ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

----- -----

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 5

ĐỀ TÀI:

ÁP DỤNG IOT HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

Sinh viên thực hiện : LÊ ĐỨC HÒA NGUYỄN HỮU KHÁNH Lớp : 17CE

Giảng viên hướng dẫn: Th.S HÀ THỊ MINH PHƯƠNG

Đà nẵng, tháng 06 năm 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

ĐỒ ÁN CƠ SỞ 5

ÁP DỤNG IOT HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2020

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển ngày càng thông

dụng hơn, sự xuất hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình

và thiết kế, nhất là đối với những người bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có

quá nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc về vật lý và điện tử. Phần cứng của thiết bị đã

được tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngôn ngữ lập trình trên nền

Java lại vô cùng dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C và hệ thư viện phong phú và

được chia sẻ miễn phí. Chính vì những lý do như vậy nên arduino hiện đang dần phổ

biến và được phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới.

Trên cơ sở kiến thức đã học trong môn học: Tin học đại cương, vi điều khiển…Cùng

với những hiểu biết về các thiết bị điện tử, em đã quyết định thực hiện đề tài: Thiết kế

hệ thống tưới cây tự động do Hà Thị Minh Phương hướng dẫn. Đề tài gồm các nội

dung sau:

Phần 1. Giới thiệu tổng quan về tưới cây tự động

Phần 2. Thiết bị, tính năng của Arduino

Phần 3. Thiết kế, lập trình, lắp đặt mạch

Phần 4. Kết luận và hướng phát triển

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

...............................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

................................................................................................................................

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài với nội dung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ

thống tưới cây tự động, chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở

trường, cũng như thực tệ. Cùng với sự giúp đỡ của cô Hà Thị Minh Phương, cho tới

nay đã hoàn thành yêu cầu của đề tài. Đó là nghiên cứu, thiết kế và thực thi chế tạo

mạch điều khiển của hệ thống tưới cây tự động hoàn thiện.

Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Hà Thị Minh Phương đã tận tình chỉ bảo

và giúp đỡ em hoàn thành đề tài nghiên cứu. Do kiến thức còn hạn chế trong quá trình

thực hiện đề tài nghiên cứu chúng em không tránh khỏi những sai xót mong quý thầy

cô trong hội đồng thi chỉ dẫn, bỏ qua và giúp đỡ em. Chúng em rất mong được sự giúp

đỡ của quý thầy cô và các bạn để nội dung để tài này ngày càng hoàn thiện hơn.

Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Hà Thị Minh Phương Lê Đức Hòa Nguyễn Hữu Khánh

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY.....................................31.1 Khái niệm về hệ thống tưới cây.........................................................................3

1.2 Vai trò của tự dộng hóa trong quá trình sản xuất...............................................3

1.3 Ứng dụng của tự động hóa trong quá trình sản xuất..........................................3

2.1. Các thiết bị............................................................................................................4

2.2. Ardunio Uno.........................................................................................................5

2.2.1 Một vài thông số của Arduino UNO R3.............................................................5

2.2.2 Vi điều khiển......................................................................................................6

2.2.3 Năng lượng.........................................................................................................6

2.2.4 Các cổng vào/ra..................................................................................................7

2.2.5 Lập trình cho Arduino........................................................................................9

2.3. Module relay 1 kênh 5v......................................................................................10

2.3.1 Định nghĩa........................................................................................................10

2.3.2 Phân loại Các loại rơ-le và cách xác định trạng thái của nó.............................10

2.3.3 Thông số của một module relay.......................................................................11

2.3.4 Cách sử dụng Relay..........................................................................................11

2.4. Module ESP8266 v1...........................................................................................12

2.4.1 Mô Tả...............................................................................................................12

2.4.2 Thông tin kỹ thuật............................................................................................12

Chương 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH, LẮP ĐẶT..................153.1. Các bước lắp đặt.................................................................................................15

3.2. Nguyên lý hoạt động..........................................................................................15

3.3. Phần viết chương trình.......................................................................................16

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...........................................18

TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................19

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn lạc hậu cũng như chưa có

nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ

thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và không đảm bảo được

đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông nghiệp ngoài những kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc

thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng trọt, để đảm bảo cây

sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tưới đủ theo yêu cầu nông học của

cây sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất

cao, hiệu quả cao.

