NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ KÍNH THÔNG MINH ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NGUYỄN QUỐC TRUNG – LỚP 60TĐH2

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH NHÀ KÍNH
THƠNG MINH ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT

NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS. NGUYỄN TRỌNG THẮNG

HÀ NỘI – 2023


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

Họ tên sinh viên: Nguyễn Quốc Trung
Lớp: 60TĐH2
Khoa: Điện - Điện tử
1. TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH NHÀ KÍNH THƠNG MINH
ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT
2. CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN:
[1] Ngô Huỳnh Ngọc Khánh, “Arduino UNO R3 là gì,” May 2014. [Trực tuyến]. Available:
/>[2] L. Phan, “Thông tin NodeMCU ESP8266,” 2022. [Trực tuyến]. Available:
/>[3] “Amazon, "IoT là gì",” [Trực tuyến]. Available: />
[4] “Điện tử tương lai ''Chuẩn giao tiếp I2C là gì'',” [Trực tuyến]. Available:
/>[5] Quynh_ADV, “Trung Tâm Công Nghệ ADVANCE CAD. " Khái niệm cơ bản về truyền
thông UART",” 2018. [Trực tuyến]. Available: ".
3. NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN:

Tỷ lệ %

Chương 1: Tổng quan về đề tài

10 %

Chương 2: Cơ sở công nghệ áp dụng trong hệ thống

20 %

Chương 3: Thiết kế và thi cơng mơ hình

50 %

Chương 4: Kết quả thực nghiệm

20 %

4. GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TỪNG PHẦN
Phần
Chương 1

Họ tên Giáo viên hướng dẫn
PGS.TS Nguyễn Trọng Thắng

Chương 2
Chương 3
Chương 4

PGS.TS Nguyễn Trọng Thắng
PGS.TS Nguyễn Trọng Thắng
PGS.TS Nguyễn Trọng Thắng
i


5. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP/ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Ngày ….. tháng …. năm 20…
Trưởng Bộ môn

Giáo viên hướng dẫn chính

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp Đồ án tốt nghiệp/ Luận văn tốt nghiệp cho Hội đồng tốt
nghiệp ngày ........ tháng ........ năm 20.......
Sinh viên làm Đồ án tốt nghiệp

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nhiệm vụ Đồ án tốt nghiệp/ Luận văn tốt nghiệp đã được Hội đồng tốt nghiệp của Khoa
thông qua ngày ..... tháng ...... năm .......
Chủ tịch Hội đồng
(Ký và ghi rõ họ tên)

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là Đồ án tốt nghiệp của bản thân tác giả. Các kết quả trong
Đồ án tốt nghiệp này là trung thực, và không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới
bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích
dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.
Tác giả ĐATN

Nguyễn Quốc Trung

iii


LỜI CẢM ƠN
Quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp là giai đoạn vô cùng quan trọng của mỗi sinh viên.
Đồ án lần này đã góp phần giúp em củng cố thêm kinh nghiệm cũng như kiến thức để
sẵn sàng, tự tin trong công việc sau này.
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi các Quý
thầy cô trong khoa Điện – Điện tử đã luôn quan tâm và dạy cho em những kiến thức
trong thời gian học tại trường.
Đặc biệt, em xin chân trọng cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Trọng Thắng đã tận tình

hướng dẫn chỉ bảo để em hồn thành đồ án này. Kính chúc thầy thật nhiều sức khỏe và
ngày càng thành công hơn nữa trên con đường sự nghiệp trồng người.
Tuy nhiên trong q trình hồn thiện đề tài em vẫn cịn những thiếu sót khi tìm hiểu,
trình bày. Rất mong được sự quan tâm, góp ý của các thầy/cô giảng viên bộ môn để đề
tài của em được hoàn chỉnh và đầy đủ hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn đến tất cả mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ em
trong thời gian qua.

