ ẩm đo 50% đến 100% thông qua cảm biến Hệ thống tưới nước tự động tưới độ ẩm ngưỡng 70%, ngừng tưới vượt qua ngưỡng Và điều khiển hệ thống tưới độ ẩm ngưỡng cho phép Có thể truyền nhận liệu thông qua UART vi điều khiển Arduino với NodeMCU, giao tiếp ứng dụng điện thoại với phần cứng 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong q trình thực đề tài, nhóm cịn gặp nhiều khó khăn tiếp cận với phần cứng khí, mạch thiết kế chưa đẹp, sai số cảm biến nhiệt độ, độ ẩm so với điều kiện thực tế Quá trình thu thập liệu từ cảm biến, số liệu ghi nhận chưa ổn định, trình truyền nhận cịn phải có thời gian chờ Hệ thống chưa đáp ứng lệnh điều khiển xử lý user khác Thời gian trao đổi liệu NodeMCU CSDL (Web Firebase) lớn dẫn đến tính sẵn sàng hệ thống chưa cao Website số lỗi không tự động cập nhật giá trị cảm biến tức thời NodeMCU gửi liệu lên mà phải đợi khoảng thời gian để refresh lại trang Trong thời gian tới, đề tài phát triển sau: - Kết hợp với nhiều cảm biến khác cảm biến đo độ PH đất, cũng nghiên cứu thêm chế độ dinh dưỡng khác loại xây dựng CSDL riêng mảng - Kết hợp với thu thập liệu thời tiết từ Google - Xây dựng thêm tính gửi tin nhắn cho người dùng hệ thống xảy cố - Nghiên cứu sâu lập trình Web, tạo Web hồn thiện tính năng, bảo mật - Bổ sung tính hoạt động ứng dụng Android khơng có kết nối Internet (Offline) để khơng bỏ lỡ thông tin từ người dùng 82 - Áp dụng mơ hình vào thực tế để hoàn thiện 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT G.L, “Phát triển nông nghiệp 4.0, cần làm tỉnh Lâm Đồng”, https://vnreview.vn/tin-tuc-khoa-hoc-congnghe/-/view_content/content/2547627/phat-trien-nong-nghiep-4-0-can-lamnhu-tinh-lam-dong, truy cập ngày 15/07/2018 [2] Thành Chung, “Nơng nghiệp 4.0: “Ít nói làm nhiều hơn””, http://danviet.vn/nha-nong/nong-nghiep-40-it-noi-va-lam-nhieu-hon813437.html, truy cập ngày 15/07/2018 [3] Nguyễn Tuyền, “Nông nghiệp thông minh 4.0: Đi nhanh đừng chạy vội!”, http://dantri.com.vn/kinh-doanh/nong-nghiep-thong-minh-40-dinhanh-nhung-dung-chay-voi-20180712202729877.htm, truy cập ngày 15/07/2018 [4] http://arduino.vn/bai-viet/42-arduino-uno-r3-la-gi, truy cập ngày 04/03/2018 [5] Vũ Quang Huy, “Thông số kỹ thuật Arduino lưu ý”, https://www.stdio.vn/articles/thong-so-ki-thuat-arduino-uno-r3-va-cac-luuy-400 [6] https://iotmaker.vn/NodeMCU.html, truy cập ngày 04/03/2018 [7] http://htelectronics.vn/huong-dan-su-dung-esp8266-trong-cacung-dung-internet-of-things/, truy cập ngày 04/03/2018 [8] http://mualinhkien.vn/san-pham/1000/module-dieu-khien-dong-col298-do.html?fb_comment_id=829851970431231_839734716109623, truy cập ngày 04/03/2018 [9] http://hshop.vn/products/module-1-relay-voi-opto-coch-ly-kochh-l-5vdc, truy cập ngày 04/03/2018 [10] http://machdientudong.com/tim-hieu-ve-dong-co-buoc-vamach-dieu-khien-dong-co-buoc/, truy cập ngày 17/03/2018 [11] https://iotmaker.vn/cam-bien-nhiet-do-do-am-dht11.html, truy cập ngày 17/03/2018 [12] http://hshop.vn/products/cam-bien-do-am-dat-2, truy cập ngày 10/04/2018 [13] https://iotmaker.vn/cam-bien-anh-sang-quang-tro.html, truy cập ngày 10/04/2018 [14] http://www.ytuongnhanh.vn/chi-tiet/chuan-giao-tiep-1-wire156.html, truy cập ngày 16/04/2018 [1] 84 https://vietnhap.com/dien-tu-so/chuan-uart-la-gi-phuong-thuchoat-dong-cua-no.htm, truy cập ngày 16/04/2018 [16] https://viblo.asia/p/gioi-thieu-google-firebase-realtime-databasesystem-phan-1-1Je5EMVm5nL, truy cập ngày 16/04/2018 [17] http://banlinhkien.vn/goods-5130-may-bom-mini-6-12v-mb385.html , truy cập ngày 08/06/2018 [18] https://vi.wikipedia.org/wiki/XAMPP, ngày truy cập 10/04/2018 [19] https://vi.wikipedia.org/wiki/HTML , ngày truy cập 15/04/2018 [20] https://en.wikipedia.org/wiki/Hypertext_Transfer_Protocol, ngày truy cập 10/05/2018 [21] http://webcoban.vn/css/default.html, ngày truy cập 10/05/2018 [15] TIẾNG ANH http://php.net/manual/php4.php, ngày truy cập 20/04/2018 [23] https://www.w3schools.com/sql/default.asp, ngày truy cập 10/05/2018 [24] https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/, ngày truy cập 15/04/2018 [25] https://developers.google.com/chart/?hl=vi, ngày truy cập 16/05/2018 [22] 85 ... Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 2.15 Hình 2.16 Hình 2.17 Hình 2.18 Hình 2.19 Hình. .. Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 3.18 Hình 3.19 Hình 3.20 Hình 3.21 Hình 3.22 Hình 3.23 Hình 3.24 Hình 3.25 Hình 3.26 Hình 3.27 Hình 3.28 Hình 3.29 Hình 3.30 Hình. .. tài: Thi? ??t kế thi cơng mơ hình vườn thơng minh Các số liệu, tài liệu ban đầu: Đồ án môn học 2: Thi? ??t kế thi công hệ thống vườn rau thực tế ảo Nội dung thực đề tài: Thi? ??t kế xây dựng hệ thống vườn