HE THONG iot UNG DUNG GATEWAY

No.1 Vo Van Ngan Street, Thu Duc Dist., HCMC, VN
Tel: +84 8 37221223, Fax: +84 8 38960640

HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG IOT
PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP
ỨNG DỤNG GATEWAY

GVHD: PGS.TS. Võ Viết Cường
SVTH: 1. Lê Phú Quý
2. Phạm Văn Phúc

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

20342041
20342042


Nội Dung
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

1. Tổng quan

2. Cơ sở lý thuyết

Gồm
Gồm có
có 55 nội
nội

3. Phân tích, thiết kế cho hệ thống

dung
dung

4. Kết luận

5. Mơ hình thực tế

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


1.Tổng quan nông nghiệp
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Đặt vấn đề

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Giải pháp

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Mục tiêu của đề tài
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION



Nghiên cứu, phân tích và thiết kế một hệ thống IoT có khả năng:

•

Giám sát, nhiệt độ, độ ẩm (thơng qua các cảm biến),

•

Giám sát được giá trị pH, EC, nhiệt độ trong dung dịch,

•

So sánh các dữ liệu do các cảm biến gửi về và có thể thực hiện thao tác thủ công thông qua App android.

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


2. Cơ sở lý thuyết
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Internet of Things (IOT) là gì?

Ứng dụng IOT trong nơng nghiệp

Cơng nghệ Lora và ứng dụng của Lora trong nông nghiệp

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

Internet of Things - (IoT)
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

•

Internet của vạn vật

•

IoT là 1 hệ thống mạng lưới các thiết bị kết nối
Internet có thể thu thập và trao đổi dữ liệu

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Ứng dụng IOT trong nông nghiệp
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

•
•

Góp phần tạo nên một mơi trường sản xuất năng động, khoa học
Giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang lại hiệu quả kinh tế
cao

•

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

Cải thiện tốc độ và thích nghi với điều kiện thời tiết


Cơng nghệ Lora
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

•

Được viết tắt của Long Range Radio

•

là một cơng nghệ khơng dây được phát triển để cho phép truyền tốc độ
dữ liệu thấp trên một khoảng cách lớn

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Ứng dụng của Lora trong nông nghiệp
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

•
•
•

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

Giúp truyền tải dữ liệu với khoảng cách xa
Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khi truyền/nhận dữ liệu
Mở rộng bán kính gateway từ đó giảm thiểu được chi phí khi lắp đặt.

3.Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Thiết kế hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION
+3.3v

+3.3v

CÔNG SUẤT

U1

GND

1
S1

VBAT
NRST
BOOT0

I/O1
10
RX0

11
TX0
12
ST_CHARGER 13
BAT_LV 14
SCK1
15
MISO1 16
MOSI1 17
NSS1
29
EN_BAT_LV
30
I/O2
31
I/O3
32
use_adapter 33
SWDIO 34
SWCLK 37
38

