T p Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên phản biện
3.4 Lưu đồ giải thuật hệ thống chính
3.4.1 Lưu đồ giải thuật của hệ thống
START KHAI BÁO CHÂN KHỞI TẠO UARTS KHỞI TẠO LCD KHỞI TẠO CẢM BIẾN GỬI CÁC THÔNG SỐ CẢM BIẾN ĐẾN NODE MCU NHẬN CÁC DƯ LIỆU ĐIỀU KHIỂN TỪ NODE MCU ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ MÁY BƠM VÀ MÁI CHE END CHẾ ĐỘ OFFLINE Đ HIỂN THỊ LCD S ĐIỀU KHIỂN CÁC ĐỘNG CƠ MÁY BƠM VÀ MÁI CHE END Đ NHẬN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN TỪ BÀN PHÍM S
Hình 3.11Lưu đồ giải thuật của hệ
thống
Giải thích lưu đồ:
Khai báo các chân để sử dụng cảm biến như là cảm biến ánh sang, cảm biến nhiệt độ độ ẩm không khí, độ ẩm đất, giao tiếp UARTS.
Tiếp theo khởi tạo UARTS để giao tiếp với Node MCU.
Tiếp tục khởi tạo LCD để hiện thị các chế độ lựa chọn.
Sau đó khởi tạo cảm biến để bắt đầu thu thập dữ liệu.
Sau đó chọn 1 trong 2 chế độ là điều khiển tại chỗ hoặc điều khiển qua internet:
Chế độ Offline: Các thông số cảm biến sẽ được hiển thị trên LCD và có thể tinh chỉnh các thông số đó thông qua việc điều khiển máy bơm hoặc mái che nắng.
Chế độ qua internet: Các thông số cảm biến sẽ được gửi đến Node MCU để gửi đến webserver. Sau đó sẽ nhận các thông số điều khiển từ Webserver thông qua Node MCU để điều khiển máy bơm hoặc mái che nắng.
35
3.4.2 Lưu đồ giải thuật gửi/nhận dữ liệu từ Arduino
START KHAI BÁO UARTS KẾT NỐI Node MCU Đ GỬI CÁC THÔNG SỐ CẢM BIẾN NHẬN CÁC TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN END S Giải thích lưu đồ:
Khai báo các chân UARTS
Kết nối đến Node MCU và chờ 2s để hoàn tất kết nối. Nếu không kết nối được sẽ kết nối lại. Sau khi kết nối thành
công thì Arduino sẽ gửi các thông số cảm biển và nhận các tín hiệu điều khiển từ Node MCU. Tiếp tục thực hiện vòng lặp.
Hình 3.12Lưu đồ giải thuật gửi/nhận dữ liệu từ Arduino
3.4.3 Lưu đồ giải thuật truyền dữ liệu của Node MCU
START KHAI BÁO UARTS KIỂM TRA KẾT NỐI VỚI ARDUINO Đ NHẬN CÁC THÔNG SỐ CẢM BIỂN KIỂM TRA KẾT NỐI VỚI WEBSERVER Đ GỬI CÁC THÔNG SÔ CẢM BIẾN ĐẾN WEBSERVER END S S Giải thích lưu đồ:
Khởi tạo UART.
Sau đó kiểm tra kết nối với Arduino, nếu có thì nhận các thông số cảm biến.
Tiếp theo, kiểm tra kết nối tới Web Server.Sau khi có kết nối thì cập nhật các thong số cảm biến đến Web Server.
36
3.4.4 Thiết kế phần mềm
3.4.4.1 Lưu đồ giải thuật ứng dụng
START KHƠI TẠO GIAO DIỆN ỨNG DỤNG KẾT NỐI ĐẾN DATABASE LẤY DỮ LIỆU TỪ DATABASE HIỆN THỊ LÊN ỨNG DỤNG END Giải thích lưu đồ:
Khởi tạo giao diện: tạo các dòng thông báo nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, lượng mưa. Kết nối đến cơ sở dữ liệu và
lấy các dữ liệu để hiển thị Tạo form hiển thị các dữ
liệu cảm biến từ database.
