Đang tạo bản xem trước...
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH TRỒNG RAU VÀ NUÔI CÁ GVHD: THS. PHAN VÂN HOÀN SVTH: NGUYỄN VĂN VŨ VÕ TRẦN TRÍ S K L 0 0 9 6 9 9 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 3/2023
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH --------------------------------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH TRỒNG RAU VÀ NUÔI CÁ GVHD : ThS. Phan Vân Hoàn SVTH1 : Nguyễn Văn Vũ MSSV : 17141266 SVTH2 : Võ Trần Trí MSSV : 17141250 Tp. Hồ Chí Minh - 03/2023 I
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH Tp. HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2022 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Văn Vũ MSSV: 17141266 Võ Trần Trí MSSV: 17141250 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Điện Tử - Truyền Thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2017 Lớp: 17141DTA I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH KẾT HỢP TRỒNG RAU VÀ NUÔI CÁ II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Vi điều khiển: ESP32. - Các loại module: AHT20, YF - S401, Loadcell, cảm biến độ ẩm đất…. - Màn hình hiển thị: LCD TFT RA8875. - Điều khiển tải ngõ ra : máy bơm, động cơ bước, relay. 2. Nội dung thực hiện: - Nghiên cứu, tham khảo các đề tài, luận văn liên quan đã có. - Tìn hiểu về HTML và CSS. - Kết nối các cảm biến và tải với bộ xử lý trung tâm. - Lập trình ESP32 hiển thị dữ liệu căm biến đo được lên màn hình cảm ứng RA8875. - Thiết kế các icon đại diện cho dữ liệu đo được từ cảm biến. - Viết code HTML và CSS để tạo web server. - Truyền dữ liệu cảm biến đo được lên web server. - Xây dựng mô hình. - Vẽ mạch in. - Viết báo cáo. - Báo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 13/09/2022 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 29/12/2022 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Phân Vân Hoàn II
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH Tp. HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Văn Vũ................................................................................... Lớp: 17141DTA.............................................................MSSV: 17141266....................... Họ tên sinh viên 2: Võ Trần Trí.......................................................................................... Lớp: 17141DTA.............................................................MSSV: 17141250....................... Tên đề tài: Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển mô hình kết hợp trồng rau và nuôi cá......................................................................................................................................... Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD Tuần 1 - Gặp GVHD để nghe phổ biến quy định, thực (13/9 – 18/9) hiện chọn đề tài, thời gian báo cáo tiến độ. - Duyệt đề tài. Tuần 2 - 3 - Tìm kiếm các kiến thức. (19/9 – 2/10) - Chọn các cảm biến phù hợp với đề tài. Tuần 4 - 6 - Thiết kế màn hình hiển thị các giá trị cảm biến. (2/10 – 23/10) - Kết nối cảm biến với vi điều khiển. Tuần 7 - 9 - Thiết kế sơ đồ nguyên lý. (24/10 –13/11) - Tìm hiểu về ngôn ngữ HTML & CSS. Tuần 10-12 - Vẽ mạch in, thiết kế mô hình. (14/11 – 4/12) - Lập trình hoàn thiện phần hiển thị LCD. - Tạo web server. Tuần 12 - 15 - Viết báo cáo. (5/12 –29/12) - Hiển thị dữ liệu lên web server. - Làm silde thuyết trình GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) IV
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Nguyễn Văn Vũ Võ Trần Trí V
LỜI CẢM ƠN Đầu tiên nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phan Vân Hoàn. Cảm ơn Thầy đã dành thời gian quý báu của mình để hướng dẫn và tận tình giúp đỡ nhóm, nếu không có sự giúp đỡ và cố vấn từ Thầy, nhóm đã không thể hoàn thành tốt đồ án. Bên cạnh đó, nhóm cũng xin chân thành cảm ơn các giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói chung và quý thầy cô khoa Điện – Điện tử nói riêng, các thầy cô đã truyền đạt lại cho chúng em những kiến thức vô cùng quý báu bằng tri thức cũng như tâm huyết của mình trong công việc giảng dạy. Nhờ đó chúng em đã được những kiến thức cần thiết để có thể tạo dựng được nền móng vững chắc cho bản thân và cũng là tiền đề quan trọng để chúng em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp. Và em cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến những người bạn cùng ngành đã trao đổi kiến thức, chia sẻ kinh nghiệm quý báu của mình để góp phần giúp nhóm hoàn thành đề tài tốt hơn. Cuối cùng, nhóm xin phép được cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh hỗ trợ, động viên cả về mặt tinh thần lẫn tài chính trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn ! Người thực hiện đề tài Nguyễn Văn Vũ Võ Trần Trí VI
MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP....................................................................I LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP.......................................III LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................IV LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................V MỤC LỤC.................................................................................................................... VI LIỆT KÊ HÌNH..........................................................................................................VIII LIỆT KÊ BẢNG..........................................................................................................XII TÓM TẮT..................................................................................................................XIII CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..............................................................................1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ......................................................................................................1 