Xay Dung Mo Hinh Vuon Cay Thong Minh Theo Huong Iot Co Code [PDF]

Zitiervorschau

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VƯỜN CÂY THÔNG MINH THEO HƯỚNG IOT

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.........................................................................................VIII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................................X DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................XI CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1 1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................................1

1.2

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC......................................................1

1.3

MỤC TIÊU...................................................................................................................2

1.4

SƠ ĐỒ KẾT NỐI TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG..............................................................3

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG PHẦN CỨNG.........................................................................4 2.1

CÁC LOẠI CẢM BIẾN...................................................................................................4

2.1.1

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11......................................................................4

2.1.2

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750...............................................................5

2.2

VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A.....................................................................................6

2.3

MODULE TRUYỀN WIFI ESP8266..............................................................................11

2.4

MÀN HÌNH HIỂN THỊ LCD 1602...............................................................................14

2.5

MODULE THỜI GIAN THỰC RCT DS1307.................................................................15

CHƯƠNG 3. GIẢI THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA................................................................16 3.1

CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH...........................................................................................16

3.2

GIẢI THUẬT CHI TIẾT TỪNG KHỐI.............................................................................17

3.2.1

Điều chỉnh nhiệt độ không khí..........................................................................18

3.2.2

Điều chỉnh độ ẩm..............................................................................................20

3.2.3

Điều chỉnh ánh sáng.........................................................................................21

CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG WEBSITE GIÁM SÁT VƯỜN CÂY IOT........................24 4.1

THIẾT KẾ GIAO DIỆN DÙNG NGÔN NGỮ PHP............................................................24

4.1.1

Ngôn ngữ PHP..................................................................................................24

4.1.2

Môi trường lập trình Atom................................................................................25

4.2

CƠ SỞ DỮ LIỆU MYSQL............................................................................................27

4.3

ESP8266 GIAO TIẾP GIỮA WEBSITE VÀ PIC.............................................................28

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC HIỆN HỆ THỐNG.....................................................30 5.1

KẾT QUẢ THI CÔNG PHẦN CỨNG..............................................................................30

5.1.1

Schematic..........................................................................................................30

5.1.2

Layout...............................................................................................................30

5.1.3

Kết quả hàn mạch.............................................................................................31

5.2

KẾT QUẢ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG............................................................32

5.3

KẾT QUẢ XÂY DỰNG WEBSITE.................................................................................33

5.3.1

Giao diện Website.............................................................................................33

5.3.2

Truyền dữ liệu từ PIC lên Esp8266...................................................................33

5.3.3

Xây dựng CSDL Mysql......................................................................................34

5.3.4

Kết quả giao tiếp truyền dữ liệu giữa Website..................................................35

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG THỰC HIỆN..................................................36 6.1

KẾT QUẢ THỰC HIỆN................................................................................................36

6.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................36

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................37 PHỤ LỤC A 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 1-1: SƠ ĐỒ KẾT NỐI CỦA HỆ THỐNG..............................................................3 HÌNH 2-1: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 [1]................................................4 HÌNH 2-2: CẢM BIẾN ÁNH SÁNG [2].............................................................................6 HÌNH 2-3: HÌNH DẠNG THỰC TẾ PIC 16F877A [3]....................................................8 HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ CHÂN PIC 16F877A [3]......................................................................9 HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH VÀ NGĂN XẾP [4].........................10 HÌNH 2-6: ESP V12 [5].......................................................................................................11 HÌNH 2-7: CÁCH ĐẤU DÂY NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHO ESP 8266V12 [8].......12 HÌNH 2-8: LCD 1602 [7]....................................................................................................14 HÌNH 2-9: HÌNH DẠNG MODULE THỜI GIAN THỰC RTC DS1307 [9]..............15 HÌNH 3-1: MÔ HÌNH GIẢ LẬP VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN.........................................16 HÌNH 3-2: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG CẢM BIẾN DHT11 ........................................................................................................................18 HÌNH 3-3: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ẨM SỬ DỤNG CẢM BIẾN DHT11

........................................................................................................................20

