Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP
BẰNG CÔNG NGHỆ IOT
GVHD : Ths Trần Thanh Mai
SVTH : Võ Đình Khải
MSSV : 13141137
Tp. Hồ Chí Minh – 7/2018
- BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG
NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ IOT
GVHD : Ths Trần Thanh Mai
SVTH : Võ Đình Khải
MSSV : 13141137
Tp. Hồ Chí Minh – 7/2018
- TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
Tp. HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2018
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Thành MSSV: 13141312
Võ Đình Khải MSSV: 13141137
Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp Mã ngành: 01
Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1
Khóa: 2013 Lớp: 13141DT3A
I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP
BẰNG CÔNG NGHỆ IOT
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Mô hình cần kiểm tra là hệ thống giám sát nông nghiệp có ứng dụng công nghệ
IOT có đặc tính sau:
- Kích thước :90 cm x 60cm x 50cm
- Chất liệu : Sắt, mica.
2. Nội dung thực hiện:
Nội dung 1: Tìm hiểu, lựa chọn cái giải pháp, linh kiện sử dụng để giải quyết yêu
cầu đặt ra.
Nội dung 2: Thiết kế, thi công mô hình hệ thống.
Nội dung 3: Tính toán, thiết kế các khối chức năng của hệ thống.
Nội dung 4: Vận hành thử nghiệm và hiệu chỉnh lỗi.
Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 23/03/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/07/2018
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS.GVC Trần Thanh Mai
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
ii
- TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
Tp. HCM, ngày 02 tháng 07 năm 2018
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Quốc Thành
Lớp: 13141DT1A MSSV: 13141312
Họ tên sinh viên 2: Võ Đình Khải
Lớp: 13141DT3A MSSV: 13141137
Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP
BẰNG CÔNG NGHỆ IOT
Tuần Nội dung Xác nhận GVHD
Tuần 1 Gặp GVHD, nhận đề tài.
Tuần 2 Viết đề cương.
Tuần 3 Tìm hiểu các giải pháp cho đề tài.
Tuần 4 Tiến hành thiết kế sơ đồ khối.
Tuần 5 Tìm hiểu về Adruino Mega 2560.
Tuần 6 Tìm hiểu về ESP8266 nodeMCU.
Tìm hiểu về cảm biến ánh sáng và cảm biến độ
Tuần 7
ẩm đất.
Tìm hiểu về module cảm biến nhiệt độ độ ẩm đất
Tuần 8
DHT11.
Tuần 9 Tìm hiểu về mạch cầu H L298.
Tuần 10 Tìm hiểu về LCD 16x2.
Tuần 11 Thiết kế, thi công phần cứng.
Tuần 12 Vẽ lưu đồ giải thuật và viết chương trình.
Tuần 13 Chạy thử nghiệm, kiểm tra, hiệu chỉnh mô hình.
Tuần 14 Viết báo cáo.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
iii
- LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là công trình nghiên cứu do nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài
liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.
Người thực hiện đề tài
Võ Đình Khải
Nguyễn Quốc Thành
iv
- LỜI CẢM ƠN
Nhóm em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Trần Thanh Mai _ Giảng viên bộ
môn Điện Tử Công Nghiệp – Y Sinh, đã tận tình giúp đỡ chúng em trong lựa chọn
đề tài cũng như trong quá trình thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đồ án
cũng đã xảy ra nhiều khó khăn, thiếu sót nhưng được sự hỗ trợ và góp ý của Cô nên
nhóm đã hoàn thành được đồ án. Một lần nữa nhóm em xin chân thành cảm ơn Cô.
Trong suốt thời gian được theo học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM, em đã nhận được nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ Thầy Cô và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới quý Thầy Cô, những người đã
truyền lại cho em rất nhiều kinh nghiệm và kiến thức quý báu, những sự giúp đỡ ấy
đã tiếp thêm động lực cho em vững bước trên con đường mình đã chọn. Và đặc biệt
đặc biệt là Thầy, Cô khoa Điện – Điện tử đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cũng
như tạo những điều kiện tốt nhất để nhóm em hoàn thành đề tài.
Nhóm cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 13141DT đã chia sẻ trao đổi
kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn cha mẹ, anh chị những người đã luôn động viên và tạo những điều
kiện tốt nhất trong cuộc sống, trong học tập cũng như trong quá trình thực hiện và
hoàn thành đề tài.