1.2. MỤC TIÊU...........................................................................................................1 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................................2 1.4. GIỚI HẠN............................................................................................................2 1.5. BỐ CỤC...............................................................................................................3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................4 2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG IOT...................................................................4 2.1.1 Khái niệm...................................................................................................... 4 2.1.2 Cấu trúc của hệ thống IOT............................................................................4 2.1.3 Đặc điểm của IOT......................................................................................... 4 2.1.4 Ứng dụng của IOT.........................................................................................5 2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU....................................................................6 2.2.1 Chuẩn giao tiếp I2C....................................................................................... 6 2.2.2 Chuẩn giao tiếp SPI........................................................................................7 2.3 KHÁI QUÁT VỀ HTML & CSS......................................................................... 9 2.3.1 Khái niệm.......................................................................................................9 2.3.2 JSON............................................................................................................ 10 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ.............................................................12 3.1 GIỚI THIỆU....................................................................................................... 12 3.2 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG.............................................................12 VII
3.3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG....................................................... 13 3.3.1 Khối xử lý trung tâm và giao tiếp WIFI......................................................13 3.3.2 Khối cảm biến..............................................................................................18 3.3.3 Khối hiển thị.................................................................................................35 3.3.4 Khối ngõ ra...................................................................................................38 3.3.5 Khối hiển thị và giao tiếp từ xa................................................................... 60 3.3.6 Khối nguồn...................................................................................................60 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH...............................................................65 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................. 66 4.1 GIỚI THIỆU.........................................................................................................66 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG......................................................................................66 4.2.1 Thi công mạch in...........................................................................................66 4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra........................................................................................70 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH............................................................. 73 4.3.1 Đóng gói bộ hiển thị......................................................................................73 4.3.2 Thi công mô hình...........................................................................................73 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG.................................................................................... 76 4.4.1 Lưu đồ giải thuật............................................................................................76 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển...........................................................83 4.4.3 Phần mềm lập trình cho web..........................................................................84 4.5 TÀI LIÊU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC...........................................85 4.5.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng........................................................................... 85 4.5.2 Quy trình thao tác...........................................................................................86 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ............................................ 90 5.1 GIỚI THIỆU. .......................................................................................................90 5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.......................................................................................90 5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM............................................................................... 91 5.4 ĐÁNH GIÁ.........................................................................................................102 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.....................................104 6.1 KẾT LUẬN ....................................................................................................... 104 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN.....................................................................................104 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 105 PHỤ LỤC ......................................................................................................... 107 VIII