HÌNH 4-1: CÁCH THỨC HOẠT ĐÔNG CỦA NGÔN NGỮ PHP.............................25 HÌNH 4-2: GIAO DIỆN LẬP TRÌNH TRÊN ATOM.....................................................26 HÌNH 4-3: PHẦN MỀM TRUY XUẤT CSDL VÀ MỞ SERVER LOCAL...............27 HÌNH 4-4: KẾT NỐI GIỮA PIC VÀ WEBSITE BẰNG ĐỊA CHỈ IP........................29 HÌNH 5-1: SCHEMATIC CỦA MẠCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES..........30 HÌNH 5-2: LAYOUT CỦA MẠCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES..................30 HÌNH 5-3: MẠCH IN MẶT TRƯỚC...............................................................................31 HÌNH 5-4: MẠCH IN MẶT SAU......................................................................................31

HÌNH 5-5: GIAO DIỆN WEBSITE..................................................................................33 HÌNH 5-6: TRUYỀN DỮ LIỆU TỪ PIC LÊN ESP.......................................................34 HÌNH 5-7: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA CÂY TRỒNG.........................................................34 HÌNH 5-8: TRUYỀN DỮ LIỆU LÊN LCD VÀ WEBSITE..........................................35

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

BẢNG 2-1: BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT DHT11......................................................4 BẢNG 2-2: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DHT11...............................................................................5 BẢNG 2-3: THÔNG SỐ KỸ THUẬT BH1750................................................................6 BẢNG 2-4: SƠ ĐỒ NỐI DÂY BH1750..............................................................................6 BẢNG 2-5: TÓM TẮT THÔNG SỐ KỸ THUẬT PIC 16F877A...................................8 BẢNG 2-6: BẢNG TẬP LỆNH AT CỦA ESP 8266........................................................13 BẢNG 2-7: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DHT11.............................................................................14 BẢNG 2-8: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DS1730 VỚI PIC 16F877A..........................................15 BẢNG 2-9: THÔNG SỐ KỸ THUẬT DS1730................................................................15 BẢNG 4-1: BẢNG THÔNG SỐ SINH TRƯỞNG CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG[10]28

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu

LCD

Liquid-crystal-display

IoT

Internet of things

PIC

Programmable Intelligent Computer

ADC

Analog-to-digital converter

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

ROM

Read-Only Memory

USART

Universal Synchronous/Asynchronous Receiver

RISC

Reduced instruction set computer

PHP

Hypertext Preprocessor

GPIOS

General-purpose input/output

PCM

Pulse-code modulation

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 1/50

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề Ngày nay nhu cầu về thực phẩm sạch luôn là vấn đề được đặt lên hàng đầu, nhưng cùng với sự phát triển của các đô thị với mật độ dân số lớn con người lại tạo ra những thực phẩm có sự can thiệp của các chất hóa học để tạo sự tươi ngon cho thực thẩm. Tình trạng bắp cải giả có nguồn gốc từ Trung Quốc, rau muống tưới nhớt, rau muống ngâm dung dịch để tạo màu xanh tươi… đã làm cho chúng ta hoang mang và ngày càng mất lòng tin vào những người nông dân được cho là chân chính. Chính vì lẽ đó việc tự trồng rau sạch là một giải pháp hiệu quả cho mỗi hộ gia đình. Ứng dụng công nghệ mạng máy tính vào trồng trọt là một trong những ý tưởng hay của nghiên cứu khoa học ngày nay, giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian và công sức nhưng vẫn đem lại năng suất cao. Con người có thể ở nhà sử dụng máy tính hoặc điện thoại mà vẫn có thể điều khiển trang trại của mình ở ngoại thành giúp tiết kiệm thời gian nhân công hiệu quả. Trong đề tài này vấn đề được đặt ra là xây dựng một khu vườn thông minh. Trên một diện tích đất chúng ta có thể trồng nhiều loại rau hoa màu khác nhau. Với công nghê tự động hóa chỉ cần chọn loại hoa màu muốn trồng với những yếu tố điều kiện tăng trưởng. Hệ thống sẽ tự điều chỉnh môi trường để tăng khả năng phát triển của cây. Bên cạnh đó cơ sở dữ liệu được liên tục đưa lên Website giúp cho chúng ta có thể tra cứu dữ liệu bất kỳ lúc nào. 1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Hiện nay trên thế giới đang phát triển các mô hình trồng cây thông minh phù hợp trong các đô thị lớn. Khi mà diện tích đất ngày càng thu hẹp, dân số này càng tăng cao, việc xây dựng những mô hình trồng cây ngay tại các gian bếp hoặc ban công giúp mang lại thực phẩm sạch không bị ô nhiễm. Con người phải tạo ra một môi trường nhân tạo các yếu tố nhiệt độ, nước, gió, độ PH, ánh sáng,… cho cây phát triển, và thế là những trang trại thông minh nhỏ ra đời trong các căn hộ. Hơn thế nữa việc trồng rau hoặc hoa tại căn hộ đem lại một môi trường tự nhiên sạch và có

