Đồ án tốt nghiệp: Mô hình điều khiển máy bơm nước bằng sóng wifi và sóng điện thoại

Đồ án tốt nghiệp hệ thống điều khiển máy bơm nước từ xa bằng sóng wifi và điện thoại. Giải pháp tưới tiêu tự động thông minh và hiệu quả.

• Tác giả: Ngô Văn Hoàng
• Người hướng dẫn: ThS. Phạm Chí Hiếu
• Trường học: Trường Đại học Bà Rịa-Vũng Tàu
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử
• Đề tài: Điều Khiển Máy Bơm Bằng Sóng Wifi Và Sóng Điện Thoại
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Bà Rịa - Vũng Tàu

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI NÓI ĐẦU
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Nhu cầu tự động hóa ở Việt Nam
• 1.2. Mục tiêu của đề tài
• 1.3. Tính tối ưu của đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ
• 2.1. Giới thiệu về Mạch Arduino UNO R3
• 2.2. Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 ESP-202
• 2.2.1. Đặc tính nổi bật
• 2.2.2. Thông số kỹ thuật
• 2.3. Module SIM900A
• 2.4. Giới thiệu về màn hình LCD 16x2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƯƠNG TRÌNH
• 3.1. Thiết kế mạch trên Proteus
• 3.2. Phần viết chương trình
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
• 4.1. Ưu điểm của đề tài
• 4.2. Nhược điểm của đề tài
• 4.3. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án điều khiển máy bơm bằng sóng wifi điện thoại

Đề tài nghiên cứu và phát triển mô hình điều khiển từ xa cho máy bơm nước là một chủ đề cấp thiết, phản ánh xu hướng ứng dụng công nghệ vào đời sống. Trong bối cảnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhu cầu tự động hóa ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt trong các lĩnh vực như IoT nông nghiệp và nhà thông minh (smarthome). Đồ án này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống cho phép người dùng bật/tắt và giám sát hệ thống máy bơm từ bất cứ đâu, chỉ cần có kết nối internet hoặc sóng di động. Mục tiêu cốt lõi của đề tài, theo báo cáo đồ án tốt nghiệp của sinh viên Ngô Văn Hoàng (Trường ĐH Bà Rịa-Vũng Tàu), là nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ gần gũi như sóng wifi và sóng điện thoại để tạo ra một giải pháp điều khiển linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm chi phí. Hệ thống này không chỉ giải quyết bài toán vận hành thủ công, tốn thời gian và công sức, mà còn mở ra tiềm năng phát triển các ứng dụng rộng lớn hơn, từ việc xây dựng hệ thống tưới cây tự động cho đến quản lý các thiết bị gia dụng thông minh. Việc kết hợp hai phương thức truyền thông (wifi và sóng điện thoại) đảm bảo hệ thống có thể hoạt động ổn định ngay cả khi một trong hai kết nối gặp sự cố, tăng cường độ tin cậy và tính sẵn sàng của giải pháp. Đây là một đồ án điện tử điển hình, kết hợp kiến thức về lập trình vi điều khiển, thiết kế mạch và công nghệ truyền thông không dây.

1.1. Nhu cầu tự động hóa trong nông nghiệp và smarthome

Tại Việt Nam, ngành tự động hóa vẫn còn nhiều tiềm năng chưa được khai thác, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp và quản lý dân dụng. Việc vận hành các hệ thống máy bơm truyền thống đòi hỏi sự can thiệp trực tiếp của con người, gây lãng phí thời gian, công sức và nguồn nước. Một hệ thống tưới cây tự động thông minh, có khả năng điều khiển thiết bị qua internet, sẽ giúp tối ưu hóa lịch trình tưới tiêu, dựa trên các thông số từ cảm biến độ ẩm đất, tiết kiệm tài nguyên và nâng cao năng suất. Tương tự, trong lĩnh vực smarthome, việc điều khiển máy bơm cho các bể chứa nước sinh hoạt, hồ bơi từ xa mang lại sự tiện lợi và an toàn vượt trội, giúp người dùng chủ động quản lý ngôi nhà của mình.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu hệ thống điều khiển máy bơm từ xa

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế và chế tạo một mô hình thực tế có khả năng điều khiển máy bơm nước thông qua hai kênh giao tiếp độc lập: sóng wifi và sóng điện thoại (GSM). Hệ thống phải đáp ứng các yêu cầu: (1) Nhận lệnh điều khiển từ app điện thoại qua mạng wifi/internet. (2) Nhận lệnh điều khiển bằng tin nhắn SMS hoặc cuộc gọi qua mạng di động. (3) Có giao diện hiển thị trạng thái hoạt động. (4) Đảm bảo tính ổn định và phản hồi nhanh chóng. Việc thực hiện thành công đề tài này không chỉ là một bài tập kỹ thuật mà còn tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao, dễ dàng mở rộng và tùy biến cho các nhu cầu thực tế khác nhau.

