ĐỒ ÁN VƯỜN THÔNG MINH

IOT , vườn thông minh, tưới cây thông minh, có điều khiển qua app android, Áp dụng công nghệ vào nông nghiệp đang là xu hướng của những năm gần đây, nó càng trở nên mạnh mẽ trong thời đại nền công nghiệp 4.0. Đặc biệt là áp dụng vào lĩnh vực trồng trọt các loại cây rau màu, hoa quả trong nhà kính, nhà lưới. Giúp nhà nông có thể giảm được thời gian làm việc tại vườn và cắt giảm được nhân công mà chất lượng của nông sản vẫn đảm bảo đạt chuẩn. Ngoài ra, những việc mà trước giờ nông nghiệp thủ công truyền thống không làm được như: đo nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất, ánh sáng, độ pH, … tất cả giờ đây sẽ được tự động hoá và làm việc liên tục. Bên cạnh đó, không thể không kể đến hệ thống tưới nước, mái che, rèm che nắng điều khiển từ xa, đặt thời gian tưới sẽ giúp công việc của người nông dân trở nên nhanh chóng và đơn giản hơn rất nhiều.

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 MÔN HỌC THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG CHĂM SĨC VÀ GIÁM SÁT VƯỜN RAU QUA APP ĐIỆN THOẠI SVTH : Khóa : Ngành : GVHD: MSSV: CNKT Điện tử -Viễn thơng Tp Hồ Chí Minh, tháng năm CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 01 năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Lớp: 18161CLDT2 Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Thiết kế thi cơng hệ thống chăm sóc giám sát vườn rau qua App điện thoại Các số liệu, tài liệu ban đầu: Kiến thức môn: Điện tử bản, Mạch điện, Kỹ thuật số, Vi xử lý, Công nghệ cảm biến, kiến thức Arduino Nội dung thực đề tài: - Thiết kế hệ thống Mô mạch Proteus Lập trình cho hệ thống Kiểm tra chỉnh sửa hệ thống Viết báo cáo Sản phẩm Mô hình chăm sóc giám sát vườn rau thơng qua App điện thoại GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống chăm sóc giám sát vườn rau qua App điện thoại Họ tên Giáo viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm 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 23 tháng 07 năm 2021 Giáo viên hướng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Ngành:Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử - Viễn thông Tên đề tài: Thiết kế thi cơng hệ thống chăm sóc giám sát vườn rau qua App điện thoại 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 23 tháng 07 năm 2021 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Mặc dù điều kiện thực tế khó khăn, tình hình đại dịch Covid-19 diễn biến phức tạp tâm dịch Thành Phố Hồ Chí Minh, đồ án mơn học phải thực hình thức online, khơng thể gặp bạn bè thầy/cô để trao đổi trực tiếp Nhưng nỗ lực nhóm giúp đỡ Thầy/Cơ bạn bè, nhóm hồn thành báo cáo đồ án môn học 2, chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện tử Viễn thông Để đạt kết này, không kể đến hỗ trợ Thầy/Cô Khoa đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Đặc biệt thầy, người tận tình hướng dẫn, chỉnh sửa, góp ý tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt q trình thực đồ án Nhóm xin gửi đến thầy lời cảm ơn chân thành sâu sắc Đồng thời, nhóm xin cảm ơn đến bạn bè hỗ trợ, đóng góp ý kiến chia sẻ kinh nghiệm để em hoàn thành tốt đề tài Mặc dù cố gắng hết sức, lượng kiến thức eo hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót Do vậy, nhóm mong nhận góp ý q báu Thầy/Cơ để hồn thiện tốt tích lũy kinh nghiệm để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp tới Sau cùng, nhóm chúng em kính chúc q thầy thật dồi sức khỏe, tràn đầy nhiệt huyết với thành công nghiệp cao quý Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC TRANG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU 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 KHỐI THỜI GIAN THỰC 2.2 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ DHT11 2.3 LED MA TRẬN MAX7219 2.4 REMOTE HỒNG NGOẠI HX1838 .8 2.6 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM .9 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG .12 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG .12 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 12 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 12 3.1.3 Hoạt động hệ thống 13 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG .13 3.2.1 Khối thời gian thực 