Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Vườn Thông Minh

Đồ Án Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Vườn Thông Minh Tại HCMUTE

• Tác giả: Phan Hữu Phước
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Ngọc Hà
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Vườn Thông Minh
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI NÓI ĐẦU
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.6. BỐ CỤC ĐỒ ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO UNO
• 2.2. Sơ lược về ARDUINO UNO R3
• 2.3. Thông số kỹ thuật
• 2.4. Các chức năng cơ bản của Arduino Uno R3
• 2.5. ESP8266 VÀ MODULE NODEMCU v1
• 2.5.1. Giới thiệu ESP8266
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
• 3.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG
• 3.3. THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 4.1. KẾT QUẢ PHẦN CỨNG
• 4.2. KẾT QUẢ PHẦN MỀM
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Mô hình Vườn Thông Minh tại HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình vườn thông minh" tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE) do sinh viên Phan Hữu Phước và Bùi Đức Sang thực hiện, tập trung vào việc thiết kế và xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển tự động cho một mô hình vườn nhỏ. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, và điều khiển máy bơm tưới nước thông qua một ứng dụng di động trên nền tảng Android. Công nghệ được sử dụng bao gồm vi điều khiển Arduino Uno R3, module ESP8266, và nền tảng đám mây Firebase. Đồ án nhấn mạnh vào việc ứng dụng công nghệ vào nông nghiệp, giải quyết vấn đề rau sạch và tự động hóa trong canh tác. Ứng dụng di động cho phép người dùng theo dõi các thông số môi trường và điều khiển hệ thống từ xa.

1.1 Mục tiêu và Phạm vi Nghiên cứu

Mục tiêu chính là xây dựng một mô hình vườn thông minh hoạt động hiệu quả. Đồ án đề cập đến việc thiết kế và tích hợp các thành phần phần cứng, bao gồm vi điều khiển, cảm biến, và hệ thống điều khiển máy bơm. Phần mềm bao gồm ứng dụng di động Android và giao tiếp với cơ sở dữ liệu Firebase. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc giám sát và điều khiển các yếu tố môi trường (nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất) để tối ưu hóa quá trình tưới tiêu. Hệ thống được thiết kế để hoạt động với 6 khu vực trồng riêng biệt. Dữ liệu được thu thập và hiển thị trên ứng dụng di động, cho phép người dùng giám sát tình trạng vườn và can thiệp nếu cần thiết. Một điểm nhấn khác là việc ứng dụng công nghệ này vào việc sản xuất rau sạch, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội về thực phẩm an toàn.

1.2 Công nghệ và Phương pháp

Đồ án sử dụng Arduino Uno R3 làm trung tâm điều khiển. ESP8266 kết nối với Arduino để truyền dữ liệu không dây qua Wifi. Cảm biến DHT11 đo nhiệt độ và độ ẩm không khí, cảm biến độ ẩm đất đo độ ẩm đất. Dữ liệu được truyền lên nền tảng đám mây Firebase và hiển thị trên ứng dụng Android do nhóm phát triển. Ứng dụng cho phép giám sát, điều khiển máy bơm tưới nước tự động hoặc thủ công. Google Firebase được sử dụng làm cơ sở dữ liệu thời gian thực, đảm bảo tính cập nhật của dữ liệu. Thiết kế phần mềm sử dụng ngôn ngữ lập trình phù hợp với các nền tảng phần cứng và phần mềm đã chọn. Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, từ việc nghiên cứu các công nghệ liên quan đến việc thiết kế, lắp ráp, lập trình và thử nghiệm hệ thống.

II. Phân tích Kết quả và Đánh giá

Đồ án trình bày kết quả xây dựng thành công mô hình vườn thông minh, bao gồm phần cứng và phần mềm hoạt động ổn định. Hệ thống thu thập và hiển thị dữ liệu chính xác. Ứng dụng Android thân thiện, dễ sử dụng. Tuy nhiên, đồ án chưa đề cập đến các yếu tố như bảo mật dữ liệu hay khả năng mở rộng hệ thống cho quy mô lớn hơn. Việc sử dụng Firebase có thể gây ra chi phí nếu hệ thống được mở rộng. Khả năng tích hợp thêm các loại cảm biến khác cũng cần được xem xét để nâng cao tính năng của hệ thống.

2.1 Đánh giá về tính khả thi

Mô hình vườn thông minh được xây dựng trên nền tảng phần cứng và phần mềm phổ biến, chi phí tương đối thấp, dễ tiếp cận. Thiết kế hệ thống đơn giản, dễ hiểu và dễ dàng triển khai. Ứng dụng Android hoạt động ổn định, giao diện trực quan, người dùng dễ dàng thao tác. Hệ thống cho thấy tính khả thi cao trong việc ứng dụng vào thực tiễn, đặc biệt là trong việc giám sát và điều khiển tự động hệ thống tưới tiêu cho các vườn rau quy mô nhỏ. Tuy nhiên, khả năng mở rộng cho các hệ thống lớn hơn cần được nghiên cứu thêm để đánh giá tính khả thi lâu dài.

