ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP

Luận Văn Group hỗ trợ viết luận văn thạc sĩ,chuyên đề,khóa luận tốt nghiệp, báo cáo thực
tập, Assignment, Essay
Zalo/Sdt 0967 538 624/ 0886 091 915 Website:lamluanvan.net
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - MÁY TÍNH
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2013-2018
Đề tài:
THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP
Mã số đề tài: 18-N13DCDT048
Sinh viên thực hiện: VÕ THỊ THÙY LINH
Mã sinh viên: N13DCDT048
Lớp: D13CQKD01-N
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Phạm Thế Duy
TP.HCM, tháng 11 năm 2017

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - MÁY TÍNH
HỆ CHÍNH QUY
NIÊN KHÓA: 2013-2018
Đề tài:
THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP
Mã số đề tài: 18-N13DCDT048
Nội dung:
- CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP
- CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH PHẦN MỀM
Sinh viên thực hiện: VÕ THỊ THÙY LINH
Mã sinh viên: N13DCDT048
Lớp: D13CQKD01-N
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Phạm Thế Duy

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành báo cáo này, em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Phạm Thế
Duy đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình làm đề tài và viết báo cáo tốt nghiệp.
Em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Điện Tử 2, trường Học
Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở tp.HCM đã tận tình giảng dạy và
hướng dẫn trong những năm học vừa qua.
Trong quá trình làm đề tài và viết báo cáo tốt nghiệp, do trình độ cũng như kinh
nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, rất mong nhận được những ý
kiến đóng góp của thầy cô.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Võ Thị Thùy Linh
i

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.............................................................................................................................................1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP....................2
1.1 MỤC TIÊU THỰC HIỆN.............................................................................................................. 2
1.2 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN......................................................................................................... 2
1.3 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN............................................................................................ 3
1.3.1 Lựa chọn phương án, chọn thiết bị cho mạch điện..................................................... 3
1.3.2 Loại cây trồng và môi trường sinh trưởng...................................................................... 5
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT..............................................................................................7
2.1 CÁC THÔNG SỐ CẦN ĐIỀU KHIỂN TRONG NÔNG NGHIỆP........................... 7
2.2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI............. 8
2.2.1 Vi điều khiển ............................................................................................................................... 8
2.2.2 Màn hình HMI......................................................................................................................... 11
2.2.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường........................................................................... 11
2.2.4 Cảm biến độ ẩm đất............................................................................................................... 12
2.2.5 Cảm biến ánh sáng................................................................................................................. 13
2.2.6 Module Relay........................................................................................................................... 14
2.2.7 Module Wifi ESP8266V1................................................................................................... 15
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG PHẦN CỨNG VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH PHẦN MỀM..........................................................................................................................20
3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG................................................................................................... 20
3.2 TÍN HIỆU KẾT NỐI GIỮA CÁC KHỐI............................................................................ 21
3.2.1 Tín hiệu kết nối giữa ESP và Tiva C ............................................................................. 21
3.2.2 Tín hiệu kết nối giữa LCD và Tiva C............................................................................ 22
3.2.3 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến ánh sáng với Tiva C.............................................. 23
3.2.4 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến nhiệt độ-độ ẩm DHT22 với Tiva C................ 23
3.2.5 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến độ ẩm đất với Tiva C............................................ 23
3.3 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT .................................................................................................................. 24
3.3.1 Sơ đồ giải thuật toàn hệ thống .......................................................................................... 24
3.3.2 Sơ đồ giải thuật bật/tắt bơm nước tự động.................................................................. 25
3.4 TẠO TÀI KHOẢN SERVER LƯU TRỮ DỮ LIỆU..................................................... 26
ii

3.5 MẠCH NGUYÊN LÝ.................................................................................................................. 31
3.6 MẠCH IN .......................................................................................................................................... 31
3.7 MẠCH PHẦN CỨNG.................................................................................................................. 32
3.8 KẾT QUẢ HIỆN TRÊN LCD .................................................................................................. 32
3.9 MỘT SỐ THƯ VIỆN SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH ............................... 33
3.9.1 Thư viện DHT.......................................................................................................................... 33
3.9.2 Thư viện homephone ............................................................................................................ 33
3.9.3 Một số hàm cơ bản khác...................................................................................................... 33
3.10 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM............................................................................. 33
3.10.1 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường DHT22
33
3.10.2 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến ánh sáng ................................................... 34
3.10.3 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm đất ................................................. 34
3.10.4 Chương trình hiển thị dữ liệu lên LCD ...................................................................... 35
3.10.5 Chương trình kiểm tra trạng thái phím nhấn............................................................ 36
3.10.6 Chương trình đọc trạng thái bơm và kiểm tra nút nhấn...................................... 37
3.10.7 Chương trình bật/tắt bơm nước tự động..................................................................... 37
3.10.8 Chương trình kết nối ESP8266...................................................................................... 38
3.10.9 Chương trình kết nối và gửi dữ liệu lên Thingspeak.com.................................. 40
KẾT LUẬN................................................................................................................................................42
TỪ VIẾT TẮT.........................................................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................................44
iii

MỤC LỤC HÌNH
Hình 2. 1 Sơ đồ tổng quan ......................................................................................................................... 7
Hình 2. 2 Kit Tiva C..................................................................................................................................... 9
Hình 2. 3 Giao diện các phần trên kit Tiva C.................................................................................... 9
Hình 2. 4 Sơ đồ khối vi điều khiển ..................................................................................................... 10
Hình 2. 5 HMI.............................................................................................................................................. 11
Hình 2. 6 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường DHT22 ......................................................... 12
Hình 2. 7 Cảm biến độ ẩm đất............................................................................................................... 13
Hình 2. 8 Cảm biến ánh sáng................................................................................................................. 13
Hình 2. 9 Module relay............................................................................................................................. 14
Hình 2. 10 ESP8266V1............................................................................................................................ 15
Hình 2. 11 Sơ đồ chân ESP8266V1.................................................................................................... 16
Hình 2. 12 Chọn cổng COM.................................................................................................................. 17
Hình 2. 13 Chọn dường dẫn trong mục Config............................................................................. 17
Hình 2. 14 Flash để xóa firmware cũ................................................................................................. 18
Hình 2. 15 Thêm firmware mới............................................................................................................ 18
Hình 2. 16 Hoàn tất Flash firmware cho ESP8266V1................................................................ 19
Hình 3. 1 Nguyên lý hoạt động............................................................................................................. 20
Hình 3. 2 Tín hiệu kết nối ESP và Tiva C........................................................................................ 21
Hình 3. 3 Tín hiệu kết nối LCD và Tiva C...................................................................................... 22
Hình 3. 4 Tín hiệu kết nối cảm biến ánh sáng và Tiva C.......................................................... 23
Hình 3. 5 Tín hiệu kết nối DHT22 và Tiva C................................................................................. 23
Hình 3. 6 Tín hiệu kết nối cảm biến độ ẩm đất và Tiva C........................................................ 23
Hình 3. 7 Sơ đồ giải thuật toàn hệ thống.......................................................................................... 24
Hình 3. 8 Sơ đồ giải thuật bật/tắt bơm nước tự động.................................................................. 25
Hình 3. 9 Tạo tài khoản MathWorks.................................................................................................. 26
Hình 3. 10 Đăng nhập ThingSpeak..................................................................................................... 27
Hình 3. 11 Chọn New Channel............................................................................................................. 27
Hình 3. 12 Copy Key trong mục API Keys..................................................................................... 28
Hình 3. 13 Chọn Chart Options của mỗi field................................................................................ 28
iv