iv


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ .............. xii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................. xiii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ........................................................................1
1.1 Đặt vấn đề ..............................................................................................................1
1.2 Nội dung nghiên cứu .............................................................................................1
1.3 Mục tiêu đề tài .......................................................................................................2
1.4 Các kiểu nhà kính nơng nghiệp trong thực tế ........................................................2
1.4.1 Mơ hình nhà kính mái hở cố định một bên ......................................................2
1.4.2 Mơ hình nhà kính mái hở cố định hai bên .......................................................3
1.4.3 Mơ hình nhà kính kiểu cánh bướm ..................................................................4
1.4.4 Mơ hình nhà kính trồng rau mini cho gia đình ................................................5
1.4.5 Mơ hình nhà kính mái vịm ..............................................................................6
1.4.6 Mơ hình nhà kính trồng nấm ...........................................................................6
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CƠNG NGHỆ ÁP DỤNG TRONG HỆ THỐNG .........................8
2.1 Arduino ..................................................................................................................8
2.1.1 Giới thiệu về Arduino UNO R3 .......................................................................8

2.1.2 Lịch sử ra đời .................................................................................................12
2.1.3 Một số loại Arduino trên thị trường...............................................................13
2.1.4 Ứng dụng của Arduino ..................................................................................15
2.2 ESP8266 ..............................................................................................................16
2.2.1 Giới thiệu về ESP8266 ..................................................................................16
2.2.2 Ứng dụng của ESP8266 .................................................................................19
2.3. Công nghệ IOT ...................................................................................................20
v


2.3.1 Giới thiệu về công nghệ IOT .........................................................................20
2.3.2 Ứng dụng IOT ................................................................................................21
2.4 Giao thức truyền thông và công nghệ..................................................................21
2.4.1 Các chuẩn giao tiếp ........................................................................................21
2.4.1.1 Giao tiếp I2C ...........................................................................................21
2.4.1.2 Giao tiếp UART ......................................................................................23
2.4.2 Phần mềm và ngơn ngữ lập trình ...................................................................25
2.4.2.1 Arduino IDE ............................................................................................25
2.4.2.2 Blynk .......................................................................................................26
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH...................................................32
3.1 Tính tốn thiết kế .................................................................................................32
3.1.1 Khối xử lý trung tâm ......................................................................................32
3.1.2 Khối cảm biến ................................................................................................32
3.1.2.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ..........................................................32
3.1.2.2 Cảm biến đất ............................................................................................33
3.1.2.3 Cảm biến cường độ ánh sáng Lux BH1750 ............................................34
3.1.3 Khối truyền thơng ..........................................................................................34
3.1.4 Khối chấp hành ..............................................................................................35
3.1.4.1 Màn hình LCD 16x2 ...............................................................................35
3.1.4.2 Module L298 ...........................................................................................35

3.1.4.3 Module Relay ..........................................................................................36
3.1.4.4 Máy bơm 12V..........................................................................................37
3.1.4.5 Quạt thơng gió .........................................................................................38
3.1.4.6 Động cơ giảm tốc ....................................................................................39
3.1.4.7 Cơng tắc hành trình .................................................................................40
vi


3.1.4.8 Đèn led 220V...........................................................................................40
3.1.4.9 Nút nhấn ..................................................................................................41
3.1.5 Khối nguồn ....................................................................................................42
3.1.5.1 Nguồn tổ ong 12V 5A .............................................................................42
3.1.5.2 Mạch Giảm Áp DC 3A LM2596HVS.....................................................43
3.1.6 Hệ thống cơ khí ..............................................................................................44
3.1.6.1 Trục cardan 2 khớp..................................................................................44
3.1.6.2 Pulley vòng bi ..........................................................................................44
3.1.6.3 Pulley trục................................................................................................44
3.1.6.4 Dây curoa ................................................................................................45
3.1.6.5 Trục thép..................................................................................................45
3.1.6.6 Ống nhựa .................................................................................................46
3.1.6.7 Ống nước PE 8mm ..................................................................................46
3.1.6.8 Béc phun sương .......................................................................................47
3.1.6.9 Rọ lọc phun sương...................................................................................47
3.1.6.10 Cầu đấu dây điện ...................................................................................48
3.1.6.11 Hộp nhựa ...............................................................................................48
3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ......................................................................49
3.3 Thiết kế sơ đồ khối ..............................................................................................50
3.4 Lưu đồ thuật toán .................................................................................................51
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...................................................................53
4.1 Kết quả đạt được ..................................................................................................53