2.2 Giá trị ứng dụng thực tiễn

Đồ án có giá trị thực tiễn cao. Mô hình vườn thông minh giúp tự động hóa quá trình tưới tiêu, tiết kiệm nước và nhân công. Việc giám sát từ xa giúp người dùng chủ động hơn trong việc chăm sóc cây trồng. Ứng dụng trong sản xuất rau sạch giúp nâng cao chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, để ứng dụng rộng rãi, cần giải quyết vấn đề về chi phí, bảo mật và khả năng mở rộng hệ thống. Cần nghiên cứu thêm để tích hợp các chức năng khác như điều khiển ánh sáng, phân bón, kiểm soát sâu bệnh… để hệ thống trở nên hoàn thiện hơn. Việc áp dụng cho các mô hình vườn lớn hơn cần thêm nghiên cứu về khả năng quản lý dữ liệu và khả năng mở rộng hệ thống.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh xã hội hiện đại, nhu cầu sử dụng thực phẩm sạch và an toàn của người dân ngày càng gia tăng nhằm phòng ngừa các nguy cơ bệnh tật bắt nguồn từ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và hóa chất độc hại trong nông sản truyền thống. Việc ứng dụng nông nghiệp thông minh được xác định là giải pháp cấp bách nhằm bảo đảm an ninh lương thực và nâng cao chất lượng nông sản. Thực tiễn sản xuất tại các vùng nông nghiệp công nghệ cao như Lâm Đồng cho thấy việc ứng dụng công nghệ Internet of Things (IoT) tại các trang trại trồng rau, hoa, dâu tây mang lại doanh thu từ 5 đến 8 tỷ đồng/ha/năm; điển hình như Hợp tác xã Anh Đào áp dụng tiêu chuẩn VietGAP kết hợp tự động hóa nhà kính đạt sản lượng 50.000 tấn tiêu thụ nội địa và 4.000 tấn xuất khẩu, mang lại doanh thu hơn 10 triệu USD/năm. Mặc dù Chính phủ đã ban hành gói tín dụng 100.000 tỷ đồng hỗ trợ nông nghiệp công nghệ cao, việc tiếp cận nguồn vốn tại nhiều địa phương vẫn gặp rào cản.

Bên cạnh đó, các hệ thống tưới tiêu tự động phổ biến trên thị trường chủ yếu hoạt động dựa trên cơ chế hẹn giờ cố định, chưa thích ứng linh hoạt với diễn biến biến đổi khí hậu và sự biến động nhiệt độ, độ ẩm thực tế của môi trường. Xuất phát từ thực trạng đó, đề tài "Thiết kế và thi công mô hình vườn thông minh" được thực hiện nhằm xây dựng hệ thống tự động giám sát và điều khiển tưới tiêu tối ưu cho vườn cây thông qua mạng không dây.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án bao gồm 6 nội dung cụ thể:

1. Xây dựng mô hình vườn rau thông minh hoàn chỉnh.
2. Khảo sát và ứng dụng hoạt động của các vi điều khiển và cảm biến đo lường môi trường.
3. Thiết kế ứng dụng di động chạy trên nền tảng hệ điều hành Android để điều khiển và giám sát.
4. Tìm hiểu và tích hợp cơ sở dữ liệu thời gian thực (Realtime Database).
5. Ứng dụng các ngôn ngữ lập trình và thiết kế giao diện web gồm HTML, PHP và CSS.
6. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của động cơ bước và kỹ thuật gia công cơ khí chính xác.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án tập trung vào:

• Vi điều khiển ATmega328 (trên mạch Arduino Uno R3) và vi điều khiển tích hợp ESP8266 (trên module NodeMCU v1.0).
• Cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm không khí DHT11, cảm biến độ ẩm đất LM393 và cảm biến ánh sáng quang trở.
• Công cụ phát triển phần mềm di động MIT App Inventor 2.
• Các ngôn ngữ lập trình và công cụ phát triển Web Server (HTML, PHP, CSS, MySQL, XAMPP, Sublime Text).
• Cơ chế trao đổi dữ liệu đa chiều giữa phần cứng nhúng, cơ sở dữ liệu đám mây Firebase, ứng dụng di động và giao diện web.

Phạm vi nghiên cứu được giới hạn như sau:

• Về không gian: Xây dựng vườn mô hình thử nghiệm phân chia thành 6 khu đất riêng biệt.
• Về thông số đo lường: Dải đo nhiệt độ từ 20°C đến 50°C; dải đo độ ẩm không khí từ 50% đến 100%.
• Về cơ chế điều khiển: Hệ thống tự động kích hoạt máy bơm nước tưới cho khu đất khi độ ẩm đất ghi nhận giảm xuống dưới 70%.
• Về nền tảng truyền thông: Truyền nhận dữ liệu không dây qua mạng Wifi nội bộ kết nối Internet.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Hệ thống được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết kỹ thuật điện tử, vi xử lý và truyền thông dữ liệu mạng:

• Khung kiến trúc phần cứng: Sử dụng vi điều khiển 8-bit AVR ATmega328P hoạt động ở tần số 16 MHz, bộ nhớ Flash 32 KB, SRAM 2 KB và EEPROM 1 KB để xử lý tín hiệu ngoại vi và điều khiển động cơ. Module ESP8266 tích hợp vi xử lý 32-bit và ngăn xếp giao thức TCP/IP chuẩn Wifi 802.11 b/g/n (tần số 2.4 GHz) đóng vai trò làm cổng truyền thông kết nối cơ sở dữ liệu.
• Nguyên lý chuyển động cơ khí và truyền động: Sử dụng động cơ bước (Step Motor) kết hợp mạch công suất cầu H L298N (hoạt động ở điện áp điều khiển 5V - 35V, dòng cực đại 2A/cầu) để chuyển đổi các xung điện thành chuyển động góc chính xác, dẫn động cơ cấu trục trượt vòi tưới trên khung nhôm định hình.
• Nguyên lý cảm biến: Cảm biến quang trở dựa trên hiệu ứng quang dẫn của chất bán dẫn (CdS/CdSe) làm suy giảm điện trở khi có ánh sáng chiếu vào; cảm biến độ ẩm đất dùng mạch so sánh điện áp IC LM393 cung cấp ngõ ra số (DOUT) và ngõ ra tương tự (AOUT); cảm biến DHT11 tích hợp bộ tiền xử lý số liệu môi trường.
• Chuẩn giao tiếp truyền dữ liệu:
  • Chuẩn 1-Wire (Dallas): Giao tiếp bán song công (half-duplex) sử dụng 1 dây tín hiệu chung; tín hiệu trên bus được phân chia thành các khe thời gian (time slot) định mức 60 µs. Thao tác Reset tạo xung thấp tối thiểu 480 µs, slave phản hồi xung Presence 60 µs; ghi bit 1 kéo bus xuống thấp từ 1 đến 15 µs; ghi bit 0 kéo bus xuống thấp từ 60 đến 120 µs; thời gian phục hồi bus tối thiểu giữa các bit là 1 µs. Tụ điện ký sinh 800 pF trong thiết bị 1-Wire giúp duy trì nguồn nuôi khi truyền dữ liệu.
  • Chuẩn UART: Truyền thông nối tiếp bất đồng bộ giữa Arduino và NodeMCU với các tham số Baud rate (tối đa 115200 bps), khung truyền chứa Bit Start (mức 0), khối dữ liệu Data (5 đến 9 bit), Bit Parity chẵn/lẻ và Bit Stop.
  • Giao thức HTTP và dịch vụ đám mây: Sử dụng phương thức GET/POST để trao đổi dữ liệu với Web Server; dịch vụ Google Firebase Realtime Database bảo mật qua giao thức SSL hỗ trợ đồng bộ dữ liệu thời gian thực.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

• Thiết kế mạch phần cứng theo từng khối chức năng riêng biệt và phối ghép thông qua các chuẩn giao tiếp công nghiệp.
• Gia công cơ khí khung máy CNC mini bằng nhôm định hình và trục dẫn động motor step.
• Lập trình nhúng firmware cho Arduino Uno R3 và ESP8266 bằng trình biên dịch Arduino IDE.
• Lập trình ứng dụng Android bằng MIT App Inventor 2 và xây dựng website quản lý trên máy chủ giả lập XAMPP kết hợp hosting 000webhost.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống vườn thông minh được thiết kế theo cấu trúc module hóa phân tán, bao gồm khối xử lý trung tâm, khối cảm biến, khối cơ cấu chấp hành và khối phần mềm giao tiếp người dùng.

Thành phần linh kiện	Thông số kỹ thuật / Đặc tính hoạt động trong hệ thống	Vai trò chức năng
Arduino Uno R3	MCU ATmega328P, 16 MHz, 14 chân Digital I/O (6 chân PWM), 6 chân Analog (A0-A5), Flash 32 KB	Đọc dữ liệu từ cảm biến ADC/1-Wire, điều khiển mạch driver L298N và module Relay
NodeMCU v1.0 (ESP8266)	Wifi 2.4 GHz 802.11 b/g/n, hỗ trợ WPA/WPA2, TCP/IP stack, 9 chân GPIO, giao tiếp UART, chip nạp CH340G	Nhận dữ liệu cảm biến từ Arduino qua UART, truyền nhận dữ liệu với Firebase và Web Server
Driver Động cơ L298N	Mạch cầu H kép, dải điện áp +5V ~ +35V, dòng tải tối đa 2A/cầu, công suất tiêu tán 20W, tích hợp IC 78M05	Điều khiển chiều quay và tốc độ của động cơ bước dẫn động trục trượt cơ khí
Module 1 Relay	Điện áp nuôi 5V DC, dòng kích 80mA, cách ly quang (opto), chịu tải AC250V/10A hoặc DC30V/10A	Đóng ngắt nguồn điện điều khiển máy bơm nước và hệ thống đèn chiếu sáng
Cảm biến DHT11	Chuẩn 1-Wire, nguồn 3-5V DC, dải đo độ ẩm 20-80%RH (±5%), dải đo nhiệt độ 0-50°C (±2°C), tần số lấy mẫu 1Hz	Thu thập giá trị nhiệt độ và độ ẩm không khí của khu vườn
Cảm biến độ ẩm đất	Nguồn 3.3-5V DC, IC so sánh LM393, ngõ ra kép AOUT (Analog ADC) và DOUT (Logic 0/1)	Giám sát độ ẩm đất tại 6 khu đất canh tác để xác định thời điểm tưới
Module Quang trở	Nguồn 3.3-5V DC, tích hợp opamp so sánh và biến trở điều chỉnh độ nhạy, ngõ ra DOUT	Nhận biết cường độ sáng môi trường để điều khiển bật/tắt đèn chiếu sáng
Nguồn cấp Adapter	Điện áp ra 12V DC, dòng định mức 5A	Cung cấp nguồn tổng cho động cơ, máy bơm, mạch L298N và các vi điều khiển

Cơ chế vận hành của hệ thống diễn ra theo quy trình khép kín: Khối cảm biến thu thập nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất tại 6 khu vực và ánh sáng môi trường chuyển về Arduino Uno R3. Arduino truyền gói tin qua cổng UART sang NodeMCU ESP8266. NodeMCU thực hiện đóng gói dữ liệu và đẩy lên cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase cùng máy chủ Web lưu trữ tại 000webhost.