Hình 3. 14 Mô tả về field .............................................................................................. 29
Hình 3. 15 Kết quả cập nhật dữ liệu lên Thingspeak .................................................... 30
Hình 3. 16 Mạch nguyên lý........................................................................................... 31
Hình 3. 17 Mạch in........................................................................................................ 31
Hình 3. 18 Mạch phần cứng .......................................................................................... 32
Hình 3. 19 Kết quả hiện trên LCD ................................................................................ 32
v

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2. 1 Các chân của LCD Gphone............................................................................................... 11
Bảng 2. 2 Kết nối phần cứng cập nhật firmware cho ESP........................................................ 16
vi

LỜI MỞ ĐẦU
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, rất nhiều nơi đã và đang ứng dụng nông nghiệp thông minh vào nền
sản xuất nông nghiệp, dần thay thế cho sản xuất nông nghiệp thủ công, lạc hậu. Nông
nghiệp thông minh có thể hiểu là nền nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao (cơ giới
hóa, tự động hóa…); công nghệ sản xuất, bảo quản sản phẩm an toàn (hữu cơ, theo
GAP…); công nghệ quản lý, nhận diện sản phẩm theo chuỗi giá trị… gắn với hệ thống
trí tuệ nhân tạo (công nghệ thông tin).
Ứng dụng nông nghiệp thông minh vào nền sản xuất nông nghiệp giúp nông dân
sản xuất thuận lợi hơn, góp phần tăng năng suất cây trồng, ổn định đời sống và phát
triển nông nghiệp bền vững. Nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao tạo ra một lượng
sản phẩm lớn, năng suất cao, chất lượng tốt và đặc biệt là thân thiện với môi trường.
Sản xuất nông nghiệp công nghệ cao giúp nông dân chủ động trong sản xuất, giảm sự
lệ thuộc vào thời tiết và khí hậu do đó quy mô sản xuất được mở rộng giúp giảm giá
thành sản phẩm, đa dạng hóa thương hiệu và cạnh tranh tốt hơn trên thị trường.
Đối với những người muốn tự sản xuất nông nghiệp quy mô nhỏ, phục vụ cho
nhu cầu rau sạch cho hộ gia đình, không yêu cầu quá khắt khe về tiêu chuẩn chất
lượng, sản lượng và hình thái sản phẩm; vừa giúp cho người sản xuất có thể tự trồng
như một thú vui thư giãn vừa có chế độ tự động khi không có thời gian chăm sóc, tưới
tiêu; đặc biệt là không đủ kinh phí để đầu tư một hệ thống nông nghiêp thông minh
hiện đại. Xuất phát từ thực tế đó, em quyết định chọn đề tài “Thiết bị hỗ trợ nông
nghiệp” để làm đồ án tốt nghiệp.
Nội dung của đồ án gồm 3 chương:
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH PHẦN CỨNG VÀ VIẾT
CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM.

SVTH: VÕ THỊ THÙY LINH LỚP: D13CQKD01-N Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP
1.1 MỤC TIÊU THỰC HIỆN
Mục tiêu của đề tài là thực hiện một mạch điều khiển tưới tiêu, chăm sóc cây
trồng theo chế độ thủ công và tự động, thích hợp cho việc trồng cây tại nhà, quy mô
nhỏ, giá thành thấp. Đầu tiên cần phải lấy được thông số về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm
của môi trường, độ ẩm của đất, thông tin ngõ vào từ nút nhấn của bộ điều khiển. Rồi từ
các thông tin này mạch điều khiển sẽ có quyết định chính xác là hoạt động theo chế độ
thủ công hay tự động, nên bật relay bơm thêm nước/thuốc trừ sâu hay không, kết nối
hệ thống với internet và đưa dữ liệu lên cloud và chỉ với điện thoại/laptop thì người
trồng có thể giám sát, cập nhật được mọi thông tin về tình hình cây trồng ở nhà khi đi
xa.
1.2 NHIỆM VỤ VÀ GIỚI HẠN
Trên thị trường Việt Nam có rất nhiều sản phẩm ứng dụng của các nhà khởi
nghiệp trong lĩnh vực nông nghiệp thông minh, tập trung chủ yếu các chức năng trồng
cây thủy canh, giám sát và điều khiển hệ thống tưới, giám sát và điều khiển bộ châm
phân, giám sát và điều khiển các thiết bị nhà kính, tự điều khiển theo thời
gian,…(Hachi, Greenbot, Mimosatek,…).
Trong khuôn khổ đề tài này, với sự hạn chế về kinh nghiệm, kinh phí và thời gian
thực hiện nên nhiệm vụ của đề tài thiết bị hỗ trợ nông nghiệp được thực hiện bao gồm:
Bộ xử lý trung tâm đọc các dữ liệu về ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm môi trường, độ ẩm
đất thông qua các ngõ vào là hệ thống cảm biến, đọc tín hiệu từ nút nhấn điều khiển.
Sau khi nhận dữ liệu và tín hiệu từ các bộ cảm biến và nút nhấn, vi xử lý sẽ tổng hợp
xử lý dữ liệu và điều khiển các ngõ ra sao cho thích hợp như: hiển thị các thông tin dữ
liệu lên màn hình, hoạt động theo chế độ thủ công (người dùng nhấn nút để điều khiển
relay bơm nước/bơm thuốc trừ sâu), hoạt động theo chế độ tự động (điều khiển bơm
nước khi thiếu nước, tắt bơm nước khi đất đã đủ ẩm/cường độ ánh sáng mạnh), kết nối
hệ thống với internet và cập nhật dữ liệu lên cloud.

1.3 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
1.3.1 Lựa chọn phương án, chọn thiết bị cho mạch điện
1.3.1.1 Mạch điều khiển
Mạch điều khiển là phần trung tâm của hệ thống. Mạch điều khiển có tác dụng
điều khiển hoạt động của hệ thống: nhận tín hiệu từ các nút điều khiển và các cảm
biến, đưa dữ liệu tới ngõ ra theo thời gian thực…
Những yêu cầu để chọn mạch điều khiển.
• Sử dụng ổn định không bị nhiễu.
• Có thể kết hợp các thiết bị ngoại vi bằng các chuẩn truyền khác nhau để giúp
người điều khiển thay đổi các thông số điều khiển khác nhau.
• Dễ lắp đặt, bảo dưỡng, dễ thay đổi chương trình điều khiển.
➢ Phương án 1: PLC
Đánh giá:
o Là bộ điều khiển sử dụng trong môi trường công nghiệp.
o Là thiết bị điều khiển lập trình được.
o Có khả năng hoạt động ổn định.
o Có thể giao tiếp bằng các chuẩn truyền khác nhau.
o Có thiết kế chắc chắn, tản nhiệt tốt, tính thẩm mỹ cao.
o Giá thành cao.
➢ Phương án 2: Vi điều khiển
Đánh giá:
o Dễ thay đổi chương trình điều khiển.
o Hoạt động ổn định.
o Dung lượng bộ nhớ nhỏ.
o Giá thành tương đối rẻ.
➢ Phương án 3: Role
Đánh giá:
o Là bộ điều khiển truyền thống giá rẻ.
o Khó khăn trong việc thay đổi chương trình điều khiển.