Node

I/O4

2
3
4

1
Y1
32.768kHz

PC13-TAMPER-RTC
PC14-OSC32_IN
PC15-OSC32_OUT

RESET
NSS
SCK
MOSI
MISO
DIO3
DIO4
DIO0
DIO1
DIO2

R4

1k

3

1

4

2

3

J1

R6
10k

GND_24v

1
2
3
4
5
6

1
2
3
4
5
6

RFM95W-868S2
GND

GND

+3.3v

XH_2.54_6
GND

SW1

OPTO817

1
Mosfet_N

R5
1k

OPTO817

J2

9
1
8
10

+24v

4

2

SMA_connector

ANT
GND
GND@1
GND@2

R7
1k

U5

R8

GND_24v

10k
+24v

1

4

2

3

SW2

OPTO817
NSS1

SCK1
R9
10K

MOSI1 MISO1 DIO01

20p
C4

R10
10K

R11
10K

R12
10K

GND_24v

GND_24v

D2
DIODE

R13
10K
+3.3v

2

R14 1k

2
20p

GND
OUT2

STM32L051C8T6

U4
1

OUT1

7

10k

GND

U6
1

4

2

3

+3.3v

2
Mosfet_N

R15
1k

OPTO817

GND

GND

A

Y2
8MHz

+3.3v

13

3_3V
DIO5

C2

8
23
35
47

VSSA
VSS
VSS
VSS

15p

RESET16
NSS1 5
SCK1 4
MOSI1 3
MISO1 2
11
12
DIO0114
15
16

DIO01
RESET1
LED_STATUS
OUT3
OUT2
OUT1
I2C1_SCL

I2C1_SDA
SW3
SW4
SPI2_SCK
SPI2_NSS
SW1
SW2
SPI2_MISO
SPI2_MOSI

5
6

PD0_OSC_IN
PD1_OSC_OUT

C3

GND

+3.3v

1

15p

18
19
20
39

40
41
42
43
45
46
21
22
25
26
27
28

PB0
PB1
PB2
PB3
PB4
PB5
PB6
PB7
PB8
PB9
PB10
PB11
PB12
PB13
PB14
PB15

R2
1k

U2

R3

C

C1

D1
DIODE

LORA RA02
U3

PA0_WKUP
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PA8
PA9
PA10
PA11
PA12

PA13
PA14
PA15

+3.3v

A

1
7
44

2

+24v

C

Sơ đồ nguyên lý

9
24
36
48

VDDA
VDD
VDD
VDD

R1
1K

R17

R18
10k

1

10k

R16
1k

U7

4

2

SW3

3
OPTO817

KHỐI NGUỒN

+5v

GND_24v

GND_24v
A

D3

+3.3v

DIODE

+24v
+3.3v

C
D4
DIODE

1

U10
VDD
GND
STAT

VBAT
PROG

3

3

R28
100k
R29

R30
10k

GND GND

+3.3v
R21 1k

4

NC

OUT3

1

U9

C6
1uf

2

3

GND

GND

GND

GND

GND

GND

+5v
GND

Vin
GND

R31
1k

3

+5v

4

Vo

use_adapter

GND_24v

GND

+5v

J4
1
2
3
4
5
6

10k

GND

1

4

2

3

GND

R23
10k

P1
1
2
3
4
5
6

1
2
3
4

1K

1
2
3
4

+3.3v
GND
I/O1

+3.3v
SPI2_MOSI
SPI2_MISO

SPI2_SCK
SPI2_NSS
GND

SENSOR1
R35
10k

GND

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

J8
1
2
3
4

1
2
3
4

SENSOR2

1
3
5

2

4
6

Header 3X2
P2

GND
SWCLK
SWDIO
+3.3v
I2C1_SDA
I2C1_SCL
GND

LED_STATUS

R32
GND
470

1
2
3
NAP CODE
J6
1
2

1
2

led status

+3.3v
TX0
RX0
GND

SW4

OPTO817
GND_24v

1k

J5

R33
10k
R34

led 0603

C

GND_24v

D5

R19
1k

U8

R20

TEMINAL_5.08_4

SENSOR3
+24v
GND_24v

2
4

0V

B2405S_2W
C9
104

1
3

Header 2X2

A

JACK DC

GND

P3

P4

J7
1
2

4
3
2
1

GND_24v

+5v

1
2

J3

BUS

+24v

1
2

3
Mosfet_N

R22

4
3
2
1

C7
1uf

EN_BAT_LV

C8
104

+24v

4

Q2
Transistor_NPN

1K

GND

5

OUT

BT1
BH-18650-PC

N

C5
4.7uf

ST_CHARGER

IN
EN
GND

OPTO817

P

BAT_LV

R26
1k

R25
6.8K

U11

AP2112

R24
100k

+5v
R27
10k

1
3
2

Q1
Mosfet_P

5

MCP73831
GND

2

A

4
2
1

GND

C

I/O2
I/O3
I/O4


Thiết kế hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Board mạch Node thực tế