Khi độ ẩm đất tại một trong 6 khu vực đo được thấp hơn 70%, vi điều khiển kích hoạt driver L298N điều khiển động cơ bước di chuyển trục trượt trên khung nhôm định hình mang vòi tưới đến chính xác tọa độ khu vực đó, đồng thời kích đóng tiếp điểm Relay để khởi động máy bơm nước. Người dùng có thể theo dõi biểu đồ thông số môi trường và chuyển đổi giữa chế độ tưới tự động hoặc điều khiển bơm thủ công thông qua ứng dụng di động Android hoặc website.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 thiết lập cơ sở thực tiễn của đề tài thông qua phân tích tình hình sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao tại Việt Nam. Tác giả dẫn chứng số liệu thực tế tại tỉnh Lâm Đồng, nơi các mô hình ứng dụng IoT mang lại doanh thu 5 - 8 tỷ đồng/ha/năm và thành công của Hợp tác xã Anh Đào với doanh thu trên 10 triệu USD/năm từ rau sạch VietGAP. Chương này cũng phân tích hạn chế của gói tín dụng 100.000 tỷ đồng do giải ngân chậm, đồng thời chỉ ra nhược điểm của các hệ thống tưới hẹn giờ tự động truyền thống. Từ đó, tác giả công bố chi tiết 6 mục tiêu nghiên cứu, xác định rõ đối tượng phần cứng (ATmega328, ESP8266, DHT11, LM393, quang trở), công cụ phần mềm (MIT App Inventor 2, HTML, PHP, CSS, MySQL, Firebase) và giới hạn phạm vi nghiên cứu trên mô hình 6 khu đất với dải đo nhiệt độ 20°C - 50°C, độ ẩm 50% - 100% cùng ngưỡng tưới đất 70%.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày toàn diện thông số kỹ thuật và nguyên lý làm việc của các linh kiện, giao thức và công nghệ phần mềm được sử dụng trong đồ án:

• Phân tích cấu trúc phần cứng của Arduino Uno R3 và module NodeMCU v1.0, bao gồm bảng cấu hình trạng thái các chân MTDO (GPIO15), GPIO0, GPIO2 để thiết lập các chế độ khởi động (Boot mode: UART download, Flash boot từ SPI Flash, SDIO).
• Trình bày nguyên lý mạch cầu H của IC L298N, module Relay cách ly quang, cấu tạo và các phương pháp điều khiển động cơ bước đơn cực/lưỡng cực (loại bước 1.8° tương ứng 200 bước/vòng).
• Khảo sát các thông số kỹ thuật của cảm biến DHT11, cảm biến độ ẩm đất tích hợp IC LM393 và cảm biến quang trở CdS/CdSe.
• Mô tả chi tiết tiến trình định thời của chuẩn truyền thông 1-Wire (khe thời gian 60 µs, xung Reset 480 µs, xung Presence 60 µs) và cấu trúc khung truyền bất đồng bộ UART.
• Giới thiệu dịch vụ Google Firebase Realtime Database hoạt động trên nền tảng đám mây bảo mật SSL và hướng dẫn các bước khởi tạo project.
• Tổng quan về phương pháp xây dựng Web Server bằng máy chủ giả lập XAMPP (Apache, MySQL, PHP, Perl), trình biên dịch Sublime Text, cấu trúc tài liệu HTML, cú pháp ngôn ngữ kịch bản máy chủ PHP, giao thức HTTP (phương thức GET/POST), cú pháp định dạng CSS (Inline, Internal, External), các câu lệnh thao tác cơ sở dữ liệu MySQL (CREATE DATABASE, INSERT INTO, SELECT, DELETE) và công cụ tạo Favicon Perfect Icon.

Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống

Chương 3 tập trung vào quy trình thiết kế kỹ thuật chi tiết của hệ thống từ sơ đồ khối đến các giải thuật điều khiển:

• Xác định yêu cầu kỹ thuật và phân tích chức năng của từng khối trong sơ đồ khối tổng thể.
• Thiết kế phần cứng: Sơ đồ kết nối giữa khối điều khiển trung tâm (Arduino Uno R3 và NodeMCU v1.0), sơ đồ kết nối khối cảm biến DHT11, độ ẩm đất, quang trở và sơ đồ kích mạch Relay/đèn.
• Thiết kế cơ khí: Chế tạo hệ thống khung trượt cơ khí máy CNC mini bằng nhôm định hình gắn trục motor step để dịch chuyển vòi tưới tự động.
• Xây dựng hệ thống lưu đồ thuật toán điều khiển: Lưu đồ đọc cảm biến ánh sáng; lưu đồ đọc cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11; lưu đồ đọc cảm biến độ ẩm đất; lưu đồ truyền nhận dữ liệu UART; lưu đồ đẩy dữ liệu và lấy dữ liệu từ Firebase; lưu đồ gửi dữ liệu lên Web Server; lưu đồ thuật toán điều khiển động cơ bước và máy bơm ở chế độ tự động và điều khiển bằng tay.
• Thiết kế phần mềm và cơ sở dữ liệu: Xây dựng cấu trúc CSDL trên Firebase và MySQL trên hosting 000webhost; thiết kế giao diện ứng dụng Android trên MIT App Inventor 2 (trang chủ, trang thông tin cây trồng, trang thông tin người dùng, trang điều khiển bằng tay, trang quản trị Admin); thiết kế giao diện Website giám sát thông số cảm biến 6 khu vực và hiển thị biểu đồ chi tiết.

Chương 4: Kết quả thực hiện

Chương 4 công bố các kết quả thực nghiệm sau khi hoàn thiện chế tạo và triển khai:

• Kết quả phần cứng: Hệ thống phần cứng hoạt động ổn định gồm khối xử lý trung tâm, cụm cảm biến đo đạc tại 6 khu đất, cơ cấu cơ khí khung nhôm định hình máy CNC mini với trục trượt động cơ bước di chuyển chính xác đến các vị trí tưới.
• Kết quả phần mềm:
  • Ứng dụng Android giao tiếp thông suốt với Firebase, hiển thị trực quan các thông số môi trường của 6 khu vực, hỗ trợ chuyển đổi giao diện đổi tài khoản đăng nhập lần đầu, trang thông tin các loại cây trồng và trang điều khiển thiết bị bằng tay.
  • Website lưu trữ trên 000webhost hoạt động ổn định, cung cấp giao diện hiển thị thông số tổng thể của 6 khu đất, biểu đồ trực quan hóa giá trị cảm biến theo thời gian thực và bảng thông số ghi nhận chi tiết tại khu vực 3, cùng trang quản trị dành cho Admin.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 đánh giá toàn diện mức độ hoàn thành nhiệm vụ của đồ án, khẳng định hệ thống đã đáp ứng đầy đủ các mục tiêu thiết kế phần cứng, lập trình điều khiển tự động hóa tưới tiêu, truyền nhận dữ liệu không dây qua mạng Wifi và tích hợp giao diện giám sát đa nền tảng (App di động và Website). Đồng thời, tác giả đề xuất các định hướng mở rộng nghiên cứu tiếp theo để nâng cao tính ứng dụng của mô hình trong thực tế sản xuất.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã chế tạo thành công mô hình thực nghiệm vườn thông minh với các kết quả cụ thể sau:

• Đo lường và giám sát thông số môi trường: Thu thập chính xác giá trị nhiệt độ (trong dải 20°C - 50°C), độ ẩm không khí (trong dải 50% - 100%) và độ ẩm đất độc lập tại 6 khu vực đất canh tác.
• Tự động hóa quy trình tưới: Cơ chế điều khiển tưới hoạt động chính xác theo ngưỡng cài đặt; khi độ ẩm đất tại bất kỳ khu vực nào giảm xuống dưới 70%, động cơ bước tự động di chuyển vòi phun trên khung trượt CNC mini đến đúng khu vực cần tưới và kích hoạt máy bơm nước.
• Tích hợp truyền thông và điều khiển từ xa: Xây dựng thành công kênh truyền thông không dây Wifi sử dụng NodeMCU ESP8266, đồng bộ dữ liệu thời gian thực lên cơ sở dữ liệu đám mây Google Firebase và máy chủ Web hosting 000webhost.
• Phát triển giao diện quản lý đa nền tảng: Hoàn thiện ứng dụng Android và hệ thống Website cho phép người dùng theo dõi biểu đồ biến thiên các thông số môi trường theo thời gian thực, quản trị tài khoản và thực hiện điều khiển bật/tắt máy bơm thủ công khi có nhu cầu.

Về giải pháp và đóng góp kỹ thuật:

• Đề xuất giải pháp tưới thông minh dựa trên phản hồi dữ liệu cảm biến thực tế thay vì phương pháp hẹn giờ cố định, giúp tối ưu hóa lượng nước tưới và thích ứng với biến đổi thời tiết.
• Kết hợp kiến trúc vi điều khiển kép (Arduino Uno R3 đảm nhận xử lý ngoại vi/công suất và NodeMCU ESP8266 đảm nhận truyền thông mạng), giúp tối ưu hóa tài nguyên phần cứng và giảm thiểu độ trễ xử lý.
• Hiện thực hóa mô hình cơ khí khung trượt dẫn động vòi tưới bằng động cơ bước, giải quyết bài toán tưới phân vùng cục bộ chỉ với một cụm vòi phun duy nhất.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