4.2 Kết quả mơ hình ..................................................................................................53
4.3 Kết quả thực nghiệm............................................................................................55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................57
vii


1. Kết Luận ................................................................................................................57
2. Kiến nghị ...............................................................................................................57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................58

viii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1 Nhà kính mái hở cố định một bên ...................................................................2
Hình 1. 2 Nhà kính mái hở cố định hai bên.....................................................................3
Hình 1. 3 Nhà kính kiểu cánh bướm ...............................................................................4
Hình 1. 4 Nhà kính mini cho gia đình .............................................................................5
Hình 1. 5 Nhà kính mái vịm ...........................................................................................6
Hình 1. 6 Nhà kính trồng nấm .........................................................................................7
Hình 2. 1 Arduino UNO R3 ............................................................................................8
Hình 2. 2 Vi điều khiển của Arduino ..............................................................................8
Hình 2. 3 Các chân vào ra của Arduino.........................................................................10
Hình 2. 4 Arduino IDE ..................................................................................................12
Hình 2. 5 Xe điều khiển sử dụng Arduino.....................................................................15
Hình 2. 6 Máy in 3D sử dụng Arduino ..........................................................................16
Hình 2. 7 NodeMCU ESP8266 .....................................................................................16
Hình 2. 8 Sơ đồ chân NodeMCU ESP8266 ..................................................................18
Hình 2. 9 Lập trình ESP8266 trên Arduino IDE ...........................................................19
Hình 2. 10 Dự án giám sát nhiệt độ độ ẩm bằng app Blynk sử dụng ESP8266 ............19

Hình 2. 11 Dự án hiển thị thời gian thực bằng màn hình OLED sử dụng ESP8266.....20
Hình 2. 12 Cơng nghệ IOT ............................................................................................20
Hình 2. 13 Ứng dụng của IOT với đời sống ..................................................................21
Hình 2. 14 Cơ cấu I2C ...................................................................................................22
Hình 2. 15 Cách thức hoạt động của giao thức I2C ......................................................23
Hình 2. 16 Giao tiếp UART ..........................................................................................24
Hình 2. 17 Cách thức hoạt động của giao tiếp UART ..................................................24
Hình 2. 18 Arduino IDE ................................................................................................25
Hình 2. 19 Chức năng Arduino IDE ..............................................................................26
Hình 2. 20 Logo Blynk ..................................................................................................27
Hình 2. 21 Download tại App Store ..............................................................................29
Hình 2. 22 Download tại Google Play...........................................................................29
Hình 2. 23 Đăng phập vào app blynk ............................................................................29
Hình 2. 24 Thêm widget vào project .............................................................................30
Hình 2. 25 Cấu hình cho widget ....................................................................................31
Hình 3. 1 Arduino UNO R3 ..........................................................................................32
Hình 3. 2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ................................................................33
Hình 3. 3 Cảm biến đất ..................................................................................................33
Hình 3. 4 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 ..........................................................34
Hình 3. 5 NodeMCU ESP8266 .....................................................................................34
Hình 3. 6 Màn hình LCD 16x2 kèm I2C .......................................................................35
Hình 3. 7 Module L298 .................................................................................................36
ix


Hình 3. 8 Module relay đơn và module relay đơi..........................................................37
Hình 3. 9 Máy bơm........................................................................................................38
Hình 3. 10 Quạt thơng gió .............................................................................................38
Hình 3. 11 Động cơ giảm tốc ........................................................................................39
Hình 3. 12 Cơng tắc hành trình .....................................................................................40

