Đang tải... (xem toàn văn)
- Thông qua quá trình làm đồ án , sinh viên có cơ hội tìm hiểu thêm về các linh kiện điện tử, phần mềm lập trình arduino IDE, giao thức MQTT -Vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống tưới tự động, từ đó đưa vào ứng dụng thực tiễn. Giúp cho việc tưới tiêu cây trồng ở nước ta có những phương án mới và đạt được hiệu quả cao. Áp dụng những kiến thức đã tích lũy được trong 4 năm học qua cùng với việc kết hợp sử dụng công nghệ tự động để điều tiết khí hậu của mô hình vườn giúp giảm bớt sức lao động, nguồn nước, phân bón, thuốc trừ sâu và nâng cao chất lượng điều chỉnh. - Ứng dụng công nghệ thông tin để quan sát, quản lý thiết bị điều khiển như sử dụng các header kết nối với độ ẩm đất, độ ẩm không khí , nhiệt độ môi trường; hiển thị và theo dõi các giá trị cảm biến trả về và trạng thái máy bơm hoạt động qua một màn hình LCD20x4.Ngoài ra mạch tích hợp thêm IC thời gian thực DS3231 để arduino xác định được thời gian trong ngày từ đó điều khiển các tải hoạt động cho phù hợp. Các giá trị cảm biến sẽ được gửi smartphone thông qua esp8266 để người dùng có thể theo dõi , điều khiển hệ thống bất cứ đâu trên thế giới khi có kết nối internet.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH VƯỜN THƠNG MINH CĨ ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BẰNG SMARTPHONE SỬ DỤNG ESP8266 CBHD : TS.Nguyễn Tiến Kiệm Sinh viên : Nguyễn Thị Hợp Mã số sinh viên : 1141050459 Hà Nội -2020 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, cho em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Nguyễn Tiến Kiệm tận tình hướng dẫn, bảo, cung cấp tài liệu cần thiết, giúp đỡ động viên để em hồn thành báo cáo Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô khoa Điện tử Viễn thơng nói riêng Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội nói chung tận tình giảng dạy, giúp đỡ truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian em học tập rèn luyện trường Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, người thân tất bạn bè, đặc biệt bạn lớp Điện tử - K11, người hỗ trợ, chia sẻ, động viên tinh thần cho em suốt trình học tập thực đồ án Trong trình nghiên cứu em vấp phải nhiều khó khăn, hạn chế kiến thức non kinh nghiệm nên em tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Em mong nhận góp ý quý thầy, cô để đề tài em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hợp PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nhu cầu thực phẩm vấn đề đặt lên hàng đầu, với phát triển đô thị với mật độ dân số lớn người lại tạo thực phẩm có can thiệp chất hóa học để tạo tươi ngon cho thực thẩm Tình trạng bắp cải giả có nguồn gốc từ Trung Quốc, rau muống tưới nhớt, rau muống ngâm dung dịch để tạo màu xanh tươi… làm cho hoang mang ngày lòng tin vào người nơng dân cho chân Chính lẽ việc tự trồng rau giải pháp hiệu cho hộ gia đình Ứng dụng công nghệ vào trồng trọt ý tưởng hay, giúp người tiết kiệm nhiều thời gian công sức đem lại suất cao Con người nhà sử dụng máy tính điện thoại mà điều khiển trang trại ngoại thành giúp tiết kiệm thời gian, nhân cơng hiệu Chính em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình vườn thơng minh có điều khiển giám sát smartphone sử dụng Esp8266” làm đề tài tốt nghiệp Trong đề tài vấn đề đặt xây dựng khu vườn thơng minh Trên diện tích đất trồng nhiều loại rau, hoa màu khác Hệ thống tự điều chỉnh môi trường để tạo môi trường phù hợp giúp tăng trưởng tốt tăng khả đề kháng chống chọi sâu, bệnh Mục đích nghiên cứu Vận dụng kiến thức học để nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống tưới tự động, từ đưa vào ứng dụng thực tiễn Giúp cho việc tưới tiêu