Hình 3.14Lưu đồ giải thuật ứng dụng
3.4.4.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển
START KHỞI TẠO GIAO DIỆN KIỂM TRA SWITCH ĐỔI TRẠNG THÁI GỬI DỮ LIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐẾN DATABASE END Giải thích lưu đồ:
Khởi tạo giao diện: tạo giao diện các switch để điều khiển các thiết bị
Nếu người dùng đổi trạng thái nút nhấn là ON hoặc OFF thì ứng dụng sẽ gửi trạng thái này sang database. Các dự liệu này sẽ tạo tín hiệu điều khiển cho Arduino.
37
Chương 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 KẾT QUẢ PHẦN CỨNG
Qua quá trình thiết kế phần cứng, chọn lựa linh kiện, nhóm đã tiến hành kiểm tra các kết nối các module, linh kiện với nhau. Cuối cùng, nhóm đã hoàn chỉnh hệ thống bằng mô hình thực kết hợp với bộ xử lý trung tâm.
Hình 4.1 Bộ xử lý trung tâm chính kết nối với mô hình.
38
Qua quá trình nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài đã đạt được những vấn đề sau:
Đã hiểu và ứng dụng được cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, mưa, ánh sáng. Xây dựng được hệ thống điều khiển giao tiếp với Server.
Thiết kế và thi công được mạch nhận dữ liệu từ cảm biến, điều khiển máy bơm, truyền nhận dữ liệu UART, mạng wifi, dữ liệu được cập nhật và lưu trữ trên Web Server.
Mạch thi công thực hiện được các nhu cầu đặt ra: Nhiệt độ đo được trong khoảng từ 0oC đến 50oC, độ ẩm đo được trong khoảng từ 20% đến 100%,đo được lượng ánh sang, tình trạng mưa. Dữ liệu đo được gửi lên Web Server trong thời gian ngắn. Có thể chọn chế độ hoạt động và điều khiển máy bơm trên app Android hoặc điều khiển qua bảng điều khiển. Do chưa có những thiết bị đo cụ thể để kiểm tra độ chính xác nên các thông số phạm vi đo được chỉ được xác định theo datasheet và trong quá trình chạy thử sản phẩm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống: Độ ẩm cao ảnh hưởng tới cảm biến đo, cảm biến mưa chưa thể xử lý tốt dữ liệu, mạch phải được cấp nguồn liên tục.
4.2. KẾT QUẢ PHẦN MỀM
Như đã trình bày, ứng dụng thực hiện được các yêu cầu từ hệ thống:
Trang hiển thị thông tin đề tài, giao diện theo dõi chỉ số hệ thống, điều khiển máy bơm, quạt,..
Truy cập địa chỉ trang của Web Server, ta sẽ thấy được các chỉ số môi trường được cập nhật liên tục. Bên cạnh đó có thể điều khiển các thiết bị trực tiếp từ trang chính Websever.
39
Dữ liệu của toàn bộ hệ thống được quản lý bởi database, nhận và gửi dữ liệu giữa ứng dụng di động và bộ xử lý trung tâm theo thời gian thực.
Hình 4.4 Giao diện Database
Trong đó, ý nghĩa các thông số như sau:
DEVICE_STATUS : thông số điều khiển thiết bị.
HUMIDITY_env: độ ẩm không khí.
HUMIDITY_gnd: độ ẩm đất.
TEMPERATURE_env: nhiệt độ môi trường.
RAIN_SENSOR: chỉ thị tình trạng mưa.
40
Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG
5.1 KẾT LUẬN
Qua đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRỒNG CÂY CÀ RỐT TRONG NHÀ KÍNH”, nhóm thực hiện đã nghiên cứu được những vấn đề sau:
Tìm hiểu về mô hình mạng và lý thuyết về truyền dữ liệu UART .