Hình 3. 13 Led thanh .....................................................................................................40
Hình 3. 14 Nút nhấn ......................................................................................................41
Hình 3. 15 Nguồn tổ ong 12V 5A .................................................................................42
Hình 3. 16 Mạch giảm áp ..............................................................................................43
Hình 3. 17 Trục Cardan 2 khớp .....................................................................................44
Hình 3. 18 Bulley vịng bi .............................................................................................44
Hình 3. 19 Bulley trục ...................................................................................................45
Hình 3. 20 Dây curoa ....................................................................................................45
Hình 3. 21 Trục thép ......................................................................................................46
Hình 3. 22 Ống nhựa .....................................................................................................46
Hình 3. 23 Ống nước .....................................................................................................47
Hình 3. 24 Bộ béc phun sương đế giữa và cuối ............................................................47
Hình 3. 25 Rọ lọc phun sương .......................................................................................48
Hình 3. 26 Cầu đấu khối ................................................................................................48
Hình 3. 27 Hộp nhựa .....................................................................................................49
Hình 3. 28 Sơ đồ khối ....................................................................................................50
Hình 3. 29 Sơ đồ đi dây mạch điện của hệ thống ..........................................................51
Hình 3. 30 Lưu đồ thuật tốn.........................................................................................52
Hình 4. 1 Tủ điện của hệ thống .....................................................................................53
Hình 4. 2 Mơ hình nhà kính...........................................................................................54
Hình 4. 3 Hệ thống mái rèm khi đóng ...........................................................................54
Hình 4. 4 Hệ thống mái rèm khi mở ..............................................................................55
Hình 4. 5 Màn hình LCD hiển thị..................................................................................55
Hình 4. 6 Màn hình hiển thị và điều khiển trên ứng dụng Blynk ..................................56

x


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Thông số của Arduino UNO R3 .....................................................................9

Bảng 2. 2 Các loại Arduino trên thị trường ...................................................................13
Bảng 2. 3 Tác dụng của các chân trong NodeMCU ......................................................18

xi


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH CÁC THUẬT NGỮ

LCD

Liquid Crystal Display (Màn hình tinh thể lỏng)

I2C

Inter – Integrated Circuit (Giao tiếp nối tiếp đồng bộ)

UART

Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (Giao tiếp nối tiếp không
đồng bộ)

IoT

Internet of Things (Mạng lưới vạn vật kết nối Internet)

DHT11 Temperature Humidity Sensor (Cảm biến nhiệt độ độ ẩm)
WiFi

Wireless Fidelity (Mạng không dây cục bộ)

LED

Light – Emitting Diode (Diode phát quang)

xii


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới nông nghiệp công nghệ cao đã khơng cịn là thứ đáng xa lạ, nhưng
tại Việt Nam nó vẫn cịn khá mới mẻ. Tuy mới mẻ là vậy nông nghiệp công nghệ cao
vẫn nhận được rất nhiều sự quan tâm từ nhà nước và các doanh nghiệp sản xuất vì các
ưu thế mang lại so với nơng nghiệp truyền thống.
Tại Việt Nam có thể thấy tại các vùng chun canh nơng nghiệp có rất nhiều những khu
nhà kính trồng rau, hoa và trái cây rộng lớn. Đây là mơ hình làm nơng nghiệp sạch,
mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với các hộ sản xuất nông nghiệp ở nhiều địa phương
trong cả nước .Với mục đích tạo ra các sản phẩm nơng nghiệp với chất lượng, thỏa mãn
nhu cầu ngày càng cao của xã hội cũng như đảm bảo sự phát triển nông nghiệp bền vững
của nước nhà. Ứng dụng công nghệ cao vào mơ hình nhà kính chúng ta có thể kiểm soát
từ xa được các chức năng như ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm đất với một giá thành phù hợp.
Là một sinh viên của chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa, sau thời gian
học tập và rèn luyện tại trường Đại học Thủy Lợi nhờ được sự giảng dạy tận tình của
các thầy cơ cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em đã lựa chọn đề tài tốt nghiệp “
Nghiên cứu và thiết kế mơ hình nhà kính thơng minh ứng dụng cơng nghệ IoT”.
Em rất mong đề tài có thể góp một phần nhỏ vào sự phát triển của nền nông nghiệp của
nước nhà. Cuối cùng em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của thầy cơ và các bạn
để sản phẩm được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