trồng nước ta có phương án đạt hiệu cao Áp dụng kiến thức tích lũy năm học qua với việc kết hợp sử dụng công nghệ tự động để điều tiết khí hậu mơ hình vườn giúp giảm bớt sức lao động, nguồn nước, phân bón, thuốc trừ sâu nâng cao chất lượng điều chỉnh Ứng dụng công nghệ thông tin để quan sát, quản lý thiết bị điều khiển sử dụng header kết nối với độ ẩm đất, độ ẩm khơng khí , nhiệt độ môi trường; hiển thị theo dõi giá trị cảm biến trả trạng thái máy bơm hoạt động qua hình LCD20x4.Ngồi mạch tích hợp thêm IC thời gian thực DS3231 để arduino xác định thời gian ngày từ điều khiển tải hoạt động cho phù hợp Các giá trị cảm biến gửi smartphone thông qua esp8266 để người dùng theo dõi , điều khiển hệ thống đâu giới có kết nối internet Có điều kiện tìm hiểu thêm phần mềm để hỗ trợ lập trình: mikroc for pic, arduino IDE, Yêu cầu thiết kế Xây dựng hệ thống nhỏ gọn hoạt động ổn định Hệ thống có giao diện hợp lý, bắt mắt dễ dàng thao tác với người sử dụng Thích ứng với nhiều loại cảm biến sử dụng rộng rãi Ý nghĩa thực tiễn đề tài Vườn thông minh giúp nâng cao suất lao động, giảm thời gian lao động người nông dân làm cho nông sản đạt suất chất lượng cao Góp phần làm nơng sản Việt Nam có tính cạnh tranh cao thị trường giới rút ngắn khoảng cách nông dân Việt Nam với nông dân nước phát triển giới Bên cạnh thể lĩnh tầm hiểu biết ngày nâng cao sinh viên nắm bắt kiến thức khoa học kỹ thuật vận dụng cách sáng tạo, có hiệu vào thực tiễn sống Chương 1: TỔNG QUAN VƯỜN THÔNG MINH 1.1: Khái niện chung 1.1.1: Vườn (nhà kính) thơng minh gì? Vườn (nhà kính) hệ thống sở hữu ích quan trọng việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp cơng nghệ cao Giúp q trình canh tác khơng bị ảnh hưởng điều kiện môi trường bất lợi Bên cạnh vườn thơng minh có khả tự động điều chỉnh yếu tố sinh lý: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng hay chế độ tưới nước chất dinh dưỡng thích hợp với điều kiện phát triển trồng giai đoạn phát triển, qua hạn chế yếu tố gây hại mầm bệnh tác động đến trồng để đạt suất hiệu kinh tế cao đạt chi tiêu xuất Khơng dừng lại vườn thơng minh cho phép kiểm sốt đầy đủ chặt chẽ hầu hết thơng số q trình sản xuất, kể việc sử dụng tối ưu đất canh tác sản lượng trồng thời vụ 1.1.2: Tình hình nghiên cứu ngồi nước Hiện giới phát triển mơ hình trồng thông minh phù hợp đô thị lớn Khi mà diện tích đất ngày thu hẹp, dân số tăng cao, việc xây dựng mơ hình trồng gian bếp ban công giúp mang lại thực phẩm không bị ô nhiễm Con người phải tạo môi trường nhân tạo yếu tố nhiệt độ, nước, gió, độ PH, ánh sáng,… cho phát triển, trang trại thông minh nhỏ đời hộ Hơn việc trồng rau hoa hộ đem lại môi trường tự nhiên có tính thẩm mỹ cao Xu phát triển giới khu vườn thông minh hộ tự động hóa tất việc kể việc gieo trồng từ xa thu hoach tự động Trên giới mơ hình trồng rau nhà ngày phổ biến lồng trồng bếp theo phương thức trồng thủy canh, sản phẩm rau sử dụng trực tiếp mà rửa với nước, với bước trồng đơn giản theo dõi phát triển cây, nhu cầu thành phần dinh dưỡng, nhiệt độ, độ ẩm ánh sáng tối ưu hóa qua ứng dụng nhỏ điện thoại lồng trồng nhỏ dùng để trang trí số vị trí nhà bếp, bàn ăn, bên cửa sổ… Hiện Việt Nam ứng dụng hệ thống Smart Home với mục tiêu tiến tới hệ thống Smart City, ngày có nhiều gia đình Việt Nam sinh sống hộ chung cư với diện tích nhỏ trồng ngồi sân thượng, không gian bếp việc ứng dụng mơ hình thơng minh vừa mang lại lợi ích sức khỏe mà đem lại tính thẩm mỹ cho nhà Những hộ bán với việc thiết kế hệ thống tự động hóa nhà kết hợp với hệ thống trồng thông minh đem lại tiện dụng cho gia chủ [1] 1.2: Một số mơ hình vườn thơng minh 1.2.1: Dựa cấu trúc mái Với loại