BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH HỆ THỐNG THEO DÕI MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO VỆ NÔNG SẢN TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG GVHD : THS. LÊ MINH SVTH :NGUYỄN PHƯỚC TIẾN MSSV: 13119186 SVTH :NGUYỄN TIẾN NAM MSSV : 13119109 SKL 0 0 4 9 5 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG THEO DÕI MÔI TRƢỜNG VÀ BẢO VỆ NÔNG SẢN TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG SVTH :Nguyễn Phƣớc Tiến MSSV: 13119186 SVTH :Nguyễn Tiến Nam MSSV : 13119109 Khóa : 2013 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính GVHD: TS. Võ Minh Huân Tp.
Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017 do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ---***--- Tp.Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 7 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Tiến MSSV: 13119186 Họ và tên sinh viên : Nguyễn Tiến Nam MSSV: 13119109 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Lớp: 13119CL1 Giảng viên hướng dẫn: TS. Võ Minh Huân ĐT: Ngày nhận đề tài: 20/02/2017 Ngày nộp đề tài: 11/7/2017 1. Tên đề tài: Hệ thống theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng. Các số liệu, tài liệu ban đầu 3.
Nội dung thực hiện đề tài: Nghiên cứu cách để bảo vệ nông sản không bị chịu tác hại bởi tự nhiên và tìm ra phương pháp tiết kiệm năng lượng sử dụng 4. Sản phẩm:Hệ thống theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng. TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Nguyễn Phước Tiến MSSV: 13119186 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Nam MSSV: 13119109 Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính Tên đề tài:Hệ thống theo dõimôi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng Họ và tên giảng viên hướng dẫn: TS.Võ Minh Huân NHẬN XÉT: 1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:.
Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:. Hồ Chí Minh, ngày 10tháng 7 năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) do an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Phước Tiến MSSV: 131119186 Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Tiến Nam MSSV: 131119109 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Tên đề tài: Hệ thống theo dõimôi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng Họ và tên Giáo viên phản biện:. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:.
Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:. Điểm:………………(Bằ ng chữ:. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) do an LỜI CẢM ƠN Lời đầ u tiên, sinh viên thực hiê ̣n đề tài xin đươ ̣c phép chân thành gửi lời cảm ơn đế n thầ y giáo Võ Minh Huân , giáo viên hướng dẫn đề tài đã định hướng và trao đổ i những kinh nghiê ̣m quý báu để sinh viên thực hiê ̣n những nô ̣i dung trong đề tài mô ̣t cách hoàn chỉnh.
Sinh viên thực hiê ̣n đề tài cũng xin trân tro ̣ng cảm ơn các thầ y (cô) trong trường Đa ̣i Ho ̣c Sư Pha ̣m Kỹ Thuâ ̣t Thành Phố Hồ Chí Minh đã tâ ̣n tin ̀ h truyề n đa ̣t những kiế n thức nề n tảng để sinh viên thực hiê ̣n hoàn thành tố t đề tài. Cũng gửi lời cảm ơn đến gia đình: bố mẹ, anh chị em đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt vật chất và tinh thần là cơ sở vững chắc về tâm lý để sinh viên thực hiện đề tài hoàn thành tốt công việc học tập của mình. Cũng xin gửi lời chân thành cảm ơn đến tất cả các bạn trong lớp 13119CL1 đã cùng nhau học tập, giúp đỡ trao đổi kiến thức liên quan để hoàn thành đồ án tốt nghiệp đúng tiến độ và đạt được kết quả tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn! TP.
HCM, ngày 11 tháng 7 năm 2017 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tiến Nam Nguyến Phước Tiến do an TÓM TẮT Internet of Things đã và đang hiện hữu trong đời sống của mọi người. Việc phát triển các đề tài áp dụng IoT vào trong nông nghiệp đang ngày càng trở nên phổ biến, các nhu cầu về việc thu thập dữ liệu và điều khiển các thiết bị từ xa đang ngày một tăng lên. Theo đó là hàng loạt các công nghệ truyền dẫn dữ liệu không dây như Bluetooth, Zigbee và đặc biệt là Wi-Fi đã tạo nên tính đa dạng trong việc truyền dẫn dữ liệu. Công nghệ Wi-Fi ở lĩnh vực này đã và đang khẳng định về ưu thế và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Đề tài ―HỆ THỐNG THEO DÕI MÔI TRƢỜNG VÀ BẢO VỆ NÔNG SẢN TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG” được thực hiện nhằm thiết kế một hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển thiết bị sử dụng mạng Wi-Fi, đồng thời cung cấp một giải pháp tiết kiệm năng lượng. Hệ thống giúp người dùng có thể dễ dàng theo dõi và điều khiển thiết bị ở bất cứ đâu thông qua website, người dùng có thể truy cập qua máy tính cá nhân hay điện thoại di động. Cuốn báo cáo này khái quát qua một số mảng kiến thức được tham khảo sử dụng trong đề tài. Qua từng chương, báo cáo trình bày từ cơ sở lý thuyết đến thiết kế chi tiết phần mềm, phần cứng và kết quả sau khi thực hiện.
Dựa trên các kết quả đạt được, nhóm thực hiện đưa ra các ưu điểm khuyết điểm và hướng phát triển cho đề tài. do an MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TƢ̀ VIẾT TẮT xv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xvi DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ xvii CHƢƠNG 1 1 TỔNG QUAN 1 1. Mục tiêu nghiên cứu 6 1. Mục tiêu tổng quát 6 1.
Mục tiêu chi tiết 6 1. Nhiệm vụ nghiên cứu 6 1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 6 1. Phƣơng pháp nghiên cứu 7 1.