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Mô hình mạng I2C......................................................................................... 7 Hình 2.2: Kết nối master với các slave qua giao thức SPI ........................................... 8 Hình 2.3: Truyền nhận dữ liệu trong giao thức SPI.......................................................9 Hình 2.4: Logo của HTML.............................................................................................10 Hình 2.5: Logo của CSS.................................................................................................10 Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống.................................................................................12 Hình 3.2: ESP32............................................................................................................. 16 Hình 3.3: Sơ đồ chân của ESP32....................................................................................16 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý của vi điều khiển.................................................................18 Hình 3.5: Module AHT20.............................................................................................. 19 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối ESP32 với module AHT20......................................................20 Hình 3.7: GY-68 BMP180............................................................................................. 20 Hình 3.8: Sơ đồ kết nối ESP32 với module BMP180................................................... 22 Hình 3.9: BH1750FVI....................................................................................................22 Hình 3.10: Sơ đồ kết nối ESP32 với module BH1750FVI............................................24 Hình 3.11: Cảm biến độ ẩm đất......................................................................................24 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến độ ẩm đất..............................................25 Hình 3.13: Cảm biến pH.................................................................................................26 Hình 3.14: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến pH.........................................................26 Hình 3.15: Cảm biến nồng độ chất tan...........................................................................27 Hình 3.16: IC DS18B20................................................................................................. 28 Hình 3.17: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến nồng độ chất tan và IC DS18B20........28 Hình 3.18: Cảm biến siêu âm HC-SR04........................................................................29 Hình 3.19: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến siêu âm HC-SR04................................29 Hình 3.20: Cảm biến lưu lượng nước YF-S401.............................................................30 Hình 3.21: Cảm biến Hall...............................................................................................30 Hình 3.22: Sơ đồ kết nối ESP32 với cảm biến lưu lượng nước YF-S401.....................31 Hình 3.23: Cảm biến cân nặng Load Cell......................................................................32 Hình 3.24: Mạch cảm biến cân nặng HX711.................................................................32 Hình 3.25: Sơ đồ kết nối ESP32 với HX711................................................................. 33 IX
Hình 3.26: DS3231.........................................................................................................34 Hình 3.27: Sơ đồ kết nối ESP32 với DS3231................................................................34 Hình 3.28: Module LCD TFT RA8875..........................................................................36 Hình 3.29: Sơ đồ kết nối ESP32 với RA8875................................................................38 Hình 3.30: Module Buzzer............................................................................................. 39 Hình 3.31: Sơ đồ kết nối ESP32 với module Buzzer.....................................................39 Hình 3.32: PCF8574.......................................................................................................40 Hình 3.33: Sơ đồ kết nối ESP32 với PCF8574T............................................................40 Hình 3.34: TXS0108E....................................................................................................41 Hình 3.35: Sơ đồ kết nối PCF8574T với TXS0108E.................................................... 42 Hình 3.36: Module 4 relay..............................................................................................42 Hình 3.37: Sơ đồ kết nối bus điều khiển với module 4 relay........................................ 43 Hình 3.38: Module 8 relay..............................................................................................43 Hình 3.39: Sơ đồ kết nối bus điều khiển với module 8 relay........................................ 