Với mục đích là trồng rau sạch và tự động tại nhà, chi phí rẻ thì mạch điều khiển
dùng vi điều khiển chính là phương án tốt nhất phù hợp với những yêu cầu đề ra.
1.3.1.2 Mạch nguồn
Mạch nguồn được sử dụng để cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống hoạt động.
Trong mạch điều khiển của hệ thống có sử dụng nhiều loại nguồn có điện áp khác
nhau. Có những phần tử dùng nguồn 3.3V như các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi
trường, cảm biến độ ẩm đất, cảm biến ánh sáng, màn hình HMI... Có những thiết bị
dùng nguồn nuôi 5V như role... Do đó mạch nguồn có tác dụng chuyển đổi ngõ vào
5V sang ngõ ra 3.3V để cung cấp điện cho những thiết bị trên.
Để hệ thống hoạt động nhịp nhàng thì mạch nguồn phải đảm bảo những tiêu chi
sau như:
• Hoạt động ổn định.
• Chống nhiễu tốt.
1.3.1.3 Lựa chọn Web server
Web server có thể là phần cứng hoặc phần mềm, hoặc cả hai.
- Ở khía cạnh phần cứng, một web server là một máy tính lưu trữ các file thành
phần của một website (ví dụ: các tài liệu HTML, các file ảnh, CSS và các file
JavaScript) và có thể phân phát chúng tới thiết bị của người dùng cuối (end-
user). Nó kết nối tới mạng Internet và có thể truy cập tới thông qua một tên
miền giống như mozilla.org.
- Ở khía cạnh phần mềm, một web server bao gồm một số phần mềm điều khiển
cách người sử dụng web truy cập tới các file được lưu trữ trên một
HTTP server (máy chủ HTTP). Một HTTP server là một phần mềm hiểu được
các URL (các địa chỉ web) và HTTP (giao thức trình duyệt của bạn sử dụng để
xem các trang web).
➢ Phương án 1: tự xây dựng một server cá nhân theo ý muốn
Có 2 phần cơ bản là Thiết Kế Web và Lập Trình Web.
- Thiết kế web là phần thiết kế lên giao diện của trang web về phần bố cục, màu
sắc, hình ảnh, v.v… Nghĩa là thiết kế nên những gì khách hàng nhìn thấy khi
vào trang web của ta.

- Lập trình web là phần dành cho các Coder, để lập trình nên các chức năng của
trang web, cách nó thể hiện ra bên ngoài như thế nào v.v…
- Sau đó ta phải có cho mình một Domain hay tên miền và thuê dịch vụ Hosting
để chứa đựng bộ Source Code của trang web mình trên Internet.
Đánh giá: việc tự xây dựng một server cá nhân có ưu điểm là được thiết kế theo ý
muốn của bản thân, tuy nhiên tốn kém nhiều chi phí mua, duy trì server và khó khăn
trong việc thiết kế xây dựng.
➢ Phương án 2: sử dụng một server miễn phí có sẵn
- Thingspeak: là một mã nguồn mở cho các ứng dụng của IoT. Mã nguồn này
hỗ trợ các API lưu trữ, lấy dữ liệu từ các thiết bị, sản phẩm sử dụng HTTP qua
Internet hoặc thông qua một Local Area Network. Như một HUB đợi các
thông tin cảm biến từ thiết bị và có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý dữ liệu, với
ThingSpeak, bạn có thể tạo ra các ứng dụng phân tích dữ liệu, lưu trữ dữ liệu,
quản lý dữ liệu một cách đơn giản.
- Blynk: là một ứng dụng trên iOS và Android hỗ trợ lập trình viên viết các ứng
dụng di động cho thiết bị thông minh – IoT chỉ trong vài phút. Ứng dụng này
dễ dàng kết nối với các mạch tích hợp và nền tảng thông dụng như Arduino,
Raspberry Pi, Esp8266 thông qua Internet. Với Blynk Cloud, người dùng có
thể đồng bộ dữ liệu với ứng dụng di động từ thư viện ở các nền tảng khác
nhau. Sản phẩm này có giao diện tương đối dễ dùng, thao tác bằng cách kéo
thả và hiện đang miễn phí với dự án thử nghiệm, dùng thử. Riêng đối với một
số thiết bị, ứng dụng Blynk đã bắt đầu có hình thức thu phí.
Với một ứng dụng nhỏ và tiết kiệm chi phí thì việc sử dụng một server có sẵn là
thích hợp.
1.3.2 Loại cây trồng và môi trường sinh trưởng
1.3.2.1 Loại cây trồng
Đối với việc sản xuất nông nghiệp quy mô nhỏ, diện tích đất trồng chật hẹp như
ở ban công, sân thượng thì việc chọn lựa loại giống cây trồng thích hợp là điều cần
thiết vì từng loại cây khác nhau sẽ phù hợp với không gian, vị trí, cảnh quan khác
nhau.