II. Phân tích giải pháp công nghệ điều khiển máy bơm từ xa

Để hiện thực hóa mục tiêu điều khiển máy bơm bằng sóng wifi và sóng điện thoại, việc lựa chọn nền tảng phần cứng và công nghệ phù hợp là yếu tố quyết định. Giải pháp được đề xuất trong tài liệu nghiên cứu sử dụng vi điều khiển làm bộ não trung tâm, kết hợp với các module truyền thông chuyên dụng. Cụ thể, Arduino UNO R3 được chọn làm vi điều khiển chính nhờ sự phổ biến, cộng đồng hỗ trợ lớn và thư viện mã nguồn phong phú, rất phù hợp cho các đồ án điện tử của sinh viên. Để kết nối wifi, module ESP8266 là một lựa chọn tối ưu nhờ giá thành rẻ, tích hợp sẵn stack TCP/IP và khả năng hoạt động độc lập. Đối với kênh điều khiển qua sóng điện thoại, module SIM900A (hoặc các biến thể như SIM800L) được sử dụng để thực hiện chức năng gửi/nhận tin nhắn SMS và xử lý cuộc gọi. Hệ thống này được thiết kế theo kiến trúc module hóa, cho phép dễ dàng thay thế, nâng cấp từng thành phần mà không ảnh hưởng đến tổng thể. Việc kết hợp Arduino UNO với các module truyền thông tạo ra một hệ thống lai mạnh mẽ, tận dụng được thế mạnh của từng công nghệ để đảm bảo khả năng điều khiển linh hoạt và đáng tin cậy.

2.1. Lựa chọn vi điều khiển Arduino UNO ESP8266 và ESP32

Nền tảng Arduino UNO, với vi điều khiển ATmega328, đóng vai trò xử lý trung tâm, đọc dữ liệu từ các nút nhấn, cảm biến và điều khiển trực tiếp mạch điều khiển relay để bật/tắt máy bơm. Trong khi đó, module ESP8266 không chỉ là một module wifi mà còn là một vi điều khiển mạnh mẽ. Trong nhiều thiết kế nâng cao, ESP8266 hoặc module ESP32 (với lõi kép và Bluetooth) có thể thay thế hoàn toàn Arduino, giúp hệ thống nhỏ gọn và tiết kiệm chi phí hơn. Tuy nhiên, việc kết hợp Arduino và ESP8266 cho phép phân chia tác vụ rõ ràng: Arduino xử lý logic điều khiển cục bộ, còn ESP8266 chuyên trách việc kết nối và giao tiếp qua internet.

2.2. Module SIM900A Giải pháp điều khiển bằng tin nhắn SMS

Khi kết nối wifi không khả dụng, việc điều khiển bằng tin nhắn SMS trở thành một phương án dự phòng hiệu quả. Module SIM900A là một module GSM/GPRS hoàn chỉnh, giao tiếp với vi điều khiển qua giao thức UART. Bằng cách gửi các tập lệnh AT (AT Commands) đến module, vi điều khiển có thể ra lệnh cho nó gửi tin nhắn, đọc tin nhắn đến hoặc thực hiện cuộc gọi. Cú pháp tin nhắn được quy định trước (ví dụ: 'BATMAYBOM', 'TATMAYBOM') để hệ thống có thể phân tích và thực thi lệnh một cách chính xác. Giải pháp này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng nông nghiệp ở những khu vực sóng di động ổn định hơn sóng wifi.