xiii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Tại Việt Nam, với hơn 70% dân số làm nông nghiệp, ngành nơng nghiệp đóng vai trị
vơ cùng quan trọng đối với nền kinh tế và xã hội. Chính phủ đang đẩy mạnh chương
trình tái cơ cấu tồn diện ngành nơng nghiệp trong bối cảnh nông nghiệp Việt Nam đang
đứng trước ngã rẽ của cả cơ hội và thách thức.
Hệ thống nhà kính áp dụng trong nơng nghiệp đã khơng cịn quá xa lạ, nhưng hệ thống
nhà kính này đang chỉ sử dụng ở mức độ đơn giản như đo nhiệt độ, độ ẩm và điều tiết
qua hệ thống quạt thông gió một cách bán tự động. Với nâng cấp hệ thống nhà kính
thơng minh có thể áp dụng cơng nghệ tưới phun nước, thơng gió, đóng mở rèm che nắng,
bật tắt đèn chiếu sáng một cách hoàn toàn tự động. Và khi ứng dụng công nghệ IoT vào
hệ thống chúng ta có thể theo dõi, điều khiển nhà kính từ xa.
Đối với người nông dân, khi áp dụng hệ thống nhà kính thơng minh giống như một giải
pháp mới khơng chỉ giúp cây trồng nâng cao năng suất mà có thể giúp cho q trình
giám sát, chăm sóc cây trồng tốt hơn, giảm sức người thủ công. Trong môi trường nhà
kính cây trồng sẽ tránh được các loại sâu bọ gây bệnh, thay đổi thời tiết thất thường do
toàn bộ nhà kính đều được phủ kín và che chắn cẩn thận. Cùng với những trang thiết bị
và các kiểu nhà kính thơng minh khác nhau sẽ phù hợp với từng loại cây trồng, mục đích
sử dụng khác nhau. Ngồi ra chi phí đầu tư ban đầu khơng q cao, song lại mang đến
nhiều lợi ích, giúp thu hồi vốn nhanh, dễ dàng trong việc tái đầu tư phát triển mô hình.
Tuy vậy việc xây dựng q nhiều nhà kính sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường như
làm tăng nhiệt độ môi trường xung quanh tạo ra hiệu ứng nhà kính, làm ảnh hưởng đến
chất lượng đất và gây ơ nhiễm nguồn nước.
1.2 Nội dung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: “Mơ hình nhà kính thơng minh ứng dụng cơng nghệ IoT” sẽ phải
thực hiện các nội dung như sau:
• Nghiên cứu các mơ hình nhà kính thơng dụng.
• Nghiên cứu công nghệ IoT, các chuẩn giao tiếp và phần mềm.
1

• Tính tốn, lựa chọn và thiết kế mạch phần cứng cho mơ hình.
• Thi cơng phần cứng, thử nghiệm và điều chỉnh phần cứng thiết bị
• So sánh đánh giá các thơng số với mơ hình thực tế.
1.3 Mục tiêu đề tài
Đề tài này thiết kế, chế tạo một mơ hình nhà kính ứng dụng cơng nghệ IoT. Hệ thống
gồm khối cảm biến, khối hiển thị, khối chấp hành, khối truyền thơng và khối xử lý trung
tâm.
• Đo và giám sát các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ ẩm đất và cường độ ánh sáng.
• Hiển thị các thơng số lên màn hình LCD 1602.
• Tự động căn cứ vào các thông số từ cảm biến để tự động điều khiển các thiết bị.
• Sử dụng vi điều khiển Arduino UNO R3, ESP8266.
• Kết nối, theo dõi và điều khiển từ xa qua ứng dụng Blynk.
1.4 Các kiểu nhà kính nơng nghiệp trong thực tế
1.4.1 Mơ hình nhà kính mái hở cố định một bên
Mơ hình nhà kính mái vòm lệch hở cố định 1 bên, là một trong số chọn lựa cho những
nhà bà con nông dân và doanh nghiệp cần duy trì khơng khí trồng trọt năng suất cao,
sản xuất lợi nhuận với giá thành giảm [1].

Hình 1. 1 Nhà kính mái hở cố định một bên
2


Mái có tính nhơ lên theo dạng cung trịn lệch, giữa phần lệch của 2 cung trịn là cửa
thơng gió, giúp giảm chiều dài và rộng bị nung nóng và làm phân tầng khơng khí trong
nhà kính, nhờ đó tăng được kết quả làm mát vào mùa hè, kiểm soát hay sự ngưng tụ của
hơi nước.
Đặc điểm thiết kế này sẽ có khả năng kết nối liên hồn với các dạng nhà kính khác. chia
thành một hế thống liên hồn hầu hết qui mô, chiều dài và rộng trồng trọt mênh mơng.