Cây leo thành giàn, che nắng sân thượng được nhiều nhà ưu chuộng vì sự tiện
lợi, hiệu quả. Với những nhà yêu thích trồng các loài cây vừa tạo bóng mát sân thượng
vừa tranh thủ thu hoạch thì chọn trồng cây dây leo cho trái như mướp, gấc, thiên lý,
bầu, dưa, chanh dây… là một ý tưởng thích hợp.
Trong đề tài này sẽ tìm hiểu về các cây thuộc họ bầu bí để thực hiện mạch điều
khiển tưới tiêu cho thích hợp: Bầu, bí, mướp là các cây trồng thuộc họ bầu bí, có hoa
khá lớn, bộ rễ phát triển xa gốc, sống 1 năm, hữu hạn; phát triển dạng bò hoặc leo trên
giàn. Tuỳ loại mà ta có thể làm giàn hay để bò tự nhiên. Thông thường, các loại bầu
như bầu sao, bầu quả dài, bầu lấy đọt, bí phấn, mướp, khổ qua, dưa leo, dưa lưới, dưa
lê, gấc thường để leo giàn (giàn thường làm bằng các thanh tre, lứa, lưới cước… cao
khoảng 2-2.5m) sẽ cho sai quả. Còn các loại bí ngô, dưa hấu… để bò dưới mặt đất (lót
rơm, rạ, cỏ khô…) sẽ cho sai quả.
1.3.2.2 Môi trường sinh trưởng
➢ Đất trồng:
Các cây thuộc họ bầu bí có thể trồng trên nhiều loại đất, tuy nhiên phát triển tốt
nhất trên đất tơi xốp, độ phì cao, giàu dinh dưỡng, pH trong khoảng 6-7.
Trước khi trồng, tiến hành cày xới, bón thêm vôi bột để diệt mầm bệnh nhất là các loại
ấu trùng, sâu, nấm bệnh có trong đất. Với 1 gốc gồm 1 đến 2 cây: Trộn đều khoảng
1kg lân với 1 lượng đất khoảng 30-50kg đất khô đã đập vụn; trộn thêm phân chuồng
hoai mục. Bổ sung lượng giá thể (mùn dừa, tro, vỏ lạc,…) vào hỗn hợp đất trên theo tỷ
lệ 60 - 70% đất, 30 - 40% giá thể .
➢ Nhiệt độ và ánh sáng:
Nên trồng trên những nơi có ánh sáng tối thiểu 6h/ngày.
Nhiệt độ phát triển tốt khoảng 23-35 độ C.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 CÁC THÔNG SỐ CẦN ĐIỀU KHIỂN TRONG NÔNG NGHIỆP
Các đầu vào và đầu ra (input/output) của hệ thống được biểu diễn thông qua sơ
đồ tổng quan về hệ thống phần cứng như hình sau.
Hình 2. 1 Sơ đồ tổng quan
Mọi hoạt động của hệ thống đều được vi điều khiển đảm nhận. Bộ xử lý trung
tâm nhận các tín hiệu ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm môi trường qua các ngõ vào là hệ
thống cảm biến và tín hiệu từ các nút nhấn điều khiển. Sau khi nhận dữ liệu từ các bộ
cảm biến và nút nhấn, vi xử lý sẽ tổng hợp xử lý dữ liệu, gửi tín hiệu điều khiển thích
hợp đến các ngõ ra như: hiển thị dữ liệu lên màn hình HMI, điều khiển đóng ngắt relay
bơm nước/bơm thuốc trừ sâu, gửi dữ liệu lên internet thông qua module wifi. Những
thông số quan trọng cần giám sát và đo đạc của hệ thống điều khiển bao gồm cường độ
ánh sáng (%), độ ẩm đất (%), nhiệt độ (o
C), độ ẩm môi trường (%), trạng thái hoạt
động (bật/tắt) của relay điều khiển bơm nước/bơm trừ sâu.

Đầu vào của hệ thống gồm:
➢ Cảm biến
• Nhiệt độ và độ ẩm môi trường
• Độ ẩm đất
• Ánh sáng
➢ Nút nhấn
• Nút điều khiển bơm nước
• Nút điều khiển bơm thuốc trừ sâu
Đầu ra của hệ thống gồm:
➢ Cơ cấu chấp hành
• Relay điều khiển bơm nước
• Relay điều khiển bơm thuốc trừ sâu
➢ Thông tin phản hồi
• Trạng thái hoạt động của bơm nước
• Trạng thái hoạt động của bơm thuốc trừ sâu
➢ Dữ liệu hiển thị
• Thông tin nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất, trạng thái các bơm (bật/tắt)
➢ Dữ liệu lưu trữ
• Thông tin nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất, trạng thái các bơm theo thời gian
2.2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
2.2.1 Vi điều khiển
Chọn kit TIVA C vì giá thành rẻ, chất lượng khá ổn và dễ dàng tìm mua ở Việt
Nam. Trong bộ kit đã có dây cable micro USB, board Tiva C và một bản giới thiệu về
phần cứng. Trên kit đã bao gồm mạch nạp và MCU và một số ngoại vi đơn giản như
nút bấm, LED, giao tiếp USB…nên có thể sử dụng ngay mà không cần phải mua
thêm bất cứ phụ kiện nào đi kèm.

Hình 2. 2 Kit Tiva C
Bộ kit này sử dụng chip ARM TM4C123GH6PM với lõi ARM Cortex M4 mạnh mẽ.
Hình 2. 3 Giao diện các phần trên kit Tiva C

Hình 2. 4 Sơ đồ khối vi điều khiển
Các thông số cơ bản:
- Tất cả các dòng M4F của TI đều dựa trên lõi ARM Cortex-M4 hỗ trợ floating
point chính xác ở 80 MHz.
- Bộ nhớ flash lên tới 256KB và 32KB SRAM
- 24 kênh vào ADCs 2x12-bit
- Hai bộ điều khiển CAN
- Full-speed USB 2.0 hỗ trợ device, host và OTG
- 16 ngõ PWM, 2 ngõ giao tiếp encoder phục vụ điều khiển chuyển động
- Đa dạng về truyền thông: 8 UARTs, 6 I2C, 4 SPI / SSI
- Nhiều chế độ tiết kiệm năng lượng bao gồm power-saving hibernate
- 64-LQFP, 100-LQFP, 144-LQFP, and 157-BGA packages

2.2.2 Màn hình HMI
Chọn màn hình LCD Gphone kích thước 128x64 hiển thị được nhiều thông tin,
dễ tìm mua và giá thành rẻ.
Hình 2. 5 HMI
Chân của LCD Gphone Chức năng
1 GND
2 RST
3 SCK
4 A0 (C/D)
5 LED K+ (3.3V)
6 LED A (GND)
7 SDA
8 CS
9 VCC
10 GND
Bảng 2. 1 Các chân của LCD Gphone
2.2.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường
Module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT22 là loại cảm biến đọc nhiệt độ và độ ẩm
của môi trường khá thông dụng hiện nay, bao gồm một cảm biến điện dung và một
thiết bị đo nhiệt độ có độ chính xác cao, đáp ứng nhanh, khả năng chống nhiễu mạnh
mẽ, kích thước nhỏ, tiêu thụ năng lượng thấp, khoảng cách truyền tín hiệu lên đến 20m
và giá thành rẻ.
Theo datasheet thì ngưỡng điện áp hoạt động từ 3.3V đến 5V, nhiệt độ từ -40o
C tới

+80o
C (một số datasheet là 125o
C) với độ chính xác ±0.5o
C cho nhiệt độ và ±2% cho
độ ẩm. Chu kỳ lấy dữ liệu trung bình là 2s một lần.
DHT22 có 4 chân, hầu như loại DHT nào cũng có 4 chân và thứ tự chân là giống
nhau.
• VCC (3-5V)
• Data out
• NC (not connect)
• Ground (GND)
Hình 2. 6 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường DHT22
2.2.4 Cảm biến độ ẩm đất
Module cảm biến độ ẩm đất sử dụng chip LM393 để so sánh, hoạt động ổn định, độ
chính xác cao, kích thước nhỏ.
Cách đọc dữ liệu của cảm biến độ ẩm đất cũng khá giống với cảm biến ánh sáng,
thuận tiện ở đây là modul thiết kế khá ổn rồi nên chỉ việc lấy tín hiệu về để xác định là
nhiều nước hay ít nước/đất khô để tác động bơm nước thêm.
Chân của cảm biến độ ẩm đất:
• VCC (3.3V – 5V)
• GND
• D0 đầu ra tín hiệu số.
• A0 đầu ra analog