III. Hướng dẫn thiết kế mạch điều khiển máy bơm từ xa chi tiết

Quá trình thiết kế phần cứng là bước nền tảng để xây dựng mô hình điều khiển từ xa. Thiết kế bao gồm việc lên sơ đồ nguyên lý, lựa chọn linh kiện, và thiết kế mạch in (PCB). Trung tâm của mạch là vi điều khiển Arduino UNO, kết nối với các module và thiết bị ngoại vi. Module ESP8266 và Module SIM900A được kết nối với Arduino thông qua các chân giao tiếp UART (TX/RX) để truyền nhận dữ liệu lệnh. Đầu ra của hệ thống là một mạch điều khiển relay, có nhiệm vụ đóng/ngắt nguồn điện xoay chiều cấp cho máy bơm. Relay hoạt động như một công tắc điện tử công suất lớn, được điều khiển bởi tín hiệu điện áp thấp (5V) từ Arduino, đảm bảo an toàn và cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực. Ngoài ra, hệ thống có thể tích hợp thêm các cảm biến như cảm biến mực nước để tự động ngắt bơm khi bồn đầy hoặc cảm biến độ ẩm đất để tự động tưới tiêu, giúp hệ thống hoạt động thông minh hơn. Toàn bộ sơ đồ mạch được mô phỏng trên các phần mềm chuyên dụng như Proteus để kiểm tra tính đúng đắn trước khi thi công thực tế.

3.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý và sơ đồ khối của hệ thống

Sơ đồ nguyên lý chi tiết hóa cách kết nối chân giữa các linh kiện. Nó chỉ rõ chân TX của module SIM/Wifi sẽ nối với chân RX của Arduino và ngược lại. Sơ đồ cũng thể hiện cách cấp nguồn cho từng module, kết nối relay với chân digital output của vi điều khiển, và cách nối các nút nhấn, màn hình LCD. Sơ đồ khối cung cấp cái nhìn tổng quan hơn, chia hệ thống thành các khối chức năng chính: Khối Xử lý Trung tâm (Arduino), Khối Giao tiếp Wifi (ESP8266), Khối Giao tiếp GSM (SIM900A), Khối Chấp hành (Relay & Máy bơm), và Khối Giao diện Người dùng (LCD, Nút nhấn).

3.2. Vai trò của mạch điều khiển relay và các loại cảm biến

Mạch điều khiển relay là cầu nối an toàn giữa vi điều khiển và thiết bị có công suất lớn như máy bơm. Vi điều khiển chỉ có thể tạo ra tín hiệu 5V với dòng rất nhỏ, không đủ để trực tiếp vận hành máy bơm sử dụng điện 220V. Relay sử dụng một cuộn cảm để tạo ra từ trường, đóng/mở một tiếp điểm cơ học của mạch điện công suất cao. Việc tích hợp cảm biến mực nước giúp hệ thống tự động hóa hoàn toàn việc bơm nước vào bồn chứa, tránh tràn hoặc cạn nước. Tương tự, cảm biến độ ẩm đất là thành phần không thể thiếu trong các ứng dụng IoT nông nghiệp.

IV. Phương pháp lập trình vi điều khiển cho đồ án điện tử IoT

Phần mềm là linh hồn của đồ án điều khiển máy bơm bằng sóng wifi và sóng điện thoại. Quá trình lập trình vi điều khiển bao gồm việc viết mã nguồn cho Arduino để xử lý logic điều khiển, giao tiếp với các module, và phản hồi lại người dùng. Ngôn ngữ lập trình được sử dụng là C/C++, dựa trên nền tảng Arduino IDE. Cấu trúc chương trình thường bao gồm hai hàm chính: setup() để khởi tạo các thông số ban đầu (cấu hình chân I/O, khởi tạo giao tiếp Serial, kết nối wifi/GSM) và loop() để chạy vòng lặp vô tận, liên tục kiểm tra các sự kiện (lệnh từ wifi, tin nhắn SMS, trạng thái cảm biến) và thực thi hành động tương ứng. Lưu đồ giải thuật là công cụ hữu ích để phác thảo luồng hoạt động của chương trình trước khi viết code điều khiển máy bơm. Nó giúp hệ thống hóa các bước, từ việc nhận lệnh, kiểm tra điều kiện, đến việc thực thi và gửi phản hồi, đảm bảo chương trình hoạt động logic và không bỏ sót trường hợp nào.