Cảm ơn Sư Phạm Kỹ Thuật !
Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Võ Đình Khải
Nguyễn Quốc Thành
v
- MỤC LỤC
Trang bìa ........................................................................................................................ i
Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................. ii
Lịch trình ..................................................................................................................... iii
Cam đoan .................................................................................................................... iv
Lời cảm ơn .................................................................................................................... v
Mục lục ........................................................................................................................ vi
Liệt kê hình vẽ ............................................................................................................. ix
Liệt kê bảng vẽ ............................................................................................................. xi
Tóm tắt ....................................................................................................................... xii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề............................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu.................................................................................................................. 2
1.3 Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 2
1.4 Giới hạn .................................................................................................................. 2
1.5 Bố cục ..................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 4
2.1 Ứng dụng của IOT trong nông nghiệp ................................................................... 4
2.1.1 Giới thiệu ..................................................................................................... 4
2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT ..................... 5
2.2 Các chuẩn truyền dữ liệu, chuẩn kết nối ................................................................ 6
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART ................................................................................ 6
2.2.2 Chuẩn giao tiếp I2C..................................................................................... 8
2.2.3 Giao thức truyền dữ liệu bằng Bluetooth .................................................. 10
2.2.4 Giao thức MQTT ....................................................................................... 11
2.2.5 Logic Mờ ................................................................................................... 12
2.3 Giới thiệu phần cứng ............................................................................................ 12
2.3.1 Board Adruino Mega 2560 ........................................................................ 12
vi
- 2.3.2 LCD 16x2 .................................................................................................. 15
2.3.3 Module giao tiếp Wifi ESP8266 node MCU ............................................ 24
2.3.4 Mạch cầu H L298N ................................................................................... 26
2.3.5 Module LDC I2C ...................................................................................... 28
2.3.6 Module Bluetooth HC05 ........................................................................... 29
2.3.7 Module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 ............................................ 30
2.3.8 Module cảm biến ánh sáng ........................................................................ 31
2.3.9 Module cảm biến độ ẩm đất ...................................................................... 32
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ................................................. 34
3.1 Giới thiệu .............................................................................................................. 34
3.2 Tính toán và thiết kế hệ thống .............................................................................. 34
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống ............................................................... 34
3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch ......................................................................... 35
3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ........................................................................ 42
CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................ 45
4.1 Giới thiệu. ............................................................................................................ 45
4.2 Thi công hệ thống ................................................................................................. 45
4.2.1 Thi công bo mạch ...................................................................................... 45
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra .................................................................................... 48
4.3 Thi công mô hình ................................................................................................. 48
4.4 Lập trình hệ thống ................................................................................................ 51
4.4.1 Lưu đồ giải thuật ....................................................................................... 51
4.2.2 Phần mềm lập trình ................................................................................... 54
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................... 68
5.1 Kết quả ................................................................................................................ 68