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 2/50

tính thẩm mỹ cao. Xu thế phát triển của thế giới về một khu vườn thông minh trong căn hộ có thể tự động hóa tất cả mọi việc kể cả việc gieo trồng từ xa cũng như là thu hoach tự động. Trên thế giới những mô hình trồng rau trong nhà ngày càng phổ biến như những lồng cây trồng tại bếp theo phương thức trồng thủy canh, sản phẩm rau sạch có thể sử dụng trực tiếp mà không phải rữa với nước, với những bước trồng cực kì đơn giản và có thể theo dõi sự phát triển của cây, nhu cầu về thành phần dinh dưỡng, nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng được tối ưu hóa qua một ứng dụng nhỏ trên điện thoại hơn thế nữa những lồng trồng cây nhỏ còn được dùng để trang trí tại một số vị trí như nhà bếp, bàn ăn, bên cửa sổ… Hiện nay tại Việt Nam đã ứng dụng hệ thống Smart Home với mục tiêu tiến tới hệ thống Smart City, ngày càng có nhiều gia đình tại Việt Nam sinh sống tại những căn hộ chung cư với diện tích nhỏ nhưng vẫn có thể trồng cây ngoài sân thượng, hoặc ngay tại không gian bếp bằng việc ứng dụng những mô hình thông minh vừa mang lại lợi ích sức khỏe mà còn đem lại tính thẩm mỹ cho ngôi nhà. Những căn hộ được bán ra với việc thiết kế hệ thống tự động hóa trong nhà kết hợp với hệ thống trồng cây thông minh đem lại sự tiện dụng cho gia chủ. 1.3 Mục tiêu Xây dựng mô hình vườn thông minh theo hướng IoT có thể tự động hóa việc chăm sóc cây dựa vào các loại cảm biến, vi điều khiển và các loại module truyền không dây. Đề tài tập trung giải quyết những nhiệm vụ sau: -

Sử dụng cảm biến được gắn vào vi điều khiển để chăm sóc cây: cảm biến nhiệt độ độ ẩm truyền dữ liệu về cho PIC. PIC gửi dữ liệu lên cho Esp để thực hiện việc so sánh với điều kiện của cơ sở dữ liệu, sau đó sẽ đưa ra các lựa chọn phù hợp nhất, sau đó Esp gửi lệnh về cho PIC để thực hiện lệnh. Tự động hóa gồm tưới phun sương để tạo độ ẩm, sử dụng lò sưởi để giảm độ lạnh, dùng quạt để làm mát, hoặc khi cây thiếu ánh sáng thì đèn led sẽ được bật để cung cấp lượng ánh sáng vừa phải. Ngoài ra một màn hình LCD sẽ được đặt ngoài vườn để tiện cho việc theo dõi trực tiếp về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng phát triển của cây.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 3/50

-

-

Một cơ sở dữ liệu cây trồng được lưu kết nối trên website: CSDL lớn gồm 50 loại cây trồng khác nhau. PIC có thể lấy CSDL thông qua ESP để có thông số điều kiện phát triển của cây. Người sử dụng có thể sử dụng trực tiếp thông qua Website, có thể chọn loại cây cho hệ thống chăm sóc hoặc xem những thông số về điều kiện phát triển của cây trồng hiện tại. Người sử dụng có thể theo dõi từ xa hệ thống trồng cây thông qua Website. Những thông số mà PIC nhận được từ cảm biến đã được xử lý và đẩy lên Website. Ngoài ra cá nhân có thể tự thay đổi các thông số của cơ sở dữ liệu theo mong muốn.