Ngoài ra trên những tuyến phố ở khu vực trung tâm thành phố chúng ta vẫn bắt

gặp các hình ảnh các xe bồn chở nước tưới cây dọc đường gây ùn tắc, mất an toàn giao

thông.

Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa

các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con

người. Vì thế thiết bị tưới cây đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo đưa vào thực

tiễn ngày được áp dụng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại. Việc tính

toán để lựa chọn thiết kế hệ thống tưới đáp ứng được nhu cầu tưới nước theo nông học

cây trồng và phù hợp với điều kiện kinh tế cũng như thời tiết nhiệt đới gió mùa ở nước

ta. Hệ thống tưới đáp ứng độ ẩm cho cây phát triển tốt, tiết kiệm nước tạo điều kiện

cho cây hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi

trường. Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp với bón phân, phun thuốc. Hơn thế

nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp con người không phải tưới

cây, tự động tùy theo độ ẩm cao hay thấp trong mùa. Tất cả các điều kiện đó sẽ được

đưa vào hệ thống để phù hợp tưới cây và chính xác hơn.

2. Lý do chọn đề tài

Hệ thống tưới nước tự động là hệ thống thiết bị tưới nước tốt nhất đáp ứng theo

yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên các nước phát triển. Hệ

thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và

chi phí nhân công. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với nông

1

dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa nông nghiệp nông thôn nhưng không

phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào sử dụng.

Kỹ thuật điện tử phát triển nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực:

công nghiệp, giao thông vận tải, hàng không vũ trụ…Các thiết bị điều khiển tự động

giữ vai trò cực kỳ quan trọng góp phần lớn cho sự tiến bộ không ngừng của các lĩnh

vực này. Nghành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu, do

đó cần các thiết bị kĩ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển các thông số

như: độ ẩm, chất dinh dưỡng,…Một cách hợp lý từ những vấn đề thực tiễn đó chúng

em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế: “Hệ Thống Tưới Cây Tự Động Theo Độ Ẩm”.

3. Mục đích nghiên cứu

Vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống

tưới cây tự động điều khiển qua smartphone, từ đó đưa vào thực tiễn. Giúp cho việc

tưới tiêu cây trồng ở nước ta có những phương pháp mới và đạt hiệu quả cao.

4. Kết cấu

- Tổng quan về đề tài

- Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển

- Thiết kế hệ thống tưới nước tự động

- Kết quả và định hướng phát triển

5. Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện nội dung đề tài nghiên cứu, em đã tiến hành phương pháp nghiên cứu

như sau:

- Kế thừa công trình nghiên cứu của hệ thống tưới cây về cơ sở lý thuyết của các

phần mềm lập trình.

- Kế thừa các công trình có trong thực tiễn.

2

3

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI CÂY1.1 Khái niệm về hệ thống tưới cây

Hệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần tử tự dộng qua điện thoại nhằm

điều khiển các quá trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia

của con người

Hệ thống tưới cây tự động :

- Tưới cây khi cây có độ ẩm không phù hợp để cây phát triển qua điện

thoại

- Hệ thống sẽ được bấm tắt/bật khi cây đủ nước

- Có hiển thị độ ẩm lên app Blink

1.2 Vai trò của tự dộng hóa trong quá trình sản xuất

Lịch sử hoạn thiện của công cụ, phương tiện sản xuất phát triển trên cơ sở cơ

giới hóa. Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và tiếp theo là

điện tử tin học thì công nghệ tự động có cơ hội phát triển mạnh mẽ, đem lại lợi ích vào

thực tiễn cho xã hội. Đó là mẫu chốt của năng suất, chất lượng.

Trong một tương lai gần tự động hóa sẽ đóng vai trò vô cùng quan trọng và

không thể thiếu, bởi vì nó không chỉ ứng dụng trong sản xuất mà còn áp dụng đời

sống con người. Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc nặng nhọc,

nguy hiểm, hộc hại,…Nó sẽ là phương tiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta.

1.3 Ứng dụng của tự động hóa trong quá trình sản xuất

Tự động hóa từ lâu đã được ứng dụng trong việc tưới tiêu, song nó chỉ phát triển ở

một số nước phát triển, còn đối với các nước phát triển tuy nên nông nghiệp chiếm tỉ lệ

lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới cây vẫn còn đưa dần tự động hóa

vào đời sống và sản xuất, đặc biệt là các nước đông nam á trong đó có Việt Nam.