Khi xây dựng nhà kính dạng này người trồng trọt cần phải chú tới hướng gió. Kết dán
trực tiếp giữa các thanh vòm, cột và máng xối bằng co nối cầu kỳ chữ Y và L chia thành
một kết cấu chắc chắn; có khả năng chịu chuyển vận tốt, việc lắp đặt được chóng vánh
và may mắn.
Trên máng xối có lồng ghép nẹp cài sóng giúp cho cơng việc gắn kết lại giữa màng phủ
nilon với máng xối được tất tả và hiệu quả hơn, quan trọng hơn không nên để lớp nước
mưa lọt vào nhà kính.
1.4.2 Mơ hình nhà kính mái hở cố định hai bên
Mơ hình nhà kính Mái vịm lệch hở giữ chặt 2 bên cũng giống như cấu trúc mái hở giữ
chặt một bên, chỉ khác ở chỗ các loại này có cửa thơng gió đơi. là một chọn lựa hồn
hảo cho những nhà bà con nông dân và doanh nghiệp cần duy nhất không gian trồng trọt
năng suất cao, sản xuất lợi nhuận với giá thành hạ [1].

Hình 1. 2 Nhà kính mái hở cố định hai bên
3


Mái có tính nhơ lên theo dạng cung trịn, trên đỉnh mái có 2 cửa thơng gió giữ chặt, giúp
giảm diện tích bị nung nóng và làm cho phân tầng bầu khơng gian trong ngơi nhà kính,
nhờ đó tăng được kết quả làm cho mát vào mùa nắng nóng, kiểm soát giỏi sự ngưng tụ
của hơi nước. Đặc điểm xây cất này có khả năng kết dính liên hồn với các dạng nhà
kính khác. chia thành một hế thống liên hồn tất thảy qui mơ, kích thước trồng trọt bao
la. Kết nối thẳng trực tiếp giữa các thanh vòm, cột và máng xối bằng co nối cầu kỳ chữ
Y và L phân thành một cấu tạo chắc chắn; sẽ có khả năng chịu chuyển vận tốt, việc lắp
đặt được lập cập và dễ dàng. Trên máng xối có lồng ghép nẹp cài sóng giúp cho cơng
việc nối lại giữa màng phủ nilon với máng xối được vội vã và hiệu quả hơn, cần thiết
hơn không được để nước mưa lọt vào nhà kính.
1.4.3 Mơ hình nhà kính kiểu cánh bướm
Nhà kính mái mở nách kiểu cánh bướm được xây dựng giành cho các nhà trồng trọt nhu
muốn việc canh tác chứa tính chun mơn hóa, các trang bị nhà kính với các cơng nghệ

tiến bộ nhất sẽ có thể được kết nối lại, phần mềm trong mơ hình nhà kính mở nách kiểu
cánh bướm này [1].

Hình 1. 3 Nhà kính kiểu cánh bướm
4


Về cấu trúc, nhà kính mở nách kiểu cánh bướm, cơ bản khơng khác gì với kiểu nhà kính
mái hở giữ chặt một bên và 2 bên, có điểm khác lạ ở chỗ nhà kính cần dùng cơng nghệ
mái nhà kính đóng mở được mà khơng đủ sự linh hoạt của một nhà kính đích thực. Đây
chính là điểm vượt trội với các mơ hình nhà kính khác, nhà kính sẽ có khả năng thơng
khí cho hoa màu một cách thiên nhiên, hoặc tạo mơi trường khí hậu cưỡng bách trong
điều kiện thời tiết sự khác biệt, nhờ vậy cây cối được sinh trưởng trong điều kiện thuận
lợi nhất.
Dựa trên thiết kế tuyệt hảo về bầu không gian hữu dụng, lắp đặt thuận lợi và chất lượng
độ bền cao, cấu trúc nhà kính mái hở nách kiểu cánh bướm cho phép người trồng lắp
đặt các hệ thống tự động che mát, làm cho tối, tưới tiêu…. Hoặc rất có thể lắp đặt hệ
điều hành màng cuốn hông với thi công lạ mắt, dễ điều khiển, tiết kiệm thời gian, phát
huy tốt nhất cơng năng vốn có của phịng kính. Mơ hình nhà kính này cũng có thể xây
đắp theo sở thích về cây cối – từ các cây gầy và vừa đến những cây béo hoặc cây leo
cao, khác lạ cho mong muốn trồng trọt những các loại cây trồng giá trị kinh tế cao.
1.4.4 Mơ hình nhà kính trồng rau mini cho gia đình