5.1.1 Nội dung .................................................................................................... 68
5.1.2 Kết quả nghiên cứu.................................................................................... 68
5.2 Nhận xét ............................................................................................................... 71
vii
- 5.3 Đánh giá ............................................................................................................... 71
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................. 72
6.1 Kết luận ................................................................................................................ 72
6.2 Hướng phát triển .................................................................................................. 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 74
PHỤ LỤC ......................................................................................................... 75
viii
- LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình Trang
Hình 2.1: Minh hoa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp ............................................ 4
Hình 2.2: Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT................................................. 6
Hình 2.3: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ............................................................. 6
Hình 2.4: Khung truyền dữ liệu trong chế độ bất đồng bộ ........................................... 7
Hình 2.5: Sơ đồ giao tiếp theo chuẩn I2C ..................................................................... 9
Hình 2.6: Board Adruino Mega 2560 ........................................................................... 13
Hình 2.7: Sơ đồ chân của ATmega2560 ....................................................................... 14
Hình 2.8: Hình dạng, sơ đồ chân của LCD 16x2 .......................................................... 16
Hình 2.9: Bảng mã kí tự LCD ....................................................................................... 19
Hình 2.10: Hình ảnh ESP8266 ngoài thực tế ................................................................ 25
Hình 2.11: Sơ đồ chân của ESP8266 ............................................................................ 25
Hình 2.12: Module L298N trong thực tế ...................................................................... 27
Hình 2.13: Hình ảnh Module LCD I2C ngoài thực tế .................................................. 29
Hình 2.14: Module Bluetooth HC05 ngoài thực tế ....................................................... 30
Hình 2.15: Hình ảnh DHT11 ngoài thực tế ................................................................. 31
Hình 2.16: Module cảm biến ánh sáng ngoài thực tế .................................................... 32
Hình 2.17: Module cảm biến độ ẩm đất ngoài thực tế .................................................. 33
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ...................................................................................... 34
Hình 3.2: Khối điều khiển ............................................................................................. 36
Hình 3.3: Khối hiển thị bằng LCD 16x2 ....................................................................... 38
Hình 3.4: Giao diện Web .............................................................................................. 39
Hình 3.5: Mạch nguồn cho board điều khiển ............................................................... 41
Hình 3.6: Sơ đồ khối của L298 ........................................................................................ 42
Hình 3.7: Thông số đầu vào của L298 ......................................................................... 42
Hình 3.8: Motor bơm nước 12VDC .............................................................................. 43
Hình 3.9: Đèn led tuýp 12VDC..................................................................................... 43
Hình 3.10: Quạt tản nhiệt 12VDC................................................................................. 43
Hình 3.11: Motor phun sương 12VDC ......................................................................... 43
Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ......................................................................... 44
Hình 4.1: Sơ đồ mạch in của hệ thống. ......................................................................... 45
Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện của hệ thống ............................................................... 46
Hình 4.3: Sơ đồ mạch in của khối nguồn ...................................................................... 46
ix
- Hình 4.4: Sơ đồ bố trí linh kiện của khối nguồn ........................................................... 47
Hình 4.5: Sơ đồ bố trí linh kiện của hệ thống ngoài thực tế ......................................... 48
Hình 4.6: Bộ điều khiển hệ thống ................................................................................. 49
Hình 4.7: Nguồn cung cấp ............................................................................................ 49
Hình 4.8: Mô hình thi công sau khi hoàn chỉnh ............................................................ 49
Hình 4.9: Mặt sau mô hình ............................................................................................ 50
Hình 4.10: LCD gắn trên cửa bộ điều khiển ................................................................ 51
Hình 4.11: Giao diện phần mềm lập trình Arduino ..................................................... 54
Hình 4.12: Download phần mềm Arduino ................................................................... 55
Hình 4.13: Giải nén file ................................................................................................ 55