Hình 2. 7 Cảm biến độ ẩm đất
2.2.5 Cảm biến ánh sáng
Sử dụng cảm biến ánh sáng tự làm từ quang trở, sử dụng từ những linh kiện
sẵn có, tiết kiệm giá thành, hoạt động tốt.
Hình 2. 8 Cảm biến ánh sáng
Quang trở LDR có điện trở thay đổi khi ánh sáng thay đổi, do đó có thể dựa trên
chân Analog của TIVA C và cách đọc giá trị ADC để lấy giá trị này. Cảm biến này có
3 chân:
• VCC nguồn cấp sử dụng 3.3V hoặc 5V
• GND
• OUT được kết nối với 1 chân Analog input của TIVA

2.2.6 Module Relay
Để thêm chức năng điều khiển bơm tưới nước và bơm trừ sâu ta sử dụng thêm 2
Modul Relay. Mỗi modul relay này có 3 chân cần quan tâm là 2 chân nguồn (5V hay
3.3V) và 1 chân điều khiển.
• VCC
• GND
• IN
Hình 2. 9 Module relay
3 chân output của modul là NO (Normal Open), COM và NC (Normanl Closed),
mà ta hay quen gọi là tiếp điểm thường đóng, thường mở. Thông thường sử dụng NO
và Ref để nối với nguồn 220V. Ngoài ra trên modul còn có 2 LED báo hiệu hoạt động
của relay. Phần output là điều khiển đóng/cắt relay.
Để điều khiển được bơm hoạt động một cách thủ công cần có nút nhấn để điều
khiển, nút nhấn này sẽ được hoạt động dựa trên trạng thái của bơm.
• Giả sử ban đầu bơm nước chưa hoạt động, trạng thái của bơm sẽ là mức 0, khi
có người nhấn nút sẽ kiểm tra trạng thái này, nếu đúng là 0 thì sẽ thực hiện
“BẬT”
• Ngược lại sẽ thực hiện “TẮT”

2.2.7 Module Wifi ESP8266V1
2.2.7.1 Giới thiệu về module wifi ESP8266V1
Chip ESP8266 được phát triển bởi Espressif, cung cấp giải pháp giao tiếp Wifi
cho các thiết bị IoT. Điểm đặc biệt của dòng ESP8266 là nó được tích hợp các mạch
RF như balun, antenna switches, TX power amplifier và RX filter ngay bên trong chip
với kích thước rất nhỏ chỉ 5x5mm nên các board sử dụng ESP8266 không cần kích
thước board lớn cũng như không cần nhiều linh kiện xung quanh. Ngoài ra, giá thành
của ESP8266 cũng rất thấp.
Hình 2. 10 ESP8266V1
Các tính năng của ESP8266V1:
Mạch nhỏ, gọn (24.75mm x 14.5mm)
Điện áp làm việc 3.3V
Tích hợp sẳn anten PCB trace trên module
Có hai led báo hiệu : led nguồn, led TXD
Có các chế độ: AP, STA, AT + STA
Lệnh AT đơn giản, dễ sử dụng
Khoảng cách giữa các chân 2.54mm
Do không hỗ trợ bộ nhớ Flash nên các board sử dụng ESP8266 phải gắn thêm
chip Flash bên ngoài và thường là Flash SPI để ESP8266 có thể đọc chương trình ứng
dụng với chuẩn SPI.

Sơ đồ chân:
Hình 2. 11 Sơ đồ chân ESP8266V1
2.2.7.2 Cập nhật firmware AT cho ESP8266V1
Kết nối phần cứng như sau:
ESP8266V1 PL2303 Nguồn 3.3V Ghi chú
VCC X VCC Nối VCC của ESP với nguồn 3.3V
GND GND GND
Nối chung GND của ESP, PL2303
và GND của nguồn 3.3V
Khi ESP bị treo hoặc không nạp
RST X x được thì nối với GND sau đó ngắt
kết nối
CH_PD X VCC
Nối với 3.3V cho phép kích hoạt
phát wifi
TXD RXD x
Nối ESP với PL2303 để giao tiếp
nạp firmware
RXD TXD x
Nối ESP với PL2303 để giao tiếp
nạp firmware
GPIO0 GND GND
Nối xuống GND để có thể update
được firmware
GPIO2 X x
Bảng 2. 2 Kết nối phần cứng cập nhật firmware cho ESP

Flash firmware:
• Mở phần mềm ESP8266Flasher, chọn cổng COM
Hình 2. 12 Chọn cổng COM
• Cấu hình chọn mục Config, sau đó chọn đường dẫn file flash blank_1MB.bin,
địa chỉ lần lượt là 0x000000, 0x100000, 0x200000 and 0x300000, trở về thẻ
Operation, ấn flash để xóa sạch sẽ firmware cũ
Hình 2. 13 Chọn dường dẫn trong mục Config

Hình 2. 14 Flash để xóa firmware cũ
• Thêm firmware mới, ở đây phần địa chỉ ta giữ nguyên là 0x000000 và có 2
firmware cho ta lựa chọn:
+ ai-thinker-0.9.5.2-9600.bin – Tốc độ baud rate mặc định là 9600
+ ai-thinker-0.9.5.2-115200.bin – Tốc độ baud rate mặc định là 115200
Hình 2. 15 Thêm firmware mới
• Sau khi nạp hoàn thành thì phần mềm tự ngắt kết nối với ESP8266, thực hiện
reset lại và kiểm tra hoạt động bình thường, xem thêm ở phần Log để biết quá
trình flash đã tới đâu, có lỗi lầm gì hay không.

Hình 2. 16 Hoàn tất Flash firmware cho ESP8266V1

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH PHẦN CỨNG VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH PHẦN MỀM
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ THI CÔNG PHẦN CỨNG
VÀ VIẾT CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Hình 3. 1 Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của mạch: vi điều khiển nhận các tín hiệu ánh sáng, nhiệt
độ và độ ẩm môi trường, độ ẩm đất thông qua các ngõ vào là hệ thống cảm biến và tín
hiệu từ các nút nhấn điều khiển. Sau khi nhận dữ liệu từ các bộ cảm biến và nút nhấn,
vi xử lý sẽ tiến hành xử lý dữ liệu, gửi tín hiệu điều khiển thích hợp đến các ngõ ra:
kiểm tra tín hiệu từ nút nhấn điều khiển, nếu nút nhấn có tín hiệu thì hệ thống sẽ hoạt
động theo chế độ thủ công (người dùng nhấn nút để điều khiển relay bơm nước/bơm
thuốc trừ sâu), nếu không có tín hiệu từ nút nhấn thì hệ thống hoạt động theo chế độ tự
động (điều khiển bơm nước khi thiếu nước, tắt bơm nước khi đất đã đủ ẩm/cường độ
ánh sáng mạnh), hiển thị dữ liệu lên màn hình HMI, kết nối hệ thống với internet và
cập nhật dữ liệu lên cloud thông qua module wifi.