Hình 1. 4 Nhà kính mini cho gia đình

5


Nhà kính trồng rau sạch được thi cơng cho các người thương yêu trồng rau, hoa trong
khuôn viên nhà ở của mỗi hộ gia đình. Kiểu này được xây dựng để lắp đặt dễ dàng.

Chỉ cần có chuẩn bị một chiều dài và rộng một góc sân, tốt một góc sân vườn trong nhà
của quý khách là quý khách sẽ có khả năng có được một nhà kính trồng rau sạch, trồng
hoa,…mà q khách u thích [1].
1.4.5 Mơ hình nhà kính mái vịm
Cấu trúc nhà kính mái vịm sóng khng vịm bằng thép hộp hình chữ I có tính chịu lực
cao. Thiết kế kín đáo dính nối mái vịm với nhau theo hình sóng tiết kiệm được chi tiêu,
tận dụng cao nhất không gian trồng trọt, khác lạ xây đắp này phục vụ cho các mặt phẳng
dốc, tuyệt ruộng bậc thang. Hàng cột cách nhau 3 mét giúp tiết kiệm tiêu phí và thời
gian tồn tại đối chiếu sấp xỉ cách 1m2 của những nhà kính thơng thường nhưng bà con
nơng dân đang làm cho bây giờ [1].

Hình 1. 5 Nhà kính mái vịm

Khơng khác gì với các mơ hình nhà kính khác, nhà kính mái vịm sóng này có không
gian rộng để lắp thêm các khuông giàn bên trong giúp gia cố độ vững ở trong nhà kính
và tăng tài năng kiến tạo thêm hệ điều hành mành cắt nắng, trang bị hệ thống phun tưới
nông nghiệp điều khiển thời tiết nhà kính. Bên cạnh đó, cấu trúc này cũng được thiết kế
để loại trừ sự ngưng tụ hơi nước trên mái.
1.4.6 Mơ hình nhà kính trồng nấm
Kết hợp những quy định xây đắp của những dạng nhà kính trên, loại nhà kính này cịn
tính tốn tới mơi trường đặc biệt của việc sinh trưởng loại nấm, Việc xây dừng mơ hình
6


nhà kính trồng nấm bảo đảm được những hưởng thụ trồng theo kiểu: Trồng nấm một số
loại treo, trồng nấm một số loại xếp hình chữ A và trồng nấm thiên nhiên [1].

Hình 1. 6 Nhà kính trồng nấm

7

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG TRONG HỆ THỐNG
2.1 Arduino
2.1.1 Giới thiệu về Arduino UNO R3
Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới
chính là dịng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3).
[2]

Hình 2. 1 Arduino UNO R3

Vi điều khiển

Hình 2. 2 Vi điều khiển của Arduino

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168,
ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED
nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và
hiển thị lên màn hình LCD,…
8


Một vài thông số của Arduino UNO R3
Bảng 2. 1 Thông số của Arduino UNO R3
Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash
của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho
bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu.
2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi lập
trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM. Tuy
vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm.
Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.

9


1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây
giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây
mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.
Năng lượng và các chân năng lượng [2]
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài
với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp nguồn bằng
pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn
vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO.
GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết
bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của
nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân
này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn khơng được lấy nguồn 5V từ chân này
để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.
RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc
chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Các cổng vào/ra

Hình 2. 3 Các chân vào ra của Arduino
10


Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức
điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có

các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì
các điện trở này khơng được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX)
dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này.
Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không
cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân giải
8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói một
cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay
vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.
Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các chức năng
thơng thường, 4 chân này cịn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các
thiết bị khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút Reset,
bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân này
được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 →
210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn
có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp
điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong
khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với
các thiết bị khác.
Lập trình cho Arduino
11