1.4 Sơ đồ kết nối tổng quát của hệ thống.

Các Cảm biến

Vi điều khiển PIC

esp 8266 wifi

CSDL&Website

Hình 1-1: Sơ đồ kết nối của hệ thống

Vi điều khiển nhận dữ liệu từ cảm biến sau đó nhờ cầu nối Esp8266 gửi dữ liệu lên Webserver. Ngoài ra khi có yêu cầu từ Webserver vi điều khiển sẽ đọc dữ liệu mà server gửi yêu cầu. Hệ thống liên tục và thực hiện so sánh thông số thu được và thông số tăng trưởng để điều chỉnh tạo ra các môi trường tốt cho cây.

CHƯƠNG 2.

HỆ THỐNG PHẦN CỨNG

1.5 Các loại cảm biến Để thực hiện tự động hóa điều chỉnh môi trường phù hợp cho cây, một hệ thống gồm các cảm biến được sử dụng để thu thập thông tin thực tế của môi trường. Các cảm biến gồm: -

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/50

-

Cảm biến ánh sáng BH1750

1.1.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 DHT11 là cảm biến nhiệt độ kết hợp độ ẩm dễ sử dụng và có độ chính xác tương đối cao.

Hình 2-1: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 [1]

Thông số kĩ thuật của DHT11 được trình bày trong bảng 2.1 Bảng 2-1: Bảng thông số kỹ thuật DHT11

Điện áp hoạt động Sai số độ ẩm Ngưỡng độ ẩm Ngưỡng nhiệt độ Sai số nhiệt độ

3-5.5v DC ±5% 20-90 0-500C ±20C

Sơ đồ nối dây giữa PIC và DHT11 được trình bày trong bảng 2.2 Bảng 2-2: Sơ đồ nối dây DHT11

DHT11 GND VCC SIGNAL -

PIC 16F877A GND 5V B0

Nguyên lý hoạt động: Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước: Gửi tín hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại và 5-byte dữ liệu về nhiệt độ đo được. - Bước 1: gửi tín hiệu Start

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 5/50

+ MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian >18ms. Khi có tín hiệu sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm. MCU đưa chân đất lên 1, sau đó thiết lập lại chân đầu vào. + Sau khoảng 20us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >20us mà chân DATA không được kéo xuống thấp nghĩa là không giao tiếp được với DHT11. + Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó được DHT11 kéo lên cao trong 80us. Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp được với DHT11 không. Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT11. - Bước 2: đọc giá trị trên DHT11: Sau khi giao tiếp được với DHT11, DHT11 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5-byte kết quả của nhiệt độ và độ ẩm. 1.1.2 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 là một vi mạch cảm biến môi trường ánh sáng dùng kĩ thuật giao tiếp BUS I2C.

Hình 2-2: Cảm biến ánh sáng [2]

Module này thu dữ liệu về ánh sáng, môi trường cho dữ liệu đo ra trực tiếp với dạng đơn vị LUX mà không cần phải tính toán chuyển đổi thông qua chuẩn truyền I2C. Thông số kĩ thuật BH1750 được trình bày trong bảng 2.3. BH1750 có thể đo được khoảng cường độ rộng 65535 Lux TỪ -40850C Bảng 2-3: Thông số kỹ thuật BH1750

Chuẩn kết nối Nguồn cung cấp Khoảng đo

I2C 3.3-5V 1-65535 Lux

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 6/50

Nhiệt độ hoạt động

-400C- 850C

Sơ đồ nối dây giữa PIC và BH1750 trình bày trên bảng 2.4: Bảng 2-4: Sơ đồ nối dây BH1750