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Thiết kế hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Board mạch Node thực tế

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Thiết kế hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

KHỐI KHỐI ĐIỀU KHIỂN VÀ MODULE LORA
+3.3v2

U2

Sơ đồ nguyên lý

VDDA
VDD
VDD
VDD

+3.3v1
BAT3volt
EN_ESP

ESP_IO6
ESP_IO7
ESP_IO8

20
21
22

ESP_IO9
17
ESP_IO10 18
19
1

2

25

24
26
29
14
16

S2
SD_CS
GND

U1
EN

3V3

2

GND

+3.3V1

1
7
GND 44

R1
RXD0/GPIO3
TXD0/GPIO1
GPIO39
GPIO36

GPIO6
GPIO7
GPIO8

LED1

GPIO9
GPIO10
GPIO11
GPIO0
GPIO2
GPIO4
GPIO5
GPIO12
GPIO13

S1

RX0
TX0
NSS1
SCK1
MISO1
MOSI1
EN_ESP
BT1
BT2
BT3
LED2

SWDIO
SWCLK

7
6
9
8
12
11
10
37
36
33
31
30
23
13

GND
led_lcd

c1815
Q1
R3

SD_MOSI

1k

SD_MISO

SD_CLK

GND
C1

1

GPIO35
GPIO34
GPIO33
GPIO32
GPIO27
GPIO26
GPIO25
GPIO23
GPIO22
GPIO21
GPIO19
GPIO18
GPIO15
GPIO14

1K

5
4

1

34

35

2

Gateway

3

RX0
TX0

PC13-TAMPER-RTC
PC14-OSC32_IN
PC15-OSC32_OUT

C3

PD0_OSC_IN
PD1_OSC_OUT

18
19
20
39
40
41
42
43
45
46

21
22
25
26
27
28

RESET1
NSS1
SCK1
MOSI1
MISO1

DIO01
RESET1
GND
RS
EN_LCD
D4
D5
D6
D7

5
6
8
23
35
47

4

RESET

15
12
14
13

+
R?