cấu trúc mái khác có kiểu nhà kính khác Sở dĩ có nhiều mẫu nhà kính loại có ưu điểm khác Cũng phù hợp với loại điều kiện thời tiết khác Một số loại nhà kính phổ biến: 1.2.1.1: Vườn mái phẳng Các thiết kế làm thẳng có hình khối giống hình hộp chữ nhật Với kiểu mái đơn giản trình thiết kế thi cơng Và thuận tiện cho q trình sử dụng mà khơng sợ vướng mắc Tuy nhiên xét chi phí cao 1.2.1.2: Vườn mái vòm Đây lối thiết kế phổ biến trang trại Bởi ưu mặt thẩm mỹ số yếu tố khác liên quan đến lượng ánh sáng thu nhận không gian canh tác 1.2.1.3: Vườn mái xéo Hình : Mơ hình vườn mái vòm Bên cạnh mẫu nhà kính mái phẳng khác nhà kính mái chữ A Nó phù hợp với điều kiện thời Hình : Mơ hình vườn mái xéo tiết vùng nhiệt đới nhiều mưa 1.2.2: Dựa cơng nghệ đầu tư Ứng dụng trình độ thành khoa học kỹ thuật khơng q xa lạ thiết kế, loại sản phẩm Bởi tạo hiệu tốt tạo môi trường phát triển tốt làm cho có chế kiểm sốt chặt chẽ Chính việc kiểm sốt điều chỉnh giúp cho phát triển khỏe mạnh theo giai đoạn Từ cho suất cao Các loại nhà kính phổ biến 10 là: nhà kính cơng nghệ cao, nhà kính cơng nghệ trung bình, nhà kính cơng nghệ thấp Tùy theo nhu cầu điều kiện tài mà bạn lựa cho mơ hình phù hợp 1.2.2.1: Vườn cơng nghệ cao Hình : Mơ hình vườn cơng nghệ cao Khi phân chia loại nhà kính người ta chọn nhà kính cơng nghệ cao cung cấp hiệu suất trồng mức cao Thơng thường có chiều cao tường 4m phần đỉnh mái có chiều cao khoảng 8m tính từ mặt đất Với kiểu nhà kính có hệ thống thơng gió phần mái có lỗ thơng bên tường Phần mái lợp nhựa polycarbonater, thủy tinh Chính việc áp dụng cơng nghệ cao nên kiểm sốt mơi trường gần tự động Và giúp cho trình phát triển bền vững kinh tế mơi trường Khi lượng thuốc trừ sâu cần sử dụng giảm đáng kể Và đưa đến loại sản phẩm với suất cao chất lượng cao unsigned int fan_nhiet_do_cai=40, fan_do_am_cai=60, fan_td_bt=bang_tay; DHT dht(dht11, DHT11); //khai bao cac bien toan cuc su dung chuong trinh unsigned int dem,dem_last; typedef enum {_off,_on}stt; stt stt_pump=_off,stt_fan=_off,stt_lamp=_off,stt_dp=_off; stt stt_wifi=_off; stt wifi_pump=_off; stt wifi_lamp=_off; stt wifi_fan=_off; stt wifi_dp=_off; typedef enum {_normal,_wifi}_mode_active; _mode_active _mode=_normal; unsigned char do_am_dat_ht=0; unsigned char nhiet_do_ht=0,do_am_ht=0; unsigned int _t=0; void setup() { pinMode(relay1, OUTPUT); pinMode(relay2, OUTPUT); pinMode(relay3, OUTPUT); pinMode(relay4, OUTPUT); _off(relay1); _off(relay2); _off(relay3); _off(relay4); pinMode(up, INPUT); pinMode(ok, INPUT); pinMode(down, INPUT); pinMode(btn_lamp, INPUT); pinMode(btn_pump, INPUT); pinMode(quat, INPUT); //khoi tao cac giao tiep ngoai vi Serial.begin(9600); delay(100); Wire.begin(); lcd.init(); //initialize the lcd lcd.backlight(); //open the backlight lcd.clear();//xoa man hinh tranh hien thi linh tinh khoi dong dht.begin(); lcd_string(1,1,"wait "); lamp_gio_start=eep_read(add_lamp_gio_start); delay(5); lamp_phut_start=eep_read(add_lamp_phut_start); delay(5); lamp_gio_stop=eep_read(add_lamp_gio_stop); delay(5); lamp_phut_stop=eep_read(add_lamp_phut_stop); delay(5); lamp_hg_bt=eep_read(add_lamp_hg_bt); delay(5); pump_nhiet_do_cai=eep_read(add_pump_nhiet_do_cai); delay(5); pump_do_am_cai=eep_read(add_pump_do_am_cai); delay(5); pump_td_bt=eep_read(add_pump_td_bt); delay(5); fan_nhiet_do_cai=eep_read(add_fan_nhiet_do_cai); delay(5); fan_do_am_cai=eep_read(add_fan_do_am_cai); delay(5); fan_td_bt=eep_read(add_fan_td_bt); delay(5); }//void setup() //chuong trinh chinh, vong lap vo tan void loop() { while(1) { display_home(); if(R(ok)) menu(); }//while(1) }//void loop void delay_user(unsigned int time_delay) { while(_t