LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, hệ thống điều khiển, giám sát tự động không còn quá xa lạ với chúng ta. Nó được ra đời từ rất sớm nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người. Vì vậy, điều khiển tự động đã trở thành một ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứng dụng tự động hóa vào thực tiễn lao động và sản xuất của con người. Những ứng dụng trong công nghiệp cũng như tiêu dùng ngày nay thì việc điều khiển và giám sát hệ thống đã và đang được sử dụng một cách rộng rãi, được ứng dụng nhiều trong ngành tự động hóa.
Việc hiểu và ứng dụng sẽ giúp ích rất nhiều cho mọi người. Để góp phần nhỏ vào việc này, nhóm em đã thực hiện đề tài “Hệ thống giám sát và điều khiển vườn thông minh” thông qua đề tài này nhóm em sẽ có những điều kiện tốt nhất để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ sung vào hành trang của mình trên con đường đã chọn. Nhận thức tầm quan trọng đó chúng em đã làm việc nghiêm túc vận dụng những kiến thức sẵn có của bản thân, những đóng góp ý kiến của bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn của Thầy Trần Quanh Vinh và một số thầy cô giảng dạy trong khoa điện của Trường Đại học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh để hoàn thành đồ án này. Trong quá trình thực hiện đề tài này cũng có nhiều sai sót hy vọng quý thầy cô thông cảm và bỏ qua cho chúng em, xin chân thành cảm ơn quý thầy cô.
TÌM HIỂU PHẦN CỨNG. Động cơ DC bơm nước Water Pump P385 12VDC. Mạch điều khiển động cơ DC L298. Động cơ bước size 42 1.
Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước A4988. Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 Ai-Thinker. Mạch Arduino UNO R3 DIP. Module Relay Với Opto Cách Ly Kích H/L (5VDC).
Mạch Chuyển Đổi Giao Tiếp I2C Cho LCD. Cảm biến nhiệt độ DS18B20. Cảm biến độ ẩm đất. Cảm biến ánh sáng TEMT6000.
Công tắc cảm biến ánh sáng Relay V3. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP. Giao thức giao tiếp I2C.24 b) Cách hoạt động của I2C.25 c) Các bước truyền dữ liệu I2C.27 d) Một master với nhiều slave. 27 e) Nhiều master với nhiều slave.28 f) Ưu điểm và nhược điểm của I2C.
30 a) Sơ lược về UART. 30 b) Truyền thông nối tiếp và song song.31 d) Truyền thông UART.32 f) Các ứng dụng của UART.34 g) Ưu điểm và nhược điểm của UART. Giao tiếp OneWire. 34 a) Sơ lược về giao tiếp OneWire.35 b) Cách hoạt động của giao tiếp OneWire.35 c) Ứng dụng thực tế.
LẬP TRÌNH WEB SEVER. Web Server là máy chủ lưu trữ. Web Server là phần cứng hay phần mềm?. Web Server trả kết quả như thế nào?.
Ngôn ngữ lập trình Server. Ngôn ngữ HTML. Ngôn ngữ CSS. Ngôn ngữ PHP.43 b) Những dịch vụ của Firebase:.43 c) Ưu điểm và nhược điểm của Firebase:.
Cơ sở dữ liệu trên Android Studio.SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG VÀ LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT.Sơ đồ khối hệ thống. MÔ HÌNH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG:. Thiết kế phần cứng:. Giao diện App:.
Giao diện Web:. Các hàm chính trong Web:.64 a) Hàm điều khiển nút nhấn ở chế độ manual:.64 b) Ghi giá trị tới Firebase:.65 c) Import Firebase vào JavaScript:.65 d) Biểu đồ sử dụng thư viện ChartJs:.66 e) Chức năng đăng nhập vào hệ thống:.66 f) Hàm hiển thị lịch sử trên table:.67 g) Làm mới table:.67 h) Hiển thị lịch sử ở ngày hiện tại:.67 i) Tìm kiếm lịch sử theo ngày:. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. Hướng phát triển:.69 TÀI LIỆU THAM KHẢO:.70 TỔNG QUAN Hệ thống vườn trong nhà kính Nhà kính trồng rau, trồng hoa là mô hình nhà được bao bọc bởi kính hoặc các vật liệu tương tự như nhựa trong hay nilon.
Mục đích của nhà kính là bảo vệ cây trồng khỏi tác động thời tiết như mưa gió, bão… Vì nhà kính được bao bọc bởi cái lớp mái kính, tường kính nên chúng có khả năng tự nóng lên. Mô hình nhà kính nông nghiệp đã được áp dụng ở rất nhiều quốc gia trên thế giới như Nhật Bản, Mỹ, Pháp, Hà Lan, Trung Quốc, Israel… Chi phí cho mô hình này khá cao nhưng đổi lại sản phẩm được trồng trong nhà kính cũng có chất lượng rất tốt. TÌM HIỂU PHẦN CỨNG 1. Động cơ 390 Động cơ 390 có kích thước nhỏ gọn nhưng có tốc độ cao đáp ứng được nhiều ứng dụng.