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hóa,

kết hợp với những thành tựu trong công nghệ vi điều khiển, công nghệ thông tin, đã

cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực. Có thể nói tự động

hóa trở thành xu thế tất yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia nào.

4

Chương 2 THIẾT BỊ VÀ TÍNH NĂNG CỦA ARDUINO

2.1. Các thiết bị

- 1 Ardunio Uno - 1 module cảm biến độ ẩm dất- 1 module relay 1 kênh 5v- 1 máy bơm nước chìm mini - 1 ống nước dẫn nhựa 50cm- 1 nguồn điện(6v)- 1 module 12IC- 1 esp8266 v1

-

Hình 1.1 – Các thiết bị

5

2.2. Ardunio Uno Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói

tới chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3).

Hình 2.2 Arduino UNO R3

2.2.1 Một vài thông số của Arduino UNO R3

Vi điều khiển ATmega328 họ 8bitĐiện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)Tần số hoạt động 16 MHzDòng tiêu thụ khoảng 30mAĐiện áp vào khuyên dùng 7-12V DCĐiện áp vào giới hạn 6-20V DCSố chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mADòng ra tối đa (5V) 500 mADòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

6

2.2.2 Vi điều khiển

Hình 2.3. Vi điều khiển

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,

ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều

khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo

nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác

2.2.3 Năng lượng

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài

với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp nguồn

bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp

nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, sẽ làm hỏng Arduino UNO.

Các chân năng lượng:

GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng

các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được

nối với nhau.

5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.

3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.

Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực

dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo

ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn

5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.

RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với

việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.

7

2.2.4 Các cổng vào/ra

Hình 2.4. Các cổng ra/vào của Arduino

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức

điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có

các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định

thì các điện trở này không được kết nối).

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive

– RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông

qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối

Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2

chân này nếu không cần thiết

Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ

phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm

analogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở

chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những

chân khác.

8

Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).  Ngoài các

chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao

thức SPI với các thiết bị khác.

LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm

nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số

13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu

10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với

chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng

các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể

dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V  → 2.5V với độ phân

giải vẫn là 10bit.

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp

I2C/TWI với các thiết bị khác.

9

2.2.5 Lập trình cho Arduino

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng. Ngôn

ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu. Để lập

trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này

đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino được gọi là

Arduino IDE (Intergrated Development Environment)  như hình dưới đây.

Hình 2.5. Mã nguồn điều khiển một đèn LED nhấp nháy chu kì 1 giây

Nền tảng Arduino thật sự rất hữu ích cho những ai đang và muốn tìm hiểu về điện tử, lập trình, điều khiển, đặc biệt là robot. Với nền tảng này, nhóm chúng em đã lập trình cho hệ thống tưới cây tự động

10

2.3. Module relay 1 kênh 5v

2.3.1 Định nghĩaRơ-le là một công tắc (khóa K). Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-

le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người. Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc điện tử! Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng thái: đóng và mở.

Hình 2.6. Một module relay kiểu mẫu

2.3.2 Phân loại Các loại rơ-le và cách xác định trạng thái của nóa. Module rơ-le đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng)

Hình 2.7. Module rơ-le đóng ở mức cao.

11

b. Module rơ-le đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng)

Hình 2.8. Module relay kích ở mức thấp

2.3.3 Thông số của một module relay

Một module rơ-le được tạo nên bởi 2 linh kiện thụ động cơ bản là rơ-le và

transistor.

2.3.4 Cách sử dụng Relay

Rơ-le bình thường gồm có 6 chân. Trong đó có 3 chân để kích, 3 chân còn lại

nối với đồ dùng điện công suất cao.

1. 3 chân dùng để kích

o +: cấp hiệu điện thế kích tối ưu vào chân này.

o - : nối với cực âm

o S: chân tín hiệu, tùy vào loại module rơ-le mà nó sẽ làm nhiệm vụ kích

rơ-le

Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn

cấp điện thế dương vào thì module rơ-le của bạn sẽ được kích, ngược lại thì không.

Tương tự với module` rơ-le kích ở mức thấp.

2. 3 chân còn lại nối với đồ dùng điện công suất cao:

o COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình

khuyên bạn nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay

chiều và cực dương nếu là hiệu điện một chiều.

o ON hoặc NO: chân này bạn sẽ nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện

xoay chiều và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều.

o OFF hoặc NC: chân này bạn sẽ nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện

xoay chiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều.