TRÌNH PHẦN MỀM
3.2 TÍN HIỆU KẾT NỐI GIỮA CÁC KHỐI
3.2.1 Tín hiệu kết nối giữa ESP và Tiva C
Hình 3. 2 Tín hiệu kết nối ESP và Tiva C
Chân RX của ESP kết nối với chân PB1 của Tiva C: để Tiva C truyền các tín
hiệu nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất, trạng thái bật tắt bơm cho ESP để hiển thị
lên Thingspeak.
Chân TX của ESP kết nối với chân PB0 của Tiva C: để ESP thông báo cho Tiva
C biết đã kết nối được wifi và truyền dữ liệu lên Thingspeak hay chưa.
Tín hiệu kết nối giữa Tiva C với ESP theo chuẩn UART. UART là một kiểu
truyền thông không đồng bộ phổ biến được dùng trong vi điều khiển, dùng để giao tiếp
giữa hai vi điều khiển, giữa vi điều khiển với các module hoặc giữa vi điều khiển với
máy tính. Vì là giao tiếp truyền thông không đồng bộ nên ta sẽ chỉ quan tâm đến 2
chân TX và RX. Vì các chân truyền /nhận dữ liệu chỉ đảm nhiệm 1 chức năng độc lập
(hoặc là truyền, hoặc là nhận), để kết nối vi điều khiển với các thiết bị hỗ trợ UART
khác ta phải đấu “chéo” 2 chân này. TX của thiết bị thứ nhất kết nối với RX của thiết
bị thứ 2 và ngược lại.

TRÌNH PHẦN MỀM
3.2.2 Tín hiệu kết nối giữa LCD và Tiva C
Hình 3. 3 Tín hiệu kết nối LCD và Tiva C
Chân RST của LCD kết nối với chân PE1 của Tiva C: chân RST có chức năng
reset LCD, tích cực mức thấp.
Chân SCK của LCD kết nối với chân PD2 của Tiva C: chân SCK (Serial Clock)
là chân xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, được sử dụng để đồng bộ sự chuyển dữ liệu
trên đường dây nối tiếp. Vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên cần 1 đường giữ nhịp,
mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Chân SCK giúp quá trình truyền
ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt rất cao.
Chân SDA của LCD kết nối với chân PD1 của Tiva C: SDA (Serial Data
Input/Output) là chân vào ra cho 2 đường dây nối tiếp (chân dữ liệu MOSI trong chuẩn
SPI).
Chân CS của LCD kết nối với chân PE2 của Tiva C: cho phép đọc/ghi dữ liệu
với LCD, tích cực mức thấp.

TRÌNH PHẦN MỀM
3.2.3 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến ánh sáng với Tiva C
Hình 3. 4 Tín hiệu kết nối cảm biến ánh sáng và Tiva C
Chân OUT của cảm biến ánh sáng được kết nối với chân PE3 của Tiva C: truyền
tín hiệu từ cảm biến ánh sáng tới Tiva C. Tín hiệu được truyền là dạng analog.
3.2.4 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến nhiệt độ-độ ẩm DHT22 với Tiva C
Hình 3. 5 Tín hiệu kết nối DHT22 và Tiva C
Chân DATA của DHT22 được kết nối với chân PD0 của Tiva C: truyền tín hiệu
từ DHT22 tới Tiva C. Tín hiệu được truyền là dạng analog.
3.2.5 Tín hiệu kết nối giữa cảm biến độ ẩm đất với Tiva C
Hình 3. 6 Tín hiệu kết nối cảm biến độ ẩm đất và Tiva C

TRÌNH PHẦN MỀM
Chân A0 của cảm biến độ ẩm đất được kết nối với chân PE4 của Tiva C: truyền
tín hiệu từ cảm biến độ ẩm đất tới Tiva C. Tín hiệu được truyền là dạng analog.
3.3 SƠ ĐỒ GIẢI THUẬT
3.3.1 Sơ đồ giải thuật toàn hệ thống
Hình 3. 7 Sơ đồ giải thuật toàn hệ thống

TRÌNH PHẦN MỀM
Khi được cấp nguồn, vi điều khiển đọc tín hiệu từ các cảm biến ánh sáng, nhiệt
độ-độ ẩm không khí, độ ẩm đất; đọc tín hiệu từ nút nhấn. Nếu nút nhấn không được
nhấn thì các thông số về ánh sáng, nhiệt độ-độ ẩm không khí, độ ẩm đất, trạng thái
bơm sẽ được hiện lên LCD. Ban đầu bơm nước chưa hoạt động, trạng thái của bơm sẽ
là mức 0, khi có người nhấn nút sẽ kiểm tra trạng thái này, nếu đúng là 0 thì sẽ thực
hiện bật Relay (trạng thái bơm sẽ là mức 1), nếu người dùng nhấn nút thêm lần nữa thì
sẽ thực hiện tắt Relay, và tiếp tục hiển thị các thông số lên LCD. Thực hiện kết nối
ESP, kết nối Wifi và cập nhật dữ liệu lên Thingspeak.
3.3.2 Sơ đồ giải thuật bật/tắt bơm nước tự động
Hình 3. 8 Sơ đồ giải thuật bật/tắt bơm nước tự động

TRÌNH PHẦN MỀM
3.4 TẠO TÀI KHOẢN SERVER LƯU TRỮ DỮ LIỆU
ThingSpeak là một mã nguồn mở cho các ứng dụng của “Internet of Things”. Mã
nguồn này hỗ trợ các API lưu trữ, lấy dữ liệu từ các thiết bị, sản phẩm sử dụng HTTP
qua Internet hoặc thông qua một Local Area Network. Như một HUB đợi các thông tin
cảm biến từ thiết bị và có nhiệm vụ lưu trữ và xử lý dữ liệu, với ThingSpeak, ta có thể
tạo ra các ứng dụng phân tích dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, quản lý dữ liệu một cách đơn
giản.
ThinkSpeak được phát triển bởi ioBridge và được opensource trên GITHUB
https://github.com/iobridge/thingspeak
Trước khi tạo tài khoản ThingSpeak, ta tạo tài khoản MathWorks
https://www.mathworks.com/mwaccount/register?uri=https://www.mathworks.com/
Hình 3. 9 Tạo tài khoản MathWorks

TRÌNH PHẦN MỀM
Sau khi tạo tài khoản MathWorks, ta đăng nhập sang tài khoản ThingSpeak.
Chọn Sign Up để tạo tài khoản:
Hình 3. 10 Đăng nhập ThingSpeak
Sau khi tạo xong tài khoản và đăng nhập thành công thì chọn New Channel để có
kênh mới nhận dữ liệu. Chúng ta có tên, mô tả, và Field 1 – 8 là trường để nhận dữ
liệu, ThingSpeak giới hạn tối đa 8 trường.
Hình 3. 11 Chọn New Channel