Bố cục của Đồ Án 7 CHƢƠNG 2 8 CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 8 2. Giới thiệu về kit KL46Z 8 2. Vi điều khiển MKL46Z4 11 2. Giới thiệu về kit NodeMCU 12 2.
Module wifi ESP 8266-V1 14 2. Chuẩn giao tiếp UART 16 2. Các chế độ tiết kiệm năng lƣợng cho ESP8266 17 2. Cảm biến chuyển động PIR 19 2.
Giới thiệu cảm biến chuyển động PIR 19 2. Cấu trúc cảm biển PIR 19 2. Nguyên lý hoạt động 21 2. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT 22 22 2.
Cảm biến siêu âm SRF-04 26 2.1 Sơ đồ chân 27 do an 2. Giao thức TCP/IP 30 2.2 Phƣơng thức hoạt động của bộ giao thức TCP/IP 32 CHƢƠNG 3 34 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG 34 3. Yêu cầu của hệ thống 34 3. Thiết kế hệ thống 36 3.2 Lựa chọn linh kiện 37 3.3 Thiết kế phần cứng mô hình 39 3.
Hoạt động của hệ thống 42 3. Hoạt động trên mô hình 42 3. Hoạt động trên website 43 3. Thiết kế phần mềm 46 3.1 Lƣu đồ giải thuật trên KL46Z 46 3.2 Lƣu đồ giải thuật thu thập thông tin cảm biến trên NodeMCU 54 3.3 Thiết kế website tƣơng tác ngƣời dùng 61 3.
Ngôn ngữ lập trình và phần mềm 63 3.1 Môi trƣờng lập trình khối xử lý trung tâm 63 3.2 Môi trƣờng lập trình khối thu thập thông tin cảm biến 65 CHƢƠNG 4 68 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 68 4. Hoạt động của hệ thống 68 4. Kết quả triển khai trên thực tế 72 4. Phân tích, so sánh điện năng tiêu thụ 73 CHƢƠNG 5 81 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 81 5.
Hƣớng phát triển 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 Phụ lục A Hƣớng dẫn nạp firmware cho Module ESP8266-V1 84 Phụ lục B Phƣơng thức GET và POST trong PHP 85 do an DANH MỤC CÁC TƢ̀ VIẾT TẮT DTIM Delivery Traffic Indication Message GPIO General Purpose Input Output PWM Pulse Width Modulation ARM Advanced Risc Machine UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter IoT Internet of Things SoC System on Chip LCD Liquid Crystal Display MCU Multipoint Control Unit OpenSDA Open-standard Serial and Debug Adapter TCP Transmisson Control Protocol UDP User Datagram Protocol IP Internet Protocol ICMP Internet Control Message Protocol IGMP Internet Group Message Protocol FTP File Transport Protocol WWW World Wide Web do an DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thông số bảo quản của một số loại nông sản 5 Bảng 2.1: Các lệnh AT của ESP 8266-V1 15 Bảng 2.2: Dòng điện tiêu thụ của ESP-8266 ở các chế độ 15 Bảng 2.3: Sự khác biệt trong 3 chế độ sleep 17 Bảng 2.4: Chức năng của các chân trong text LCD 28 Bảng 2.5: Danh sách tập lệnh điều khiển của text LCD 29 Bảng 3.1: Tên, giá trị ban đầu và chức năng các biến 47 Bảng 3.2: Chức năng các biến 49 Bảng 4.1: Chuỗi truyền ảnh hưởng đến dòng tiêu thụ NodeMCU 75 Bảng 4.2: Dòng điện tiêu thụ của NodeMCU trong 1h 77 Bảng 4.3: Dòng điện tiêu thụ của KL46Z 78 Bảng 4.4: Công suất tiêu thụ của các module 79 Phụ lục bảng 1: Cách kết nối ESP8266 và USB TTL 84 do an DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Ước tính tổn thất sau khi thu hoạch thóc tại ĐNA 1 Hình 1.2:Côn trùng gây hại chứa trong kho ngô 3 Hình 1.3:Nấm mốc gây hại cho nông sản 3 Hình 2.1: Các module trên KL46Z 9 Hình 2.2:Sơ đồ chân kit KL46Z 9 Hình 2.3:Sơ đồ khối của kit KL46Z 10 Hình 2.4: Sơ đồ khối của OpenSDA 10 Hình 2.5: Hình ảnh thực tế của kit NodeMCU 12 Hình 2.6: Sơ đồ chân của kit NodeMCU 13 Hình 2.7: Hình ảnh thực tế của ESP8266-v1 14 Hình 2.8: Khung dữ liệu truyền UART 16 Hình 2.9: Đầu dò PIR 19 Hình 2.10: Lăng kính Fresnel so với thấu kính hội tụ thông thường 20 Hình 2.11: Ánh sáng từ các khu vực nhỏ cùng hội tụ tại một điểm qua lăng kình Fresnel 20 Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động 21 Hình 2.13: Nguyên lý phát hiện chuyển động 22 Hình 2.14: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT22 22 Hình2.15: Cách thức gửi và đọc 1 bit trong chuẩn One-wire 24 Hình 2.16: Cảm biến mưa 25 Hình 2.17: Cảm biến siêu âm SRF 04 26 Hình 2.18: Hình ảnh thực tế text LCD 20x4 27 Hình 2.19: Vị trí các chân của text LCD 28 Hình 2.20: Module relay hai kênh kích mức thấp 30 Hình 2.21: Các tầng trong bộ giao thức TCP/IP 31 Hình 2.22: Qúa trình đóng mở gói dữ liệu trong TCP/IP 32 Hình 2.