Model: XF9U THÔNG SỐ KỸ THUẬT Đường kính ngoài: 27.6mm Chiều dài thân: 47mm Điện áp 6V: Tốc độ ~5000 vòng / phút Điện áp 12V: Tốc độ ~10000 vòng / phút Điện áp 24V: Tốc độ ~20000 vòng / phút Trục đầu ra: 2.3mm Chiều dài trục: 14mm (không bao gồm vòng bi là 11mm) Lỗ vít: 2.5mm Cao độ: 16mm Trọng lượng: 97g 2. Động cơ DC bơm nước Water Pump P385 12VDC 3 Động cơ DC bơm nước Water Pump P385 12VDC có kích thước nhỏ gọn, áp lực mạnh, được sử dụng để bơm nước, dung dịch với khả năng bơm tối đa lên đến 1~2L/1 phút, thích hợp với các thiết kế sử dụng máy bơm nhỏ: bơm hồ cá, tưới nước cho cây, gắn với đầu phun để làm máy rửa tay hoặc các ứng dụng phun, xịt,. lưu ý không cấp ngược cực vì có thể làm hư cơ cấu bơm của động cơ (cực dương có đánh dấu màu đỏ) Model: HS000439 THÔNG SỐ KỸ THUẬT Loại động cơ: P385. Điện áp sử dụng: 6~12VDC Dòng điện sử dụng: 0.7A Lưu lượng bơm: 1~2L / 1 phút Thời gian chạy liên tục: < 1h Đường kính đầu bơm: đường kính trong 6mm, đường kính ngoài 8.5mm Kích thước: 90 x 40 x 35 mm 3.
Mạch điều khiển động cơ DC L298 4 Mạch điều khiển động cơ DC L298 có khả năng điều khiển 2 động cơ DC, dòng tối đa 2A mỗi động cơ, mạch tích hợp diod bảo vệ và IC nguồn 7805 giúp cấp nguồn 5VDC cho các module khác (chỉ sử dụng 5V này nếu nguồn cấp <12VDC). Model: HS000695 THÔNG SỐ KỸ THUẬT IC chính: L298 - Dual Full Bridge Driver Điện áp đầu vào: 5~30VDC Công suất tối đa: 25W 1 cầu (lưu ý công suất = dòng điện x điện áp nên áp cấp vào càng cao, dòng càng nhỏ, công suất có định 25W). Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A Mức điện áp logic: Low -0.3V~Vss Kích thước: 43x43x27mm SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI 5 6 4. Động cơ bước size 42 1.8 step Động cơ bước size 42 1.
Dùng trong chế tạo máy vẽ, khắc lazer CNC, in 3D… Model: LFMF THÔNG SỐ KỸ THUẬT Kích thước bao: 42mm x 42mm x 32mm Kích thước trục: 5mm Lưu ý sản phẩm không có chân nguồn trực tiếp mà sẽ lấy nguồn từ driver động cơ bước để chạy Trọng lượng: 220g SƠ ĐỒ DÂY 5. Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước A4988 7 Mạch điều khiển động cơ bước A4988 là driver điều khiển động cơ bước cực kỳ nhỏ gọn, hỗ trợ nhiều chế độ làm việc, điều chỉnh được dòng ra cho động cơ, tự động ngắt điện khi quá nóng. Mạch điều khiển A4988 hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động của động cơ bước lưỡng cực như: Full, 1/2, 1/4, 1/8 và 1/16. Model: 6R08 THÔNG SỐ KỸ THUẬT Công suất ngõ ra lên tới 35V, dòng đỉnh 2A.
Có 5 chế độ: Full bước, 1/2 bước, 1/4 bước, 1/8 bước, 1/16 bước Điểu chỉnh dòng ra bằng triết áp, nằm bên trên Current Limit = VREF × 2.5 Tự động ngắt điện khi quá nhiệt. CÁCH SỬ DỤNG Lựa chọn chế độ full hay 1/2 hay 1/4… sẽ được thông qua 3 pin MS1 MS2 MS3. Mình thường nối thẳng 3 pin này với công tắc bit 3p để dễ thiết lập từ trên phần cứng. Lưu ý là nếu thả nổi 3 pin này tức là mode full step.
Bật tắt động cơ thì thông qua pin ENABLE, mức LOW là bật module, mức HIGH là tắt module. Điều khiển chiều quay của động cơ thông qua pin DIR. Điều khiển bước của động cơ thông qua pin STEP, mỗi xung là tương ứng với 1 bước (hoặc vi bước). Hai chân Sleep với Reset luôn nối với nhau.
8 Kết nối giữa một vi điều khiển nói chung với A4988. Kết nối giữa A4899 với Board Arduino. Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 Ai-Thinker 9 Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản. Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT.
Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 sử dụng chip nạp và giao tiếp UART mới và ổn định nhất là CP2102 có khả năng tự nhận Driver trên tất cả các hệ điều hành Window và Linux, đây là phiên bản nâng cấp từ các phiên bản sử dụng IC nạp giá rẻ CH340. Model: HS000592 THÔNG SỐ KỸ THUẬT IC chính: ESP8266 Phiên bản firmware: NodeMCU Lua Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102. GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU. Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
GIPO giao tiếp mức 3.3VDC Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash. Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino. Kích thước: 25 x 50 mm SƠ ĐỒ CHÂN 10 7. Mạch Arduino UNO R3 DIP Arduino Uno R3 DIP là dòng Arduino thế hệ thứ 3 giúp người dùng dễ dàng tiếp cận với lập trình để tạo ra phần cứng có những tính năng mong muốn một cách nhanh chóng với chi phí hợp lý.
Arduino Uno R3 DIP có thể ứng dụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ,… hoặc cao hơn nữa thì nó có thể làm những sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay không người lái, và các ứng dụng lớn khác. Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit mega AVR của Atmel với hai chip phổ biến nhất là ATmega328 và ATmega2560. Các dòng vi xử lý này cho phép 11 lập trình các ứng dụng điều khiển phức tạp do được trang bị cấu hình mạnh với các loại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ có khả năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đa dạng như UART, SPI, TWI (I2C).