13 3.2.2 Khối cảm biến nhiệt độ 13 3.2.3 Khối hiển thị 14 3.2.4 Khối remote hồng ngoại 15 3.2.5 Khối xử lý trung tâm 16 3.2.6 Khối nguồn 17 3.3 CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PHẦN MỀM 17 3.4 LƯU ĐỒ .19 3.4.1 Lưu đồ giải mã remote hồng ngoại .19 3.4.2 Lưu đồ hoạt động khối xử lí trung tâm 20 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 21 4.1 Kết khối .21 4.2 Kết hoạt động toàn hệ thống 21 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .23 5.1 KẾT LUẬN 23 5.2 HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .23 5.2.1 Hạn chế 23 5.2.2 Hướng phát triển 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO .24 PHỤ LỤC 25 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT UART DC PC I2C Universal Asynchronous Receiver / Transmitter Direct Current Personal Computer Inter-Integrated Circuit I/O IC ADC hay A/D Input/Output Integrated Circuit Analog Digital Converter Truyền liệu nối tiếp bất đồng Dòng điện chiều Máy tính cá nhân Vi mạch tích hợp truyền thơng nối tiếp Ngõ vào/ngõ Mạch tích hợp Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂ Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật cho DS1307 .4 Bảng 2.2: Bảng thông số chân DS1307 .4 Bảng 2.3:Thông số kỹ thuật cho DHT11 Bảng 2.4: Bảng thông số chân cảm biến DHT11 .6 Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật cho led ma trận MAX7219 Bảng 2.6: Bảng thông số chân led ma trận MAX7219 Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật cho Remote HX1838 Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật cho Arduino Nano 10 Bảng 2.9: Bảng thông số chân Arduino Nano 11 YBảng 3.1: Dòng tiêu thụ điện áp linh kiện .17 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Mạch thời gian thực RTC DS1307 Hình 2.2: Cảm biến nhiệt độ DHT11 .5 Hình 2.3: Module led ma trận MAX7219 Hình 2.4: Remote hồng ngoại Hình 2.5: Arduino Nano 10 YHình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 12 Hình 3.2: Kết nối DS1307 với Arduino 13 Hình 3.3: Kết nối DHT11 với Arduino Nano 14 Hình 3.4: Hình ảnh module led ma trận Max7219 15 Hình 3.5: Remote hồng ngoại HX1838 15 Hình 3.6: Giao diện phần mềm Arduino IDE 18 Hình 3.7: Lưu đồ giải mã remote hồng ngoại 19 Hình 3.8: Lưu đồ hoạt động khối xử lý trung tâm 20 YHình 4.1: Hiển thị giờ, phút, giây module DS1307 21 Hình 4.2: Hiển thị ngày, tháng, năm module DS1307 21 Hình 4.3: Hiển thị giá trị nhiệt độ thu từ DHT11 21 Hình 4.4: Mơ hình sản phẩm 22 Hình 3.13: Giao diện Android Studio Giao diện phần mềm Android Studio đa dạng, nhiều phần khác nhau, phần có chức riêng Tuy nhiên, chủ ý đến phần quan trọng hay sử dụng trình lập trình, nêu hình 3.13 Chức phần sau: - 1: Menu lệnh: Nơi tạo project mới, thiết lập, chạy chương trình, … - 2: Khu vực hiển thị trường code java - 3: Khu vực hiển thị trường file XML(layout) - 4: Khu vực hiển thị cửa sổ trường file code java XML - 5: Vùng viết code: Người dùng viết code cho chương trình - 6: Khu vực hiển thị giao diện Android mà người dùng thiết kế thông qua việc viết code - 7: Nút chạy chương trình: Dùng để chạy chương trình nạp chương trình vào điện thoại Android Trước nạp vào điện thoại chương trình chạy kiểm tra lỗi, có lỗi lỗi chữ màu đỏ cửa sổ thông báo bên 48 3.4 LƯU ĐỒ 3.4.1 Lưu đồ chương trình Arduino Mega 2560 Giải thích lưu đồ - Khai báo thư viện, khởi tạo giá trị ban đầu - Màn hình 0, kiểm tra xem nút chuyển có bấm khơng Đúng biến hình +1, sai so sánh biến hình > Đúng biến hình = 0, sai tiếp tục so sánh biến hình - So sánh biến hình = Đúng gọi chương trình thực thi nhiệm vụ, sai so sánh hình = Đúng hình gọi hàm cài đặt giá trị giới hạn Sai so sánh hình = Đúng gọi hàm cài đặt thời gian Sai so sánh hình = Đúng gọi hàm thiết lập thời gian, sai quay lại - Chương trình lặp lặp lại liên tục 49 Hình 3.14: Lưu đồ chương trình Arduino Mega 2560 3.4.2 Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ thủ cơng 50 Giải thích lưu đồ - Bắt đầu, kiểm tra mode bơm = 1, bật bơm, sai tắt bơm - Kiểm tra mode đèn = 1, bật đèn, sai tắt đèn - Kiểm tra mode quạt = 1, bật quạt, sai tắt quạt - Kiểm tra modemai = 1, mở mái, sai đóng mái - Kiểm tra moderem = 1, mở rèm, sai đóng rèm - Kết thúc chương trình