BH1750 GND VCC SDA SCL

PIC 16F877A GND 5V B4 B5

1.6 Vi điều khiển PIC 16F877A PIC là một họ vi điều khiển được sản xuất bởi công ty Microchip Technology. PIC là viết tắt của “Programmable Intelligent Computer” bộ điều, là khiển giao tiếp ngoại vi. Hiện nay PIC 16F877A được sử dụng rộng rãi với ưu thế ứng dụng ngôn ngữ c/c++ dễ sử dụng cho người lập trình, giúp học sinh/ sinh viên có thể tiếp cận trực tiếp, Hơn thế nữa việc truyền nhận dữ liệu trên PIC đơn giản với các giao tiếp thông dụng như UART, I2C,…mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng. Ý nghĩa của 16F877A: 16xxx là độ dài lệnh 14 bit và F là có bộ nhớ flash. Các đặc điểm cơ bản của vi điều khiển PIC:  Có MSSP Peripheal dùng cho các giao tiếp I2C,SPI và I2S.  Có bộ nhớ nội EEPROM-có thể ghi/xóa lên tới 1 triệu lần.  Có khối điều khiển động cơ, đọc encoder.  Có hỗ trợ giao tiếp USB

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 7/50

-

Hình dạng thực tế:

Hình 2-3: Hình dạng thực tế PIC 16F877A [3]

-

PIC 16F877A có hình dạng thực tế trên hình 2-3 có 5 port xuất /nhập, có 8

-

kênh chuyển đổi A/D. Bảng tóm tắt đặc điểm của PIC 16F877A: Bảng 2-5: Tóm tắt thông số kỹ thuật PIC 16F877A

Đặc điểm Tần số hoạt động Reset Bộ nhớ chương trình Flash(14-bit word) Bộ nhớ dữ liệu(bytes) Bộ nhớ dữ liệu EEPROM(bytes) Các nguồn ngắt Các port xuất nhập Timer Các module/compare/PWM giao tiếp nối tiếp Giao tiếp song song Module A/D 10bit Bộ so sánh tương tự Tập lệnh

PIC16F877A DC-20mMhz PORT ,BOR(PWRT,OST) 8K 386 256 15 Port A,B,C,D,E 3 2 MSSP, USART PSP 8 kênh ngõ vào 2 35 lệnh

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 8/50

Hình 2-4: Sơ đồ chân PIC 16F877A [3]

-

PIC16F877A có tất cả 40 chân như hình 2-4 40 chân trên chia thành 5 PORT,

-

2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chân thạch anh và một chân RESET mạch. 5 port của PIC16F877A có tên gọi A,B,C,D,E bao gồm lần lượt 6,8,8,8,3 chân

-

Cấu trúc bộ nhớ chương trình:

Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash có dung lượng 8K word (1 word = 14 bit). Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 9/50

Hình 2-5: Sơ đồ bộ nhớ chương trình và ngăn xếp [4]

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 10/50

1.7 Module truyền Wifi Esp8266 Module ESP8266 là module wifi giá rẻ và được dùng rộng rãi các ứng dụng liên quan đến Internet và Wifi có thể dùng thay thế cho các module RF khác. ESP8266 là một chip tích hợp cao, mở ra một thế giới Internet of Things (IOT).

Hình 2-6: Esp v12 [5]

Tính năng của ESP 8266. - SDIO 2.0, SPI, UART - 32-pin QFN ( Chip esp8266) - Tích hợp RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, and PMU - Kiến trúc giả miễn phí thế hệ đồng hồ độc quyền - Tích hợp WEP, TKIP, AES, và các công cụ WAPI Sơ đồ chân và cách đấu nạp chương trình như hình 2.7

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 11/50

Hình 2-7: Cách đấu dây nạp chương trình cho ESP 8266V12 [8]

Chân RX của Esp kết nối với chân TX của PIC. Chân TX của esp kết nối với chân RX của PIC. Vcc, GPIO2, CH_PD được nối lên 3.3V. GND, GPIO0, GPIO1 được nối lênh 0V, khi sử dụng GPIO0 được nối lên VCC Một số tập lệnh AT cơ bản:

Bảng 2-6: Bảng tập lệnh AT của esp 8266

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 12/50

1.8 Màn hình hiển thị LCD 1602 Màn hình LCD được mô tả qua hình 2-8:

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 13/50

Hình 2-8: LCD 1602 [7]