15p
GND

VSSA
VSS
VSS
VSS

GND

ESP32-WROVER

5 DIO01
6
7
8
10
11

DI00
DI01
DI02
DI03
DI04
DI05

NSS
SCK
MOSI
MISO

LS?
Buzzer

GND

3

3.3V
RESET2

C2

NSS2
SCK2
MOSI2
MISO2

20p
C4
20p

4

RESET

15
12
14
13

5 DIO02
6
7
8
10
11

DI00
DI01
DI02
DI03
DI04
DI05

NSS
SCK
MOSI

MISO

GND

NÚT NHẤN CẢM ỨNG

J3

BUS CẮM

J4

1
2
3
4
5

C9
104

D2
led 0603

D3
led 0603

1
2
3

4
5
6

VR1
10K

RS
GND
EN_LCD

GND

1
2
3
4
5
6

D4
D5
D6
D7
+5v
led_lcd

BUS LCD 2
ESP_IO6
ESP_IO7

ESP_IO8
ESP_IO9
ESP_IO10

5
4
3
2
1

C10
22uf

GND
+5v

J6

P2

A

1

C

D1
led 0603

A

VOUT

C

VIN

ADJ/GND
C8
10uf AMS1117-3.3

2

A

A

C7
104

D4

+3.3v1

U5
3

470

1

2

P3
TX0
RX0
GND

BUS MO RONG ESP

led 0603

C

TEMINAL_5.08_2

R12
470

1
2
3
4
5
6

BUS LCD 1
BT1
BT2
BT3

BUS NUT NHAN
GND

C

+5v

1
2

R11
470

103

R13
J7

R10
470

+3.3v1
5
4
3
2
1

5
4

3
2
1

GND

+5v
1
2
3
4
5
6

1
2
3
4
5
J5

BUS NUT NHAN
C5

KHỐI NGUỒN

J2

RA-02_LORA
GND

10uf
C6

SMA_connector

1
2
9
16

GND
GND
GND
GND

GND

STM32F103C8T6

GND

GND

+3.3v3
U4

GND

Y2

8MHz

J1

RA-02_LORA

Q?
c1815

1k

SMA_connector

1
2
9
16

GND
GND
GND
GND

+5v

NSS2
RESET2
DIO02
SCK2
MISO2

MOSI2

2

2
3
4

PB0
PB1
PB2
PB3
PB4
PB5
PB6
PB7
PB8
PB9
PB10
PB11
PB12
PB13
PB14
PB15

3

3.3V

2

EP
GND
GND
GND

Y1
32.768kHz

PA0_WKUP
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PA8
PA9
PA10
PA11
PA12
PA13
PA14
PA15

U3

1

15p
39
1
15
38

10
11
12
13
14
15
16
17
29
30
31
32
33
34
37
38

VBAT
NRST
BOOT0

+3.3v1
9
24

36
48

R?

1
3
5

SWCLK
SWDIO
GND

2
4
6

BUS NAP CODE
470

+3.3V1
LED1

4
2

1
Q

V SS

VSS

VDD
3

LPM B
6

I

1p

J8
1
2
3

1
2
3

R?

LED_STATUS
GND

470
LED2

P1

GND
VSS
DAT3
DAT2
DAT1
DAT0
CMD

C17

CLK
CD

1p

VDD

6

GND

2
1
8
7
3

SD_CS

5

9

SD_CLK

4

+3.3v1

MicroSD_card

*2
cam ung

GND

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

1

C21
22uf

1

C20
103

1

1

*1
cam ung
GND

5

1p

2

1

ADJ/GND
C19
10uf AMS1117-3.3

U8
TTP223_

C16

1

VOUT

VSS
VSS

C15

+3.3v3

1

C18
103

VIN

4
2

3

3

GND
U10

GND

C14
22uf

LPM B
6

A

GND

C13
104

I

1

3

ADJ/GND
C12
10uf AMS1117-3.3

LPM B
6

C11
104
D5
SS24

I

FUSE_1206

2

VDD

VOUT

U7
TTP223_

Q

VIN

1

U9

5

3

VSS
VSS

2

4
2

R14

C

Jack DC

1

VDD

1
3
2

U6
TTP223_

Q

+3.3v2
J9

1

GND

GND

5

GND

GND

*3

cam ung

SD_MISO
SD_MOSI

R6
10K

R7
10K

R8
10K

R9
10K


Thiết kế hệ thống
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Board mạch gateway thực tế

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Lưu đồ gải thuật Gateway
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING

Lưu đồ giải thuật Node
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Firebase Server
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Server lưu trữ của
google

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Giao diện người dùng
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Giao diện đăng nhập và giám sát các thông số
môi trường.

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Giao diện người dùng
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Giao diện điều khiển thủ công

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


Giao diện người dùng
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

Giao diện điều khiển tự động

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


4.Kết luận
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

- Giám sát được giá trị nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, ánh sáng, từ môi trường xung quanh.

- Giám sát được giá trị pH, EC, nhiệt độ trong dung dịch.
- Dữ liệu được thu thập và gửi lên cơ sở dữ liệu Firebase.
- Giao diện ứng dụng đáp ứng đủ nhu cầu cơ bản về sử dụng thiết bị của người dùng.
- Các cảm biến hoạt động khá ổn định.
- Toàn bộ hệ thống chạy tương đối ổn định, đạt được kết quả ban đầu đề ra.

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


5.Mơ hình thực tế
HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

DEMO

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING


HCMC UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION

FACULTY OF ELECTRICAL AND ELECTRONIC ENGINEERING