Hình 3.15: Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ thủ công 3.4.3 Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ tự động 51 Hình 3.16: Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ tự động Giải thích lưu đồ - Đầu tiên, so sánh độ ẩm đất >= độ ẩm đất cài Đúng bơm mở tắt bơm, tiếp tục so sánh độ ẩm đất >= độ ẩm đất cài trạng thái mưa =1 Đúng mái mở đóng mái, sai mái đóng mở mái Độ ẩm đất >= độ ẩm đất cài sai bơm, mái đóng bật bơm mở mái - So sánh khoảng 6-17h Nếu đúng, so sánh ánh sáng >= ánh sáng cài Đúng đèn mở tắt đèn Tiếp tục so sánh nhiệt độ >= nhiệt độ cài 52 Đúng rèm mở, quạt tắt đóng rèm, bật quạt Sai rèm đóng, quạt bật mở rèm, tắt quạt - Nếu ánh sáng = nhiệt độ cài Đúng rèm mở, quạt tắt đóng rèm, bật quạt Sai rèm đóng, quạt bật mở rèm, tắt quạt - Nếu thời gian khơng khoảng 6-17h rèm đóng, đèn mở mở rèm, tắt đèn Tiếp tục so sánh nhiệt độ >= nhiệt độ cài, quạt tắt bật, sai quạt bật tắt quạt - Kết thúc chương trình 3.4.4 Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ thời gian 53 Hình 3.17: Lưu đồ chương trình điều khiển chế độ thời gian Giải thích lưu đồ 54 - Bắt đầu, so sánh độ ẩm đất >= 75 Kiểm tra mưa Đúng mái mở, bơm bật đóng mái, tắt bơm Sai mái đóng, bơm bật mở mái, tắt bơm - Độ ẩm đất < 75, kiểm tra mưa Nếu có mưa bơm bật tắt bơm So sánh thời gian tưới, mái đóng mở mái, sai tiếp tục kiểm tra tới thời gian ngừng tưới Đúng mái mở đóng mái - Độ ẩm đất = ánh sáng cài Đúng đèn mở tắt đèn Tiếp tục so sánh nhiệt độ >= nhiệt độ cài Đúng rèm mở, quạt tắt đóng rèm, bật quạt Sai rèm đóng, quạt bật mở rèm, tắt quạt - Nếu ánh sáng = nhiệt độ cài Đúng rèm mở, quạt tắt đóng rèm, bật quạt Sai rèm đóng, quạt bật mở rèm, tắt quạt - Nếu thời gian không khoảng 6-17h rèm đóng, đèn mở mở rèm, tắt đèn Tiếp tục so sánh nhiệt độ >= nhiệt độ cài, quạt tắt bật, sai quạt bật tắt quạt - Kết thúc chương trình 55 3.4.4 Lưu đồ chương trình ESP8266 Giải thích lưu đồ - Đầu tiên, khai báo thư viện, khai báo biến, khởi tạo giá trị ban đầu - Kết nối mạng, kết nối webserver - Nhận liệu từ Arduino Mega 2560 - Gửi liệu lên Web - Đọc phản hồi liệu gửi từ Web - Gửi liệu vào Serial Hình 3.18: Lưu đồ chương trình ESP8266 56 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 Kết khối Khối hiển thị Hình 4.1: Màn hình chế độ điều khiển tay Hình 4.4: Màn hình cài giá trị giới hạn Hình 4.2: Màn hình chế độ điều khiển tự động Hình 4.5: Màn hình cài đặt thời gian tưới Hình 4.3: Màn hình chế độ điều khiển thời gian Hình 4.6: Màn hình cài đặt thời gian 4.1 Kết App Android 57 Hình 4.7: Giao diện hình giám sát Giám sát hình khởi động App Màn hình cho phép hiển thị thơng số nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất, ánh sáng tình trạng có mưa hay khơng mưa Các thơng số lấy trực tiếp từ Firebase điện thoại có kết nối mạng, thơng số thay đổi liên tục dựa liệu Firebase 58 Hình 4.8: Giao diện hình điều khiển Điều khiển hình thứ 2, ta bấm vào chữ “điều khiển” thao tác quẹt hình sang trái hình điều khiển xuất Ở hình hiển thị chế độ hoạt động: AUTO, MANU, TIME Bên cạnh cịn hiển thị trạng thái đèn, bơm, quạt, mái che, rèm Ở chế độ MANU cho phép người dùng tương tác vào nút nhấn ON OFF thiết bị để bật tắt thiết bị 59 Hình 4.9: Giao diện hình thiết lập Thiết lập hình cuối Ta bấm vào chữ “thiết lập” quẹt điện thoại sang trái để truy cập hình thiết lập Ở hình cho phép người dùng biết thời gian cài đặt tưới thông số giới hạn nhiệt độ, độ ẩm đất ánh sáng Ngồi ra, người dùng thay đổi giá trị theo ý 60 người dùng sau nhấn nút “cập nhật giá trị” giá trị cập nhật lưu lại 61 ... ÁNH SÁNG [1] Mạch cảm biến ánh sáng LM393 mạch cảm biến dò cường độ ánh sáng sử dụng cảm biến photoresistor loại nhạy với IC so sánh LM393, điều chỉnh chiết áp để thay đổi mức phát cường độ ánh... khiển thông qua chức ADC để nhận giá trị cường độ ánh sáng xung quanh cách xác Hình 2.1: Cảm biến ánh sáng thực tế Hình 2.2: Sơ đồ chân cảm biến ánh sáng Code mẫu int cambien = 10; int Led = 8; void... trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà khơng phải qua tính tốn thơng qua giao tiếp I2C Hình 2.3: Cảm biến ánh sáng GY-302 BH1750 Code mẫu Hình 2.4: Sơ đồ chân cảm biến ánh sáng GY-302 BH1750 #include