Vss: tương đương với chân GND – cực âm Vdd: tương đương với VCC- cực dương Enable/pin: cho phép ghi vào LCD D0-D7: 8 chân dữ liệu Backlight (Anode và Cathode): bật tắt màn hình LCD -

Sơ đồ kết nối chân với PIC Bảng 2-7: Sơ đồ nối dây DHT11

LCD1602 Vss Vdd Rs r/w E D4 D5 D6 D7

PIC 16F877A GND 5V D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

A K

5V GND

1.9 Module thời gian thực RCT DS1307

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 14/50

Hình 2-9: Hình dạng module thời gian thực RTC DS1307 [9]

Module thời gian thực DS1307 (RTC) có chức năng lưu trữ thông tin ngày tháng năm và giờ phút giây, có thể xuất dữ liệu ra bên ngoài theo giao thức I2C. Mạch bao gồm EEPROM AT24C32 có thể lưu trữ thông tin lên đến 32Kbit -

Sơ đồ kết nối chân giữa PIC và DS1730 đươc trình bày trong bảng 2-8: Bảng 2-8: Sơ đồ nối dây DS1730 với PIC 16F877A

Ds1307 SDA SCL VCC GND -

Pic 16F877A C4 C3 5V GND Các thông số kĩ thuật của DS1730 đươc trình bày trong bảng 2-9: Bảng 2-9: Thông số kỹ thuật DS1730

Chuẩn kết nối Nguồn cung cấp Lưu trữ Tần số

CHƯƠNG 3.

I2C 3.3-5V 32 Kbit EEPROM AT24C32 1Hz

GIẢI THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA

1.10 Các chức năng chính Công nghệ mạng máy tính phát triển bùng nổ, xu hướng phát triển hệ thống tự động hóa theo hướng IoT ngày càng nhiều, con người không cần phải tự dự đoán sự phát

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 15/50

triển của cây trồng theo mùa nữa và vẫn có thể dễ dàng để cây sinh trưởng phát triển tốt dựa vào các thông số truyền từ cảm biến. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm cho cây trồng cho phép nhận biết được lượng nước cần thiết cho cây để quyết định việc tưới nước hoặc không. Khi nhiệt độ cao vượt quá ngưỡng sự sinh trưởng, máy lạnh sẽ được bật lên để điều hòa lại nhiệt độ cho cây. Cảm biến ánh sáng chọn lựa mức sáng phù hợp để bật đèn led để cung cấp ánh sáng vừa phải. Những dữ liệu mà cảm biến truyền về PIC sẽ được xử lý và sau đó tự động điều khiển lại hệ thống. Ngoài ra hệ thống còn sử dụng cảm biến thời gian thực để tự động thiết lập thời gian tưới nước cho cây và khoảng thời gian phù hợp cho cây quang hợp và hô hấp.

Hình 3-1: Mô hình giả lập vị trí các cảm biến.

Ngoai ra những thông số thu thập sẽ được PIC chuyển lên Website thông quá module wifi esp8266, nhờ đó chúng ta có thể theo dõi điều kiện phát triển của cây bất cứ nơi nào dùng điện thoại, máy tính, ipad. Điểm đặc biệt của hệ thống trồng cây này là người sử dụng có thể tự thay đổi thông số của cây trồng trực tiếp trên web khi có nhu cầu thay đổi một loại cây nào đó, nhờ đó chúng ta có thể tăng tính linh hoạt của việc trồng cây và trồng được nhiều loại hoa màu hơn.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 16/50

Từ cơ sở dữ liệu thông số sinh trưởng có sẳn trên server chúng ta chỉ cần chọn loại cây chúng đang trồng, những điều kiện phát triển sẽ được tự động thiết lập cho cây. Ngoài ra để thuận tiện cho việc theo dõi một màn hình hiển thị sẽ được thiết lập ngay tại vị trí trồng để chúng ta tiện theo dõi trực tiếp.

1.11

Giải thuật chi tiết từng khối

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 17/50

1.1.3 Điều chỉnh nhiệt độ không khí Bắt đầu

PIC đọc nhiệt độ từ cảm biến(Tcb) và gửi lên ESP

Nhiệt độ từ Server Tmin, Tmax

Y

ESP gửi kí tự “f” cho PIC

Tmin