12

Sản phẩm có thể được sử dụng cho các ứng dụng nông nghiêp, tưới tiêu tự động

cho các vườn cây khi đất khô, hoặc dùng trong các ứng dụng của hệ thống nhà thông

minh.

2.4. Module ESP8266 v1

2.4.1 Mô Tả

Hình 2.9. Module esp8266 v1

ESP 8266 là một chip tích hợp cao - System on Chip (SoC), có khả năng xử lý và

lưu trữ tốt, cung cấp khả năng vượt trội để trang bị thêm tính năng wifi cho các hệ

thống khác hoặc đóng vai trò như một giải pháp độc lập. Module wifi ESP8266 v1

cung cấp khả năng kết nối mạng wifi đầy đủ và khép kín, bạn có thể sử dụng nó để tạo

một web server đơn giản hoặc sử dụng như một access point.

2.4.2 Thông tin kỹ thuật

- Wifi 802.11 b/g/n.

- Wifi 2.4 Ghz, hỗ trợ WPA/WPA2.

- Chuẩn điện áp hoạt động 3.3V.

- Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200.

- Có 3 chế độ hoạt động: Client, Access Point, Both Client and Access Point.

- Hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK,

WPA_WPA2_PSK.

- Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP.

- Tích hợp công suất thấp 32-bit CPU có thể được sử dụng như là bộ vi xử lý ứng

dụng.

- SDIO 1.1 / 2.0, SPI, UART

- Làm việc như các máy chủ có thể kết nối với 5 máy trạm.

13

2.4.3 Sơ đồ chân và chức năng

Hình 2.10. Sơ đồ chân của esp8266 v1

URXD(RX)  — dùng để nhận tín hiệu trong giao tiếp UART với vi điều khiển VCC            — đầu vào 3.3V GPIO 0        — kéo xuống thấp cho chế độ upload bootloader RST             — chân reset cứng của module, kéo xuống mass để reset GPIO 2        — thường được dùng như một cổng TX trong giao tiếp UART để debug

lỗi CH_PD        — kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot và updating lại module, nối

với mức cao GND            — nối với mass UTXD (TX)  — dùng để truyền tín hiệu trong giao tiếp UART với vi điều khiển.

2.5. Cài đặt Blink

2.5.1 Nguyên lý

Blynk gồm có 3 phần, app, server và thư viện:

Thư viện: Thư viện chạy trên Raspberry Pi và thực hiện các giao tiếp với chân GPIO.

App: Phần chạy trên smartphone/iPad của các bạn và đảm trách phần giao diện với các nút bấm, thông tin hiển thị.

Server: cầu nối biên phiên dịch giữa Thư viện và App. Mặc định là app sẽ chạy trên cloud của Blynk, tuy nhiên bạn có thể chạy trên bất kỳ máy tính nào.

14

2.5.2 Thiết lập app trên smartphone

Bạn đăng kí 1 tài khoản miễn phí trên Blynk:

Sau đó tạo dự án mà chúng ta thực hiện:

15

Chương 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH, LẮP ĐẶT

3.1. Các bước lắp đặt

Hình 3.1 Sơ đồ kết nối◆ Lắp đặt mạch như sơ đồ trên◆ Cắm ngập cảm biến xuống đất ở chậu cây◆ Chuẩn bị chậu nước, nối ống dẫn với bơm◆ Nạp chương trình vào máy tính◆ Chạy thử

16

3.2. Nguyên lý hoạt độngTín hiệu đặt là việc cài đặt do người lập trình đặt ra các điều kiện điều khiển hệ thống . Các giá trị thay đổi về độ ẩm được nhận biết qua các cảm biến. Các giá trị của cảm biến đó sẽ đưa về bộ điều khiển so sánh với các giá trị cài đặt qua bộ điều khiển. Bộ điều khiển xử lý đưa ra tín hiệu điều khiển sang bộ biến đổi để thực hiện việc điều khiển động cơ hoạt động hợp lý. Động cơ hoạt động sẽ đưa nước tới để tưới cây đảm bảo việc chăm sóc cây phát triển.

Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động- THĐ: tín hiệu đặt- BĐK: bộ điều khiển- ĐC: động cơ- CB: cảm biến

3.3. Phần viết chương trình#define BLYNK_PRINT Serial#include <ESP8266_Lib.h>#include <BlynkSimpleShieldEsp8266.h>#include <SoftwareSerial.h>char auth[] = "qNczNwHrY3f6Hx_lzNOCxpkmO7OlxS1v";

// Your WiFi credentials.// Set password to "" for open networks.char ssid[] = "ZTE-eed5be";char pass[] = "0123456789";

// Hardware Serial on Mega, Leonardo, Micro...#define EspSerial Serial

// or Software Serial on Uno, Nano...BlynkTimer timer;//SoftwareSerial EspSerial(2, 3); // RX, TX

// Your ESP8266 baud rate:#define ESP8266_BAUD 9600

ESP8266 wifi(&EspSerial);#define cbdoamdat 6

17

#define relay 5int Readsensor=0,sensor=0;

BLYNK_CONNECTED(){ Blynk.syncVirtual(V0,V1,V2);}void setup() { // put your setup code here, to run once:Serial.begin(9600); delay(10); pinMode(relay, OUTPUT); digitalWrite(relay, LOW); // Set ESP8266 baud rate EspSerial.begin(ESP8266_BAUD); delay(10); Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass); timer.setInterval(1000L, getSoilMoist);}

void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: Blynk.run(); timer.run();}

void getSoilMoist(){ Readsensor = analogRead(cbdoamdat); //Đọc giá trị cảm biến độ ẩm đất int sensor = map(Readsensor, 0, 1023, 0, 100); //Ít nước:0% ==> Nhiều nước 100% Blynk.virtualWrite(V2,sensor);}

3.4. Mô hình hoàn chỉnh

18

Hình 3.4. Mạch sau khi đã nạp code và hoàn chỉnh

19

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Ưu điểm: Hệ thống tưới cây tự động giúp chúng ta nâng cao chất lượng cây trồng.

Nó còn là lựa chọn phù hợp với những người bận công việc. Bộ sản phẩm hệ thống

tưới cây tự động này có thể chế tạo một cách dễ dàng. Hệ thống này sẽ giúp bạn tiết

kiệm được đến 80% thời gian tưới cây mỗi ngày và 50% lượng nước tưới so với

phương pháp tưới cây truyền thống. Lắp một hệ thống tưới cây tự động là cách tốt

nhất để giúp cho khu vườn của bạn luôn duy trì được vẻ đẹp xanh tươi mỗi ngày.

Hạn chế:

Hệ thống được thành lập tuy có nhiều chức năng tích cực song cũng không tránh khỏi

được những hạn chế nhất định.

- Hiện nay hệ thống vẫn đang trong quá trình thực nghiệm,

- Chỉ tưới được ở gốc cây, không có khả năng làm mát lá và thân cây.

- Các đầu tưới có khả năng bị tắt nghẽn nếu không sử dụng bộ lọc.

- Phạm vi của dự án là triển khai ở các hộ gia đình nhỏ, nơi mà hệ thống thông

tin tương đối phát triển. Đối tượng sử dụng là những người không có thời gian.

Ngoài ra do nguồn lực còn yếu, thời gian hạn hẹp và chưa có nhiều kinh nghiệm

nên một số tính năng như bảo trì, thiết kế dữ liệu và sự tuơng tác phụ thuộc vào

người dùng còn hạn chế.

Định hướng phát triển

- Tối ưu hoá hệ thống và báo cáo độ ẩm chính xác hơn.

- Phát triển và mở rộng quy mô ra các vùng miền khác.

- Liên kết với các khu nông nghiệp, hợp tác xã và các trung tâm nông nghiệp trên

toàn quốc.

- Mở rộng mô hình trong nước và ngoài nước để đáp ứng nhu cầu cho người dùng.

20

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Kỹ thuật điện tử. (1999) Đỗ Xuân Thụ. – NXB giáo dục. 2. Giáo trình cảm biến. (2000) Phan Quốc Phô, Nguyễn Đức Chiến. – NXB Khoa học và kĩ thuật. 3. Vi điều khiển câu trúc lập trình và ứng dụng. (2008) Kiều Xuân Thực, Vũ Thị Hƣơng, Vũ Trung Kiên – NXB Giáo Dục. 4. Website http://alldatasheet.com/ 5. Website http://arduino.vn/ 6. Website http://codientu.org/ 7. Website http://webdien.com/ 8. Website http://www.tailieu.vn/ 9. Website http://wikipedia.com/

21