Tìm hiểu về cách xây dựng Realtime Database.
Tìm hiểu được board nhúng Arduino Mega và Node MCU.
Xây dựng được ứng dụng Android đơn giản có thể theo dõi được nhiệt độ, độ ẩm, trạng thái máy bơm tưới nước.
Hệ thống đã hoạt động và đo được nhiệt độ trong ngưỡng 20oC đến 50oC, độ ẩm đo được 50% đến 100% thông qua cảm biến.
Hệ thống tưới nước có thể tưới theo ý của người dùng.
Hệ thống có thể đóng/mở máy che để điều chỉnh lượng ánh sáng tác động lên cây.
Hệ thống có thể bật/tắt đèn để tăng cường nhiệt độ hoặc tăng lượng ánh sang cung cấp cho cây vào ban đêm.
Có thể truyền nhận dữ liệu thông qua UART giữa vi điều khiển Arduino Mega và Node MCU.
5.2 HẠN CHẾ VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG
LAI GẦN
Những hạn chế trong quá trình thực hiện:
Trong quá trình thực hiện đề tài còn gặp nhiều khó khăn khi tiếp cận với module mới, mạch thiết kế chưa được đẹp.
Sai số cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khi so với các sản phẩm khác hoạt động cùng lúc.
Quá trình thu thập dữ liệu thông qua cảm biến vẫn chưa được chính xác.
Nhiệt độ và độ ẩm thu thập được vẫn còn chênh lệch so với dữ liệu có được từ Google.
Quá trình truyền nhận vẫn còn phải có thời gian chờ mới thu được dữ liệu ổn định.
Trong thời gian tới, ta có thể phát triển THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG TRỒNG CÂY CÀ RỐT TRONG NHÀ KÍNHđể có thể:
Kết hợp với nhiều cảm biến khác như cảm biến ánh sáng, cảm biến gas…
Thu thập dữ liệu thời tiết từ Google.
41
xảy ra vấn đề hoặc có hành vi cố tình xâm nhập vào hệ thống.
Nghiên cứu sâu hơn về lập trình Android, tạo ra ứng dụng hoàn thiện hơn về các tính năng, bảo mật.
Tìm hiểu và xây dựng hệ thống có thể điều khiển được nhiều thiết bị hơn.
Phát triển hệ thống cảnh báo khi máy bơm có hiện tượng tắt mở liên tục, nhiệt độ quá ngưỡng nhiều lần liên tiếp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://arduino.esp8266.vn [2] https://hocarm.org/esp8266-va-firebase/ [3] https://www.stdio.vn/articles/dieu-khien-dong-co-servo-voi-adruino-320 [4] https://opencircuit.nl/ProductInfo/1000061/I2C-LCD-interface.pdf [5] https://www.handsontec.com/pdf_learn/esp8266-V10.pdf [6] http://arduino.vn/bai-viet/427-su-sang-tao-qua-cac-phien-ban-phan-cung-cua- mach-tu-dong-arduino [7] https://www.robotshop.com/media/files/pdf/arduinomega2560datasheet.pdf
datasheet arduino mega 2560
[8] https://www.academia.edu/7709377/Nh%C3%B3m_2._CNDVK1._VAA_ZIG BEE_IEEE_802.15.4 [9] https://www.zigbee.org/zigbee-for-developers/zigbee-3-0/ [10] https://www.ebookbkmt.com/2016/05/phan-tich-nguyen-ly-hoat-ong-cua-hoa- ke.html [11] http://arduino.vn/bai-viet/91-doc-nhiet-do-do-am-va-xuat-ra-man-hinh-lcd [12] http://hocdientu.vn/threads/dht11-cam-bien-do-am.122/ [13] https://voer.edu.vn/c/ro-le/51d2175d/39d37178