4.1. Phân tích lưu đồ giải thuật và cấu trúc code điều khiển

Một lưu đồ giải thuật tiêu biểu sẽ bắt đầu bằng khối khởi tạo. Sau đó, trong vòng lặp chính, chương trình sẽ tuần tự kiểm tra: (1) Có dữ liệu nào đến từ cổng Serial của module ESP8266 không? (2) Có tin nhắn SMS mới trong module SIM900A không? (3) Trạng thái của các nút nhấn cục bộ có thay đổi không? Nếu một trong các điều kiện trên được thỏa mãn, chương trình sẽ rẽ nhánh để xử lý. Ví dụ, nếu nhận được tin nhắn 'BAT', chương trình sẽ gọi hàm bật relay và gửi lại tin nhắn xác nhận 'DA BAT'. Cấu trúc code nên được chia thành các hàm con (ví dụ: connectWifi(), readSMS(), controlRelay()) để dễ quản lý và tái sử dụng.

4.2. Tích hợp nền tảng Blynk hoặc Firebase để giám sát hệ thống

Để tạo một giao diện web server hoặc điều khiển qua app điện thoại một cách chuyên nghiệp, việc tích hợp các nền tảng IoT là giải pháp hiệu quả. Nền tảng Blynk cung cấp một giao diện kéo-thả đơn giản để tạo ứng dụng điều khiển trên điện thoại mà không cần kỹ năng lập trình di động phức tạp. Lập trình viên chỉ cần nhúng thư viện Blynk vào code Arduino và cấu hình các widget (nút nhấn, biểu đồ). Một lựa chọn mạnh mẽ khác là Firebase, một dịch vụ của Google, cho phép lưu trữ và đồng bộ dữ liệu thời gian thực. Vi điều khiển có thể đẩy trạng thái (bơm đang bật/tắt, mực nước hiện tại) lên Firebase, và ứng dụng di động sẽ đọc dữ liệu từ đó để hiển thị, giúp việc giám sát hệ thống trở nên trực quan và hiệu quả.

V. Kết quả và ứng dụng thực tiễn của mô hình điều khiển từ xa

Kết quả thực nghiệm của đồ án tốt nghiệp cho thấy mô hình hoạt động ổn định, đáp ứng tốt các yêu cầu đề ra. Hệ thống có khả năng nhận và thực thi lệnh điều khiển từ cả hai kênh wifi và sóng điện thoại với độ trễ thấp. Giao diện hiển thị LCD cung cấp thông tin trạng thái rõ ràng, giúp người dùng dễ dàng thao tác tại chỗ. Theo đánh giá trong tài liệu gốc, ưu điểm của đề tài là mạch nhỏ gọn, tiết kiệm công sức con người và chi phí thực hiện hợp lý. Tuy nhiên, một số nhược điểm được ghi nhận như việc điều khiển bằng tin nhắn còn hạn chế về cú pháp và phần nút nhấn vật lý đôi khi bị trễ. Về ứng dụng, mô hình này có tiềm năng triển khai rộng rãi. Nổi bật nhất là xây dựng hệ thống tưới cây tự động trong IoT nông nghiệp, giúp nông dân quản lý trang trại hiệu quả từ xa. Ngoài ra, nó có thể được áp dụng để xây dựng hệ thống bơm nước tự động cho các tòa nhà, khu dân cư hoặc là một phần của một hệ sinh thái nhà thông minh (smarthome) toàn diện.

5.1. Triển khai hệ thống tưới cây tự động và ứng dụng smarthome

Trong nông nghiệp, mô hình có thể được mở rộng bằng cách kết nối với một mạng lưới các cảm biến độ ẩm đất và van điện từ. Hệ thống sẽ tự động bật máy bơm và mở van tưới cho khu vực đất bị khô, sau đó tự ngắt khi độ ẩm đạt ngưỡng cài đặt. Trong ứng dụng smarthome, người dùng có thể thiết lập các kịch bản tự động, ví dụ như 'tự động bơm nước vào bồn lúc 2 giờ sáng' hoặc 'tắt tất cả các máy bơm khi rời khỏi nhà'. Khả năng điều khiển thiết bị qua internet mở ra vô số tiện ích, nâng cao chất lượng cuộc sống.