• Quy mô thử nghiệm chỉ giới hạn ở dạng mô hình phòng thí nghiệm với 6 phân khu đất nhỏ, chưa đánh giá trong môi trường canh tác thực địa ngoài trời với diện tích lớn.
• Các cảm biến sử dụng như DHT11 và cảm biến độ ẩm đất LM393 có độ bền và độ chính xác ở mức tiêu chuẩn học tập/nghiên cứu cơ bản, có thể bị suy giảm độ nhạy khi vận hành lâu dài trong môi trường đất ẩm ướt liên tục.
• Hệ thống phụ thuộc hoàn toàn vào đường truyền mạng Wifi nội bộ; việc gián đoạn kết nối Internet có thể làm chậm quá trình đồng bộ dữ liệu lên Firebase và Website.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:

• Nâng cấp và mở rộng quy mô hệ thống để ứng dụng vào các nhà kính hoặc trang trại nông nghiệp thực tế có diện tích lớn hơn.
• Thay thế các cảm biến bằng các dòng cảm biến công nghiệp có độ bền cao, chống ăn mòn và có khả năng chống chịu điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
• Phát triển thêm các thuật toán điều khiển tưới thông minh thích ứng theo từng giai đoạn sinh trưởng của từng giống cây trồng cụ thể.
• Bổ sung cơ chế lưu trữ dữ liệu dự phòng cục bộ trên thẻ nhớ (SD Card) hoặc bộ nhớ vi điều khiển khi mất kết nối mạng, đồng thời tích hợp thêm các kênh truyền thông diện rộng khác.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:

• Sinh viên và giảng viên ngành Kỹ thuật: Sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử Truyền thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Máy tính và Công nghệ Thông tin có thể sử dụng đồ án làm tài liệu tham khảo cho các môn học vi điều khiển, hệ thống nhúng, IoT và đồ án tốt nghiệp.
• Người nghiên cứu và phát triển nông nghiệp công nghệ cao: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về việc tích hợp tự động hóa và công nghệ số vào quy trình giám sát vườn trồng.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

• Thiết kế giao tiếp UART phân tầng giữa vi điều khiển ATmega328P và SoC ESP8266.
• Tài liệu kỹ thuật chi tiết về giản đồ thời gian và giải thuật xử lý tín hiệu của giao thức 1-Wire trên vi điều khiển.
• Quy trình tích hợp cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase Realtime Database với phần cứng nhúng và ứng dụng di động Android (MIT App Inventor 2).
• Thiết kế cơ khí khung trượt nhôm định hình kết hợp driver cầu H L298N điều khiển động cơ bước trong các ứng dụng định vị vị trí vòi tưới tự động.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống xử lý tự động kích hoạt máy bơm tưới nước dựa trên điều kiện nào?
Hệ thống giám sát độ ẩm đất liên tục tại 6 khu vực canh tác thông qua cảm biến độ ẩm đất (sử dụng IC so sánh LM393). Khi độ ẩm đo được tại một khu đất giảm xuống dưới ngưỡng 70%, vi điều khiển Arduino Uno R3 sẽ phát tín hiệu điều khiển động cơ bước di chuyển trục trượt vòi tưới trên khung nhôm định hình đến chính xác khu vực đó, đồng thời kích hoạt module Relay đóng mạch để khởi động máy bơm nước tưới cho khu đất.

2. Module NodeMCU ESP8266 đảm nhận vai trò gì và cấu hình các chân để vào chế độ nạp code như thế nào?
NodeMCU v1.0 (ESP8266) đảm nhận vai trò làm cầu nối truyền thông Wifi, nhận dữ liệu cảm biến từ Arduino Uno R3 qua chuẩn giao tiếp UART và tải dữ liệu lên Google Firebase Realtime Database cũng như máy chủ Web. Theo bảng thông số trong văn bản, để chuyển module vào chế độ nạp code qua UART (UART Download code), các chân phải được thiết lập mức logic: MTDO (GPIO15) ở mức Thấp (L), GPIO0 ở mức Thấp (L) và GPIO2 ở mức Cao (H).

3. Chuẩn giao tiếp 1-Wire trên cảm biến DHT11 quy định các mốc thời gian vi mô như thế nào?
Chuẩn 1-Wire phân chia đường truyền thành các khe thời gian định mức 60 µs. Để bắt đầu, thiết bị master phát tín hiệu Reset bằng cách kéo bus xuống mức thấp ít nhất 480 µs (8 khe thời gian) rồi nhả bus; nếu có slave kết nối, slave sẽ đáp ứng bằng tín hiệu Presence bằng cách kéo bus xuống thấp trong khoảng 60 µs. Khi truyền dữ liệu, để gửi bit 1, master kéo bus xuống thấp trong 1 đến 15 µs rồi nhả bus; để gửi bit 0, master kéo bus xuống thấp từ 60 đến 120 µs. Giữa các lần gửi bit bắt buộc phải có khoảng thời gian phục hồi bus tối thiểu là 1 µs.

4. Dữ liệu giám sát vườn thông minh được hiển thị và quản lý qua các nền tảng phần mềm nào?
Dữ liệu được lưu trữ trên hai hệ thống cơ sở dữ liệu là Google Firebase Realtime Database và cơ sở dữ liệu MySQL lưu trữ trên máy chủ 000webhost. Người dùng có thể theo dõi và tương tác thông qua hai nền tảng: ứng dụng di động chạy trên hệ điều hành Android (phát triển qua MIT App Inventor 2) và giao diện website (xây dựng bằng HTML, PHP, CSS với sự hỗ trợ của máy chủ XAMPP và trình soạn thảo Sublime Text), cung cấp bảng số liệu tổng thể của 6 khu vực, biểu đồ thời gian thực và giao diện điều khiển máy bơm thủ công.