TRÌNH PHẦN MỀM
Hình 3. 12 Copy Key trong mục API Keys
Phần quan trọng nhất còn lại là lấy API Key để Read và Write dữ liệu lên, ta
chọn vào thẻ API Keys, sau đó copy lại 2 mục Key chỗ Write/Read API Key đê sử
dụng trong lập trình.
Vào mục Private View hoặc Public View (do người dùng chọn trong mục
Channel), sau đó nhấn chọn Chart Options của mỗi field để chỉnh lại mô tả về field để
biết đâu là biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm,...
Hình 3. 13 Chọn Chart Options của mỗi field

TRÌNH PHẦN MỀM
Hình 3. 14 Mô tả về field

TRÌNH PHẦN MỀM
Kết quả theo dõi được trên thingspeak sẽ có dạng như hình dưới đây.
Hình 3. 15 Kết quả cập nhật dữ liệu lên Thingspeak

TRÌNH PHẦN MỀM
3.5 MẠCH NGUYÊN LÝ
Hình 3. 16 Mạch nguyên lý
3.6 MẠCH IN
Hình 3. 17 Mạch in

TRÌNH PHẦN MỀM
3.7 MẠCH PHẦN CỨNG
Hình 3. 18 Mạch phần cứng
3.8 KẾT QUẢ HIỆN TRÊN LCD
Hình 3. 19 Kết quả hiện trên LCD

TRÌNH PHẦN MỀM
3.9 MỘT SỐ THƯ VIỆN SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH
3.9.1 Thư viện DHT
Hàm khởi tạo cảm biến: DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE)
Hàm bắt đầu đọc dữ liệu: dht.begin()
Hàm đọc giá trị độ ẩm: dht.readHumidity()
Hàm đọc giá trị nhiệt độ C: dht.readTemperature()
Hàm đọc giá trị nhiệt độ F: dht.readTemperature()
3.9.2 Thư viện homephone
Hàm cấu hình chân kết nối: homephone lcd (PD1, PD2, PD3, PE1, PE2)
Hàm khởi tạo LCD: lcd.begin()
Hàm đặt độ tương phản: lcd.setContrast(0X0A)
Xóa màn hình: lcd.clear()
Hiển thị hình bitmap: lcd.drawBitmap(0, 0, 127, 63, ha_lg, black)
Hàm viết một chuỗi ký tự: lcd.ascString(10,10,"THIET BI HO TRO",black)
Hàm hiển thị: lcd.display()
Hàm xuất dữ liệu: lcd.print()
3.9.3 Một số hàm cơ bản khác
Nhập xuất Analog (Analog I/O): analogRead(pin)
Nhập xuất Digital (Digital I/O): digitalWrite(pin, value)
digitalRead(pin)
Hàm xuất dữ liệu ra cổng Serial dưới dạng chuỗi: Serial.println()
3.10 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM
3.10.1 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ, độ ẩm môi trường DHT22
void setup() {
// Khởi tạo cổng serial baud 115200
Serial.begin(115200);
// Bắt đầu đọc dữ liệu
dht.begin();
}

TRÌNH PHẦN MỀM
void loop() {
// Đợi chuyển đổi dữ liệu khoảng
2s delay(2000);
// Đọc giá trị độ ẩm
float h = dht.readHumidity();
// Đọc giá trị nhiệt độ C (mặc định)
float t = dht.readTemperature();
// Đọc giá trị nhiệt độ F(isFahrenheit =
true) float f = dht.readTemperature(true);
}
3.10.2 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến ánh sáng
int getLumen(int anaPin){
int anaValue = 0;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
anaValue += analogRead(anaPin);
delay(50);
}
anaValue = anaValue / 10;
anaValue = map(anaValue, 0, 4095, 0, 100);
return anaValue;
}
3.10.3 Chương trình đọc tín hiệu từ cảm biến độ ẩm đất
int getSoilMoist(){
int i = 0;
int anaValue = 0;
for (i = 0; i < 10; i++) {
anaValue +=
analogRead(SOIL_MOIST_1_PIN); delay(50);
}

TRÌNH PHẦN MỀM
anaValue = anaValue / (i);
anaValue = map(anaValue, 4095, 0, 0, 100);
return anaValue;
}
3.10.4 Chương trình hiển thị dữ liệu lên LCD
void showDataLCD(void){
lcd.setTextColor(black, white);
lcd.setCursor (0, 0);
lcd.print("Nhdo: ");
lcd.print(tempDHT);
lcd.print("oC Doam: ");
lcd.print(humDHT);
lcd.print("% ");
lcd.print("Asag: ");
lcd.print(lumen);
lcd.print("%");
lcd.print(" Amdat: ");
lcd.print(soilMoist);
lcd.print("%");
lcd.print("BomN: ");
lcd.print(pumpWaterStatus);
lcd.print("BomS: ");
lcd.print(pumpPesStatus);
lcd.display();
lcd.display();
}
void printData(void){

TRÌNH PHẦN MỀM
Serial.print("Do am: ");
Serial.print(humDHT);
Serial.print(" %t");
Serial.print("Nhiet do: ");
Serial.print(tempDHT);
Serial.print(" *Ct");
Serial.print("Anh sang: ");
Serial.print(lumen);
Serial.print(" %t");
Serial.print("Do am dat: ");
Serial.print(soilMoist);
Serial.println(" %");
}
3.10.5 Chương trình kiểm tra trạng thái phím nhấn
boolean debounce(int pin){
boolean state;
boolean previousState;
const int debounceDelay = 60;
previousState = digitalRead(pin);
for (int counter = 0; counter < debounceDelay;
counter++){ delay(1);
state = digitalRead(pin);
if (state != previousState){
counter = 0;
previousState = state;
}
}
return state;
}

TRÌNH PHẦN MỀM
3.10.6 Chương trình đọc trạng thái bơm và kiểm tra nút nhấn
void readLocalCmd(){
int digiValue = debounce(PUMPW_ON);
if (!digiValue){
pumpWaterStatus = !pumpWaterStatus;
showDataLCD();
aplyCmd();
updateCmdThingSpeak();
}
digiValue = debounce(PUMPS_ON);
if (!digiValue){
pumpPesStatus = !pumpPesStatus;
showDataLCD();
aplyCmd();
updateCmdThingSpeak();
}
}
//thực hiện điều khiển các bơm
void aplyCmd() {
if (pumpWaterStatus == 0) digitalWrite(PUMPW_PIN, LOW); if
(pumpWaterStatus == 1) digitalWrite(PUMPW_PIN, HIGH); if
(pumpPesStatus == 0) digitalWrite(PUMPS_PIN, LOW); if
(pumpPesStatus == 1) digitalWrite(PUMPS_PIN, HIGH);
}
3.10.7 Chương trình bật/tắt bơm nước tự động
void turnPumpOn(){
digitalWrite(PUMPW_PIN, LOW);
pumpWaterStatus = 1;
showDataLCD();