44 Hình 3.40: Động cơ bơm CD-2205................................................................................45 Hình 3.41: Sơ đồ kết nối module 8 relay với CD-2205.................................................46 Hình 3.42: Bơm DB-521 phun sương............................................................................46 Hình 3.43: Sơ đồ kết nối module 8 relay với DB-521...................................................47 Hình 3.44: Máy bơm nước R385....................................................................................48 Hình 3.45: Sơ đồ kết nối module 8 relay với R385 (ngõ ra 3)......................................49 Hình 3.46: Sơ đồ kết nối module 8 relay với R385 (ngõ ra 4)......................................49 Hình 3.47: TEC1-12706.................................................................................................50 Hình 3.48: Tản nhiệt cho sò nóng lạnh.......................................................................... 51 Hình 3.49: Sơ đồ kết nối module 8 relay với TEC1-12706 (làm nóng)........................52 Hình 3.50: Sơ đồ kết nối module 8 relay với R385 (ngõ ra 6)......................................52 Hình 3.51: Quạt tản nhiệt sò nóng lạnh..........................................................................53 Hình 3.52: Sơ đồ kết nối module 8 relay với TEC1-12706 (làm lạnh).........................54 Hình 3.53: Sơ đồ kết nối module 8 relay với R385 (ngõ ra 8)......................................54 Hình 3.54: Sơ đồ kết nối module 8 relay với quạt tản nhiệt..........................................54 Hình 3.55: Đèn led dạng thanh.......................................................................................55 Hình 3.56: Sơ đồ kết nối module 8 relay với đèn led dạng thanh................................. 56 Hình 3.57: Sơ đồ kết nối module 8 relay với R385 (ngõ ra 11)....................................56 Hình 3.58: RS390........................................................................................................... 57 Hình 3.59: Động cơ bước...............................................................................................58 X
Hình 3.60: ULN2003......................................................................................................59 Hình 3.61: Sơ đồ kết nối PCF8574T với ULN2003......................................................59 Hình 3.62: Sơ đồ kết nối module 8 relay với RS390.....................................................60 Hình 3.63: Nguồn xung..................................................................................................62 Hình 3.64: Mạch ổn áp LM2596....................................................................................63 Hình 3.65: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp LM2596.........................................................63 Hình 3.66: Mạch ổn áp 3.3V.......................................................................................... 64 Hình 3.67: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 3.3V..............................................................64 Hình 3.68: Mạch chống nhiễu Snubber..........................................................................65 Hình 3.69: Sơ dồ nguyên lý mạch đầu vào có chống nhiễu Snubber............................65 Hình 4.1: Top Layer mạch điều khiển chính..................................................................67 Hình 4.2: Bottom Layer mạch điều khiển chính............................................................67 Hình 4.3: Top Layer mạch điều khiển relay.................................................................. 69 Hình 4.4: Bottom Layer mạch điều khiển relay.............................................................69 Hình 4.5: Hình ảnh thực tế bottom layer mạch điều khiển chính..................................70 Hình 4.6: Hình ảnh thực tế top layer mạch điều khiển chính........................................71 Hình 4.7: Hình ảnh thực tế bottom layer mạch điều khiển relay...................................71 Hình 4.8: Hình ảnh thực tế top layer mạch điều khiển relay.........................................72 Hình 4.9: Hình ảnh thực tế mạch có hộp bảo vệ............................................................73 Hình 4.10: Hình ảnh thực tế tải ngõ ra của mạch.......................................................... 74 Hình 4.11: Hình ảnh thực tế cảm biến của mạch...........................................................74 Hình 4.12: Hình ảnh thực tế toàn bộ mạch.................................................................... 75 Hình 4.13: Lưu đồ chương trình chính...........................................................................76 Hình 4.14: Lưu đồ chương trình khởi tạo hệ thống....................................................... 77 Hình 4.15: Lưu đồ chương trình con khởi tạo màn hình LCD......................................78 Hình 4.16: Lưu đồ chương trình con khởi tạo kết nối wifi............................................79 Hình 4.17: Lưu đồ chương trình con khởi tạo khối cảm biến và khối ngõ ra...............80 Hình 4.18: Lưu đồ chương trình con gửi và nhận dữ liệu với các thiết bị ...................81 Hình 4.19: Lưu đồ chương trình con gửi và nhận dữ liệu với webserver..................... 82 Hìnhi4.20:iLogoicủaiphầnimềmiArduinoiIDE..............................................................83 Hình 4.21: GiaoidiệnicủaiArduinoiIDE.........................................................................83 Hìnhi4.22:iLogoicủaiphầnimềmiVisualiStudioiCode................................................... 84 Hìnhi4.23:iGiaoidiệnicủaiVisualiStudioiCode..............................................................85 Hìnhi4.24:iSơiđồivậnihànhihệithống.............................................................................86 XI
Hiển thị 12 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!
Bình luận (0)
Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!