Hình 4.14: Nhấn next để tiếp tục .................................................................................. 56
Hình 4.15: Xác nhận cài đặt ......................................................................................... 56
Hình 4.16: Cài thành công, nhấn finish để thoát ........................................................... 57
Hình 4.17: Các vùng cơ bản .......................................................................................... 57
Hình 4.18: Lựa chọn board Arduino phù hợp ............................................................... 58
Hình 4.19: Lựa chọn cổng COM ................................................................................... 59
Hình 4.20: Giao diện Visual Studio Code ..................................................................... 63
Hình 4.21: Địa chỉ http://ai2.appinventor.mit.edu yêu cầu đăng nhập bằng mail ........ 64
Hình 4.22: Tạo Project mong muốn ............................................................................. 64
Hình 4.23: Giao diện thiết kế ........................................................................................ 65
Hình 4.24: Lập trình chức năng .................................................................................... 66
Hình 4.25: Minh họa cho việc biên dịch ra file apk ...................................................... 66
Hình 4.26: Mã QR code ................................................................................................ 67
Hình 5.1: Giao diện điều khiển ..................................................................................... 69
Hình 5.2: Quy trình truyền dữ liệu cảm biến lên web ...................................................... 69
Hình 5.3: Quy trình truyền dữ liệu từ web đến các thiết bị ngoại vi ............................ 69
Hình 5.4: Giao diện của ứng dụng ...................................................................................... 70
Hình 5.5: Quy trình truyền dữ liệu cảm biến lên App trên điện thoại ............................ 70
Hình 5.6: Quy trình truyền dữ liệu từ App đến các thiết bị ngoại vi .............................. 70
x
- LIỆT KÊ BẢNG
Bảng Trang
Bảng 2.1: Thông số chính của board Arduino Mega 2560 ............................................. 13
Bảng 2.2: Chức năng các chân của LCD ....................................................................... 16
Bảng 2.3: Chức năng chân RS và R/W của LCD 16x2 .................................................. 18
Bảng 2.4: Tập lệnh của LCD.......................................................................................... 20
Bảng 2.5: Đặc tính điện của LCD .................................................................................. 23
Bảng 2.6: Đặc tính điện làm việc điển hình của LCD ................................................... 24
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của ESP8266 ..................................................................... 26
Bảng 2.8: Sơ đồ nối dây động cơ bước với mạch cầu H L298N ................................... 28
Bảng 3.1: Chức năng chân của Module cảm biến độ ẩm đất ......................................... 37
Bảng 3.2: Chức năng chân của Module cảm biến ánh sáng .......................................... 38
Bảng 3.3: Chức năng chân của LCD 16x2 ..................................................................... 39
Bảng 3.4: Danh sách linh kiện với nguồn và dòng sử dụng tương ứng ......................... 40
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện sử dụng.......................................................................... 47
xi
- TÓM TẮT
Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng đạt được những thành tựu to lớn, kéo
theo đó là sự phát triển vượt bậc trong các ngành nghề có ứng dụng khoa học kỹ
thuật. Đối với một nước mà nền nông nghiệp còn chiếm vai trò to lớn trong nền
kinh tế thì việc ứng dụng khoa học công nghệ là điều cấp thiết và cần được mở
rộng. Nhằm giải quyết vấn đề này, nhờ sự giúp sức của tiến bộ về khoa học kỹ
thuật, các hệ thống giám sát, xử lý, cung ứng quá trình sản xuất…. ngày càng hiện
đại đã được đưa vào nông nghiệp và đặc biệt là các ứng dụng của công nghệ IOT đã
góp phần tạo nên một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức
lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao. Với mong muốn nghiên
cứu và tạo ra một hệ thống giám sát nông nghiệp tiện ích sử dụng công nghệ IOT,
nhóm quyết định chọn đề tài: “Hệ thống giám sát nông nghiệp bằng công nghệ
IOT”.
Phương pháp thực hiện là dùng Adruino Mega 2560 xây dựng thành một khối
điều khiển trung tâm, dùng các module cảm biến: ánh sáng, độ ẩm đất, nhiệt độ và
độ ẩm không khí thu thập dữ liệu từ môi trường canh tác gửi về Adruino Mega
2560, từ đó so sánh với thông số đã cài đặt trước Adruino Mega 2560 sẽ điều khiển
các thiết bị ngoại vi: máy bơm nước, máy phun sương, đèn, quạt tản nhiệt. Bên cạnh
đó Adruino Mega 2560 sẽ gửi dữ liệu lên ứng dụng Android thông qua module HC-
05 điều khiển phạm vi gần và Web thông qua ESP8266 để điều khiển hệ thống từ
xa.
Nội dung đề tài tập trung nghiên cứu phương thức giao tiếp giữa Adruino
Mega 2560 với các cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ và độ
ẩm không khí, ESP8266 Node MCU, HC-05. Mô hình nhỏ gọn, bố trí linh kiện hợp
lí, dễ quan sát, sử dụng, đảm bảo tính an toàn và thẩm mỹ.
xii
- CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nông nghiệp luôn là vấn đề trọng yếu của mỗi quốc gia trong việc bảo đảm an
ninh lương thực, nó là một trong hai ngành sản xuất vật chất quan trọng của nền
kinh tế. Là khu vực sản xuất chủ yếu, đảm bảo đời sống cho xã hội, là thị trường
rộng lớn cung cấp nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm của nền kinh tế và tích lũy cho
công nghiệp. Việt Nam hiện nay vẫn còn là một nước sản xuất chủ yếu về nông
nghiệp với trên 66,9% dân số cả nước tập trung sống ở vùng nông thôn[1], lao động
nông nghiệp chiếm tới 42% lao động trong toàn xã hội[2].