TRÌNH PHẦN MỀM
delay (timePumpOn * 1000);
digitalWrite(PUMPW_PIN, HIGH);
pumpWaterStatus = 0;
showDataLCD();
}
void autoControlPlantation(){
if (soilMoist < DRY_SOIL && lumen >
DARK_LIGHT){ turnPumpOn();
}
}
3.10.8 Chương trình kết nối ESP8266
//Hàm gửi lệnh AT
int8_t sendATcommand(char* ATcommand, char* expected_answer, unsigned int
timeout) {
uint8_t x = 0, answer = 0;
char response[100];
unsigned long previous;
memset(response, '0', 100); // xóa buffer
delay(100);
while ( Serial1.available() > 0) Serial1.read(); // đọc input
Serial1.println(ATcommand); // Gửi lệnh AT x = 0;
previous = millis();
do {
if (Serial1.available() != 0) {
// Nếu có dữ liệu trong buffer UART, đọc và kiểm tra nó
với expected_answer
response[x] = Serial1.read();
x++;
// Nếu đúng thì trả kết quả answer = 1, thoát hàm

TRÌNH PHẦN MỀM
if (strstr(response, expected_answer) != NULL){
answer = 1;
}
}
}
while ((answer == 0) && ((millis() - previous) <
timeout)); Serial.println(response); // In giá trị nhận được
để debug return answer;
}
//Hàm gửi lệnh AT2 để gửi dữ liệu
int8_t sendATcommand2(char* ATcommand, char* expected_answer1,
char* expected_answer2, unsigned int timeout) {
uint8_t x = 0, answer = 0;
char response[100];
unsigned long previous;
memset(response, '0', 100);
delay(100);
while ( Serial1.available() > 0) Serial1.read(); // Xóa buffer
Serial1.println(ATcommand); // Gửi lệnh AT x = 0;
previous = millis();
do {
// Nếu có dữ liệu từ UART thì đọc và kiểm
tra if (Serial1.available() != 0) {
response[x] = Serial1.read();
x++;
if (strstr(response, expected_answer1) != NULL){
answer = 1;
}
else if (strstr(response, expected_answer2) !=
NULL){ answer = 2;

TRÌNH PHẦN MỀM
}
}
}
while ((answer == 0) && ((millis() - previous) < timeout));
Serial.println(response);
return answer;
}
//Kết nối wifi
void connectWiFi(void){
sendATcommand("AT", "OK", 5000); //Kiểm tra kết nối
sendATcommand("AT+CWMODE=1", "OK", 5000); //Cấu hình chế độ station
sendATcommand("AT+CWJAP="wifi-123","S@h@r@57 "", "OK", 5000);
sendATcommand("AT+CIPMUX=1", "OK", 5000); // Bật chế độ đa kết nối
sendATcommand("AT+CIFSR", "OK", 5000); // Hiển thị ip
Serial.println("ESP8266 Connected");
}
3.10.9 Chương trình kết nối và gửi dữ liệu lên Thingspeak.com
//Kết nối với Thingspeak.com
void startThingSpeakCmd(void){
memset(aux_str, '0', 100);
snprintf(aux_str, sizeof(aux_str), "AT+CIPSTART=1,"TCP","%s",80", IP);
if (sendATcommand2(aux_str, "OK", "ERROR", 20000) == 1){
Serial.println("OK Connected Thingspeak");
}
}
//Gửi data lên channel Thingspeak.com
void sendThingSpeakCmd(void){
memset(aux_str, '0', 100);
sprintf(aux_str, "AT+CIPSEND=1,%d", legth);
if (sendATcommand2(aux_str, ">", "ERROR", 20000) == 1){

TRÌNH PHẦN MỀM
sendATcommand2(cmd, "SEND OK", "ERROR", 10000);
}
}
// Truyền tất cả dữ liệu lên thingspeak.com và đóng kết nối
void updateDataThingSpeak(void){
startThingSpeakCmd();
sprintf(cmd,"%s&field1=%d&field2=%d&field3=%d&field4=%d&field5=%d&
field6=%d", msg, tempDHT, humDHT, lumen, soilMoist, pumpWaterStatus,
pumpPesStatus);
legth = strlen(cmd) + 2; sendThingSpeakCmd();
sendATcommand("AT+CIPCLOSE=1", "OK",
5000);
}
// Cập nhật trạng thái bơm lên thingspeak.com
void updateCmdThingSpeak(void){
digitalWrite(GREEN_LED, HIGH);
for (int i = 0; i < 2; i++) {
startThingSpeakCmd ();
sprintf(cmd,"%s&field1=%d&field2=%d&field3=%d&field4=%d&field5=
%d&field6=%d", msg, tempDHT, humDHT, lumen, soilMoist,
pumpWaterStatus, pumpPesStatus);
legth = strlen(cmd) + 2;
sendThingSpeakCmd();
sendATcommand("AT+CIPCLOSE=1", "OK", 5000);
}
digitalWrite(GREEN_LED, LOW);
}

KẾT LUẬN
KẾT LUẬN
Đề tài đã đạt được những mục tiêu đề ra trong đề tài bao gồm hiển thị dữ liệu về
ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm môi trường, độ ẩm đất, trạng thái bơm bật/tắt lên màn
hình HMI; hoạt động theo chế độ thủ công (người dùng nhấn nút để điều khiển relay
bơm nước/bơm thuốc trừ sâu), hoạt động theo chế độ tự động (điều khiển bơm nước
khi thiếu nước, tắt bơm nước khi đất đã đủ ẩm/cường độ ánh sáng mạnh); kết nối hệ
thống với internet và cập nhật dữ liệu lên cloud.
Về mặt giới hạn: trong khuôn khổ của đề tài vẫn chưa thể căn chỉnh chế độ dinh
dưỡng, đề tài mới chỉ dừng lại ở việc tưới tiêu tự động mà chưa có chức năng điều
khiển tưới tiêu từ xa, thiết kế phần cứng chưa có tính thẩm mỹ cao.
Định hướng phát triển:
Tiếp tục cải tiến thêm các vấn đề trong việc thử nghiệm, lấy số liệu, thông số để
điều khiển, giám sát qua điện thoại,…Tìm hiểu, giải quyết thêm các vấn đề về kinh
phí, phần cứng, dữ liệu, bảo mật,…

TỪ VIẾT TẮT
TỪ VIẾT TẮT
HMI Human Machine Interface
ADC Analog to Digital Converter
SPI Serial Peripheral Bus
UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
PLC Programmable Logic Controller
Rx Receiver
Tx Transmitter
GAP Good Agricultural Practices
IoT Internet of Things
API Application Programming Interface
HTTP HyperText Transfer Protocol (giao thức truyền tải siêu văn bản)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Tiva™ TM4C123GH6PM Microcontroller DATA SHEET.pdf
[2] DHT22 DATA SHEET.pdf
[3] ESP8266 DATA SHEET.pdf
[4] http://arduino.vn
[5] http://www.vuonrausach.com.vn
[6] http://linhkienbachkhoa.com
[7] mona-media.com
[8] http://www.payitforward.edu.vn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP

Similar to ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP (20)

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn

More from lamluanvan.net Viết thuê luận văn (20)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT BỊ HỖ TRỢ NÔNG NGHIỆP