5. Cơ cấu cơ khí điều hướng vòi tưới nước trong đồ án được thiết kế như thế nào?
Hệ thống cơ khí được thiết kế dưới dạng khung máy CNC mini sử dụng vật liệu nhôm định hình. Trục trượt mang đầu vòi tưới được dẫn động bởi một động cơ bước (Step Motor loại bước 1.8°/step, tương ứng 200 bước/vòng) thông qua cơ chế trục vít/thanh trượt. Động cơ bước được cấp nguồn và điều khiển góc quay, chiều quay thông qua mạch điều khiển động cơ cầu H L298N kết nối với Arduino Uno R3, cho phép di chuyển đầu phun nước đến đúng vị trí của từng khu đất trong số 6 khu vực được lập trình.

Kết luận

Đồ án "Thiết kế và thi công mô hình vườn thông minh" của nhóm sinh viên Phan Hữu Phước và Bùi Đức Sang đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán tự động hóa quy trình giám sát môi trường và tưới tiêu nông nghiệp dựa trên công nghệ IoT. Bằng việc kết hợp vi điều khiển ATmega328P, module Wifi ESP8266, cơ cấu cơ khí khung trượt động cơ bước và hệ thống cảm biến môi trường, mô hình đã vận hành chính xác các tính năng đo nhiệt độ, độ ẩm và tự động tưới nước theo ngưỡng cài đặt cho 6 khu đất. Hệ sinh thái phần mềm gồm ứng dụng Android và website quản lý kết nối cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase đã đáp ứng tốt yêu cầu giám sát và điều khiển từ xa, tạo nền tảng kỹ thuật vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp sạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, về mạng Wifi. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu về sơ lược về Arduino, mạng Wifi, module NodeMCU, chuẩn giao tiếp UART, hệ quản trị CSDL, các ngôn ngữ để thiết kế website như HTML, PHP, CSS. Chương 3: Thiết kế và thi công: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và phần mềm.

Chương 4: Kết quả thi công: Đưa ra kết quả mà nhóm đạt được, số liệu, hình ảnh hệ thống sau khi thi công. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài. 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO UNO 2.

Sơ lược về ARDUINO UNO R3 Arduino board có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác nhau như: Arduino Mega, Arduino Uno R3, Aruino LilyPad [4]. Trong số đó, Arduino Uno R3 là một trong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất bởi chi phí và tính linh động của nó.1 Board Arduino Uno R3 [4] 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) [4]. Thông số kỹ thuật Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu chuẩn sử dụng vi điều khiển ATmega328 với các thông số kỹ thuật như sau [5]:  Điện áp hoạt động: 5V  Điện áp vào khuyên dùng: 7-12V  Điện áp vào giới hạn: 6-20V  Digital I/O pin: 14 (trong đó 6 pin có khả năng băm xung)  PWM Digital I/O Pins: 6  Analog Input Pins: 6 5 do an  Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin: 20 mA  Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin: 50 mA  Flash Memory: 32 KB (ATmega328P)  0.5 KB được sử dụng bởi bootloader  SRAM: 2 KB (ATmega328P)  EEPROM: 1 KB (ATmega328P)  Tốc độ: 16 MHz  Chiều dài: 68.6 mm  Chiều rộng: 53.4 mm  Trọng lượng: 25 g Trên board còn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và 1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn. Các chức năng cơ bản của Arduino Uno R3 Board Arduino Uno R3 [5] có các chức năng cơ bản sau:  Điều khiển động cơ: board Arduino Uno R3 sử dụng các chân 3, 5, 9, 10, 11 cho phép xuất xung PWM (Pulse Width Modulation) với độ phân giải 8 bit dùng để điều khiển động cơ DC.

 Truyền dữ liệu qua các chuẩn như UART, SPI, I2C.  Giao tiếp với cảm biến thông qua các chân ADC từ A0 – A5.  Bộ định thời Timer với 2 bộ 8 bit và 1 bộ 16 bit. Với những chức năng như trên thì chúng ta hoàn toàn có thể sáng tạo, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau từ những thiết kế đơn giản như điều khiển đèn Led nhấp nháy, điều khiển đèn tín hiệu giao thông… cho đến những ứng dụng phức tạp hơn như nhà thông minh, vườn rau, làm Robot hay máy bay không người lái… 2.

ESP8266 VÀ MODULE NODEMCU v1. Giới thiệu ESP8266 ESP là viết tắt của electronic stability program nghĩa là hệ thống cân bằng điện tử. Module ESP8266 là một module với bộ xử lý 32 bit, dựa trên giao thức TCP/IP, là một chip tích hợp được thiết kế dùng cho chuẩn kết nối mới. Có thể lưu trữ ứng dụng hoặc xử lý các kết nối WiFi từ bộ xử lý tích hợp trên chip, có khả năng tạo kết nối giống như một máy chủ hoặc một cầu nối trung gian và có thể download dữ liệu từ Internet.