Ngày nay, nước ta đang hướng tới xây dựng một nền công nghiệp phát triển,
điều đó mang lại nhiều lợi ích cho đất nước nhưng cũng kèm theo nhiều hệ lụy, đặc
biệt là ô nhiễm môi trường, một trong những mảng chịu thiệt hại rất lớn từ vấn đề
trên chính là ngành nông nghiệp. Bên cạnh đó, trong nhiều năm qua, sản xuất nông
nghiệp ở Việt Nam gặp rất nhiều khó khăn do các hiện tượng thời tiết cực đoan
ngày càng diễn biến phức tạp do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu, làm ảnh
hưởng to lớn đến năng suất cũng như chất lượng các sản phẩm từ nông nghiệp.
Cùng với đó, việc chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng công nghiệp, dịch
vu, đã làm giảm đáng kể nhân lực trong nông nghiệp, và theo nhiều dự báo số lượng
này sẽ tiếp tục gia tăng trong những năm tới, điều này đưa tới những bài toán cho
việc giải quyết vấn đề nhân lực trong các ngành nông nghiệp.[3]
Chính vì vậy, việc tìm kiếm những giải pháp mới để ổn định và nâng cao chất
lượng sản phẩm, năng suất thu hoạch trở thành ưu tiên hàng đầu của nhà nước trong
những năm qua. Do đó, những ứng dụng công nghệ được đưa vào trong việc chăm
sóc, thu hoạch trong nông nghiệp để khắc phục vấn đề thiên tai, môi trường, cũng
như tiết kiệm nhân lực, đồng thời gia tăng năng suất cây trồng, đơn giản hóa việc
quản lý.
Một trong những ứng dụng công nghệ nổi bật được đưa vào trong nông nghiệp
trong những năm gần đây là Internet of thing ( viết tắt là IOT) đã và đang đem lại
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
- CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
nhiều kết quả thành công, dần dần được áp dụng và phổ biến trên nhiều diện tích
canh tác nông nghiệp, vì vậy chúng em chọn đề tài “ hệ thống giám sát nông nghiệp
công nghệ IOT” nhằm có hiểu biết thêm về tác động của công nghệ tới khả năng
phát triển của cây trồng, cũng như quản lý của người điều khiển, bên cạnh đó là
nghiên cứu thêm về các ứng dụng công nghệ điện tử được đưa vào.
1.2. MỤC TIÊU
Mục tiêu của đề tài là xây dựng được một hệ thống IoT trong nông nghiệp có
khả năng giám sát nhiệt độ, độ ẩm (thông qua các cảm biến), ổn định điều kiện môi
trường (thông qua bơm nước, quạt và phun sương). Hệ thống này cho phép thực
hiện các thao tác giám sát – điều khiển trên một trang web thông qua WiFi và một
ứng dụng Android.
1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
NỘI DUNG 1: Giao tiếp giữa Arduino với các cảm biến, điều khiển các thiết bị
xoay chiều, hiển thị giá trị cảm biến và trạng thái các thiết bị xoay chiều lên
LCD 16x2.
NỘI DUNG 2: Thiết kế website dựa trên nền tảng Node.js, HTML để thực hiện
quá trình truyền – nhận dữ liệu cho hệ thống thông qua module thu – phát WiFi
Esp8266 Node MCU.
NỘI DUNG 3: Thiết kế ứng dụng chạy trên điện thoại có hệ điều hành Android.
Gửi giá trị của cảm biến và trạng thái các ngõ ra lên ứng dụng thông qua module
Bluetooth HC05.
NỘI DUNG 4: Liên kết và đồng bộ hoá dữ liệu giữa ứng dụng và website.
NỘI DUNG 5: Thiết kế phần cài đặt loại cây trồng trên website. Cập nhật các
thông số giới hạn để có thể điều khiển hệ thống ở hai chế độ: tự động và bằng
tay.
NỘI DUNG 6: Thiết kế – thi công mạch điều khiển.
NỘI DUNG 7: Thiết kế – thi công mô hình trồng rau trong nông nghiệp.
NỘI DUNG 8: Nhận xét – đánh giá kết quả thực hiện. Hoàn thiện mô hình.
NỘI DUNG 9:Hoàn thành luận văn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
- CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.4. GIỚI HẠN
Đề tài HỆ THỐNG GIÁM SÁT NÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ IOT gồm:
Kích thước của Mô hình thi công Hệ thống giám sát nông nghiệp
bằng công nghệ IOT: dài 90cm, cao 50cm, rộng 40cm.