5.2. Hướng phát triển và nâng cấp hệ thống trong tương lai

Từ nền tảng của báo cáo đồ án tốt nghiệp này, có nhiều hướng phát triển tiềm năng. Về phần cứng, có thể nâng cấp lên module ESP32 để có thêm kết nối Bluetooth và hiệu năng cao hơn, hoặc sử dụng các loại cảm biến công nghiệp để tăng độ chính xác và độ bền. Về phần mềm, có thể phát triển một ứng dụng di động hoàn chỉnh với nhiều tính năng hơn như hẹn giờ, lập lịch, xem lịch sử hoạt động. Tích hợp các giao thức như MQTT sẽ giúp hệ thống giao tiếp hiệu quả và tiết kiệm băng thông hơn. Xa hơn nữa, có thể ứng dụng máy học (Machine Learning) để phân tích dữ liệu (lượng nước tiêu thụ, độ ẩm) và đưa ra các gợi ý vận hành tối ưu, biến hệ thống từ điều khiển tự động thành một hệ thống thực sự thông minh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU Viện CNTT - Điện - Điện Tử -------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN MÁY BƠM BẰNG SÓNG WIFI VÀ SÓNG ĐIỆN THOẠI Trình độ đào tạo : Đại học chính quy Ngành : Công Nghệ Kỹ Thuật Điện - Điện Tử Chuyên ngành : Kỹ Thuật Điện - Điện Tử Giảng viên hƣớng dẫn :ThS. Phạm Chí Hiếu Sinh viên thực hiện : Ngô Văn Hoàng MSSV : 13030128 Lớp : DH13DD Bà Rịa - Vũng Tàu 7/2017 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ------o0o----- PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT) Họ và tên sinh viên: Ngô Văn Hoàng Ngày sinh: 26/09/1995 MSSV : 13030128 Lớp: DH13DD E-mail : [e-mail] Trình độ đào tạo : Đại học Hệ đào tạo : Chính quy Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện-điện tử Chuyên ngành : Kỹ thuật điện-điện tử 1. Tên đề tài: Mô hình điều khiển máy bơm nước bằng sóng wifi và sóng điện thoại. Giảng viên hƣớng dẫn: Th.

Phạm Chí Hiếu 3. Ngày giao đề tài: 4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 2/07/2017 Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày tháng năm 2017 GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TRƢỞNG BỘ MÔN TRƢỞNG KHOA (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) SV: Ngô Văn Hoàng 1 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án này tổng quát lại kết quả quá trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, hình ảnh, thông tin trong đồ án đều trung thực, do tôi tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tƣ liệu.

Đồ án này không sao chép các đồ án đã có từ trƣớc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đề tài của mình. Trƣờng đại học BÀ RỊA-VŨNG TÀU không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có). Vũng Tàu, ngày … tháng 07 năm 2017 Ngƣời cam đoan: Ngô Văn Hoàng SV: Ngô Văn Hoàng 2 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN.

Vũng Tàu, ngày … tháng 07 năm 2017 Giáo viên hƣớng dẫn PHẠM CHÍ HIẾU SV: Ngô Văn Hoàng 3 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. Vũng Tàu, ngày …tháng 07 năm 2017 Giáo viên phản biện SV: Ngô Văn Hoàng 4 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con ngƣời đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nƣớc. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nƣớc. Những thiết bị điện,điện tử đƣợc phát triển mạnh mẽ và đƣợc ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng nhƣ sản suất.

Từ những thời gian đầu phát triển vi xử lý đã cho thấy sự ƣu việt của nó và cho tới ngày nay tính ƣu việt đó ngày càng đƣợc khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến đƣợc những cái tƣởng chừng nhƣ không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con ngƣời. Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn vi xử lý, sau một thời gian học tập đƣợc các thầy cô trong khoa giảng dạy về các kiến thức chuyên ngành, đồng thời đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa Điện-Điện tử, cùng với sự lỗ lực của bản thân, em đã “thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển máy bơm nước bằng song wifi và sóng điện thoại“ nhƣng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong đƣợc sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.

SV: Ngô Văn Hoàng 5 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT LỜI CẢM ƠN Trƣớc khi bắt đầu đồ án tốt nghiệp, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cám ơn quý thầy cô Khoa Điện- Điện tử đã tận tình truyền đạt kiến thức cũng nhƣ giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trƣờng. Đặc biệt, em xin ghi nhớ sự nhiệt tình của thầy Phạm Chí Hiếu, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn và đã giúp em hoàn thành đồ án này. Bên cạnh đó, em xin chuyển lời cám ơn đến các thầy giảng dạy bộ môn vi xử lý đã nhiệt tình giúp đỡ em trong việc thu thập tài liệu, trao đổi thông tin và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình xây dựng mô hình. Sau cùng, tôi cũng xin cám ơn những ngƣời bạn đã đóng góp ý kiến và hỗ trợ thông tin để hoàn thiện đồ án tốt nghiệp.