6 do an Hình 2.2 ESP8266 [6] Đây là module truyền nhận WiFi đơn giản dựa trên chip ESP8266 SoC (System on Chip) của hãng Espressif. Module ESP8266 V1 thường được sử dụng cho các ứng dụng IoT (Internet of Things). Module này đã được nạp sẵn firmware giúp người dùng giao tiếp với wifi rất dễ dàng qua tập lệnh AT thông qua giao tiếp UART (baudrate mặc định 9600) quen thuộc. Thông số kỹ thuật Module ESP8266 có các thông số kỹ thuật như sau [6]: - Hỗ trợ chuẩn Wifi 802.4 GHz, hỗ trợ WPA/WPA2.

Wi-Fi Direct (P2P), soft-AP - Chuẩn điện áp hoạt động: 3. - Chuẩn giao tiếp nối tiếp UART với tốc độ Baud lên đến115200 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 - Làm việc như 1 Access Point có thể kết nối với 5 Device.

Công suất đầu ra 19. - Tích hợp giao thức TCP / IP stack. Chức năng của module ESP8266 Module ESP8266 có các chức năng chính như sau [6]: - Hỗ trợ chuẩn 802. - Điện áp hoạt động 3.

7 do an - Wifi 2.4 Ghz, hỗ trợ WPA/WPA2. - Chuẩn giao tiếp UART với tốc độ Baud lên đến 115200. - Giao thức TCP, UDP. - Có ba chế độ hoạt động: Client/ Acesspoint, Both.

- Hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK. ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới kết nối mới, thế giới Internet of thing (Iot). Nó cung cấp một giải pháp kết nối mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ một bộ xử lý ứng dụng. Ngoài ra, ESP8266 khả năng xử lý và lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua GPIOs (General Purpose Input Output) với một chi phí tối thiểu và một PCB (Printed Circuit Board) tối thiểu.0 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.

Module hỗ trợ 9 chân GPIO , 1 chân ADC, 1 giao tiếp UART, 1 giao tiếp SPI và hỗ trợ PWM. Tích hợp 2 nút nhấn, IC CH340 chuyển đổi USB -UART. IC chính: ESP8266 Wifi SoC. Chip nạp và giao tiếp UART: CH340G.

Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc V-in. GPIO giao tiếp mức 3. Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash. Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.

Cách vào các chế độ boot của NodeMCU: Bảng 2.1 Cách vào chế độ Boot của NodeMCU [7] MTDO GPIO0 GPIO2 Mode Mô tả (GPIO15) L L H UART Download code qua UART L H H Flash Boot from SPI Flash H x x SDIO Boot from SD – card 8 do an Hình 2.3 Sơ đồ chân board NodeMCU v1. MUDULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L298N 2. Giới thiệu Hình 2.4 Module L298N Module điều khiển động cơ (Motor Driver) sử dụng chip cầu H L298N giúp điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ DC một cách dễ dàng [8], ngoài ra module L298N còn điều khiển được 1 động cơ bước lưỡng cực. Mạch cầu H của IC L298N có thể hoạt động ở điện áp từ 5V đến 35V.

9 do an Module L298N có tích hợp một IC nguồn 78M05 để tạo ra nguồn 5V để cung cấp cho các thiết bị khác. Thông số kỹ thuật Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển động cơ L298N [8]:  Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H  Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V  Dòng tối đa cho mỗi cầu H: 2A  Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V  Dòng tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA  Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)  Nhiệt độ vận hành: -25 ℃ ~ +130 ℃ 2. Giới thiệu Module 1 Relay với opto cách ly nhỏ gọn, có opto và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính, mạch được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện công suất cao AC hoặc DC, có thể chọn đóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper. Tiếp điểm đóng ngắt gồm 3 tiếp điểm NC (thường đóng), NO (thường mở) và COM (chân chung) được cách ly hoàn toàn với board mạch chính, ở trạng thái bình thường chưa kích NC sẽ nối với COM, khi có trạng thái kích COM sẽ chuyển sang nối với NO và mất kết nối với NC.5 Module Relay [9] 10 do an 2.

Thông số kỹ thuật Module Relay có các thông số kỹ thuật như sau [9]:  Sử dụng điện áp nuôi DC 5V.  Dòng mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.  Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A.  Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.

 Có thể chọn mức tín hiệu kích 0 hoặc 1 qua jumper.  Kích thước: 1. Giới thiệu Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các loại động cơ điện thông thường. Động cơ bước thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto và có khả năng cố định roto vào những vị trí cần thiết.

Động cơ bước làm việc được là nhờ có bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo một thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của roto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của roto, phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi. Khi một xung điện áp đặt vào cuộn dây stato (phần ứng) của động cơ bước thì roto (phần cảm) của động cơ sẽ quay đi một góc nhất định, góc ấy là một bước quay của động cơ. Khi các xung điện áp đặt vào các cuộn dây phần ứng thay đổi liên tục thì roto sẽ quay liên tục (nhưng thực chất chuyển động đó vẫn là theo các bước rời rạc).

Cách điều khiển động cơ bước Động cơ bước có nhiều cách điều khiển. Có thể điều khiển các dây trực tiếp qua 4 cổng qua MCU thông qua driver đệm công suất. Cách này hơi phức tạp một chút, cần phải hiểu rõ bên trong động cơ và thường chỉ điều khiển được full bước. Cách thông dụng nhất là dùng các IC chuyên dụng điều khiển động cơ bước.