Sử dụng 3 module cảm biến : module cảm biến ánh sáng, module cảm
biện độ ẩm đất, module cảm biến nhiệt độ độ ẩm không khí để truyền dữ liệu
môi trường của đối tượng canh tác vào bộ điều khiển trung tâm.
Một Adruino Mega 2560 đóng vai trò làm bộ điều khiển trung tâm.
Dữ liệu của ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm được hiện trên LCD 16x2.
1.5. BỐ CỤC
Chƣơng 1: Tổng Quan
Trình bày, đặt vấn đề dẫn nhập lí do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên
cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Trình bày các lý thuyết liên quan đến vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện
thiết kế, thi công cho đề tài.
Chƣơng 3: Thiết Kế và Tính Tóan
Trình bày tổng quan các yêu cầu của để tài về thiết kế và các tính toán hệ
thống bao gồm sơ đồ nguyên lý toàn mạch và của từng phần của hệ thống.
Chƣơng 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh trên màn hình hay
mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê.
Chƣơng 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài bao gồm thời gian
nghiên cứu, kết quả đạt được, nhận xét, đánh giá về đề tài và tính ứng dụng của đề
tài trong thực tiễn.
Chƣơng 6: Kết luận và hướng phát triển
Trình bày kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra ban đầu, nhận xét và đánh
giá kết quả đạt được của đề tài nghiên cứu. Hướng phát triển của đề tài sau này
trong quá trình nghiên cứu.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
- CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP
2.1.1 Giới thiệu
Từ khi lần đầu được giới thiệu cách đây gần 20 năm, cho tới hiện nay các ứng
dụng IOT là một trong những mảng công nghệ phát triển nhất trong cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0, nó xuất hiện và tác động tích cực tới từng ngành, từng lĩnh vực
trong đó có ngành nông nghiệp.Ứng dụng IOT trong nông nghiệp góp phần tạo nên
một môi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng
năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế cao, giúp nâng cao tính chuyên nghiệp và cải
thiện bộ mặt cho cho nền nông nghiệp trong tương lai gần.
Hình 2.1 Minh họa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp.
2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT
Kiến trúc của IOT gồm bốn thành phần cơ bản chính gồm: Vạn vật (Things),
Trạm kết nối (Gateways), Hạ tầng mạng (Internet) và cuối cùng là lớp dịch vụ
(Service).
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
- CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Vạn vật (Things): Ngày nay có vô vàn vật dụng đang hiện hữu trong
cuộc sống, ở trên các khu canh tác, ở trong nhà hoặc trên chính các thiết bị lưu
động của người dùng. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng
lọc, kết nối và quản lý dữ liệu của đối tượng nông nghiệp một cách cục bộ,
còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm
kết nối. Từ đó, các thiết bị, vật dụng sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình
đối với đối tượng nông nghiệp cần quản lý.
Trạm kết nối (Gateways): Các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một vùng
trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán
đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý. Gateways có thể là một thiết
bị vật lý hoặc là một phần mềm được dùng để kết nối giữa Cloud (điện toán
đám mây) và bộ điều khiển, các cảm biến, các thiết bị thông minh.
Hạ tầng mạng (Internet): Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều
mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ
tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp,
thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông
và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi
các nhà cung cấp dịch vụ.
Lớp dịch vụ (Service): Là các ứng dụng được các hãng công nghệ, hoặc
thậm chí người dùng tạo ra để dễ dàng sử dụng các sản phẩm IOT một cách
hiệu quả và tận dụng được hết giá trị của sản phẩm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
- CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT
2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU, CHUẨN KẾT NỐI
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART
UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver – Transmitter có
nghĩa là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ có
một đường phát dữ liệu và một đường nhận dữ liệu, không có tín hiệu xung clock
nên gọi là bất đồng bộ. Để truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự
tạo xung clock có cùng tần số và thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400
baud, 4800 baud, 9600 baud … [2]
Hình 2.3 Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ
Giao tiếp UART chế độ bất đồng bộ sử dụng một dây kết nối cho mỗi chiều
truyền dữ liệu do đó để quá trình truyền nhận dữ liệu thành công thì việc tuân thủ
các tiêu chuẩn truyền là hết sức quan trọng. Sau đây là các khái niệm quan trọng
trong chếđộ truyền thông này
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6
nguon tai.lieu . vn