Vũng Tàu, ngày 5 tháng 07 năm 2017 Sinh viên thực hiện Ngô Văn Hoàng SV: Ngô Văn Hoàng 6 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN. 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .1 Nhu cầu tự động hóa ở Việt Nam .2 Mục tiêu của đề tài .3 Tính tối ƣu của đề tài. 8 CHƢƠNG 2: THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ .1 Giới thiệu về Mạch Arduino UNO R3 .1 Đặc tính nổi bật .2 Thông số kỹ thuật .4 Giới thiệu về màn hình LCD 16x2: .5 Module chuyển đổi I2C cho LCD10602.

39 Chƣơng 3: THIẾT KẾ MẠCH VÀ CHƢƠNG TRÌNH .1 Thiết kế mạch trên Proteus: .3 Phần viết chƣơng trình:. 42 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .1 Ƣu điểm của đề tài: .2 Nhƣợc điểm của đề tài: .2 Hƣớng phát triển:. 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 50 SV: Ngô Văn Hoàng 7 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN 1.1 Nhu cầu tự động hóa ở Việt Nam Tự động hóa là một lĩnh vực công nghệ rất quan trọng trong sự phát triển của mỗi quốc gia.

Khi ngành này phát triển và đƣợc ứng dụng rộng rãi thì nó sẽ góp phần cải thiện đáng kể năng suất và chất lƣợng sản phẩm. Nhƣng hiện tại ở nƣớc ta ngành này vẫn còn rất thiếu và yếu về quy mô lẫn năng lực làm chủ công nghệ. Điều đó điều đó là hạn chế rất lớn cản trở sự phát triển về mọi mặt của đất nƣớc. Nhƣng nhìn về mặt tích cực thì đó cũng là cơ hội để ngành này khai thác nhu cầu rất lớn từ nền sản xuất còn khá lạc hậu của nƣớc ta.

Và nghành tự động hóa trong nông nghiệp tại nƣớc ta lại càng thiếu và yếu rất nhiều, đòi hỏi nhành phải đi sâu vào giải quyết nhiều vấn đề để nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ số lƣợng của sản xuất nông nghiệp tại nƣớc ta.2 Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu mô hình điều khiển máy bơm nƣớc sử dụng sóng wifi và sóng điện thoại. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên các kiến thức đã học về lập trình - Ứng dụng các công nghệ gần gũi với cuộc sống con ngƣời để xây dựng lên hệ thống điều khiển từ xa.3 Tính tối ƣu của đề tài - Tạo tính tƣ duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu. - Có tính linh động và mở rộng cho sinh viên thiết kế mô hình dựa trên cơ sỡ thực tế. - Mô hình đơn giản nhƣng rất hữu ích.

SV: Ngô Văn Hoàng 8 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT CHƢƠNG 2:THIẾT BỊ VÀ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ 2.1 Giới thiệu về Mạch Arduino UNO R3 Mạch Arduino Uno là dòng mạch Arduino phổ biến, khi mới bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino thì mạch Arduino thƣờng nói tới chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (Mạch Arduino Uno R3). Arduino Uno R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thƣờng đƣợc sử dụng cho ngƣời mới bắt đầu. Bạn có thể sử dụng các dòng Arduino khác nhƣ: Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Micro… Nhƣng với những ứng dụng cơ bản thì mạch Arduino Uno là lựa chọn phù hợp nhất.1: Board mạch Arduino Hình 2.2: Chip Atmega 328 SV: Ngô Văn Hoàng 9 Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐH-BRVT Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là: ATmega8 (Board Arduino Uno r2), ATmega168, ATmega328 (Board Arduino Uno r3).

Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản nhƣ điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, điều khiển động cơ bƣớc, điều khiển động cơ serve, làm một trạm đo nhiệt độ – độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác. Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu chuẩn sử dụng vi điều khiển ATmega328. Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng của bạn không cao hoặc túi tiền không cho phép, bạn có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tƣơng đƣơng nhƣng rẻ hơn nhƣ ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB). Nguồn sử dụng Arduino UNO R3 có thể đƣợc cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC hoặc điện áp giới hạn là 6- 20V.

Thƣờng thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vƣợt quá ngƣỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO. Các chân năng lƣợng 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 đƣợc nối với nhau.

5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA. Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dƣơng 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 đƣợc đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy bạn không đƣợc 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 tƣơng đƣơng với việc chân RESET đƣợc nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.