(Đồ án hcmute) hệ thống giám sát hồ nuôi tôm dùng arduino

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM
DÙNG ARDUINO

GVHD: ThS. TRƯƠNG NGỌC ANH
SVTH: DƯƠNG HOÀNG LONG
MSSV: 12141124
SVTH: NGUYỄN ĐỨC CHIẾN
MSSV: 12141024

SKL 0 0 4 5 4 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2016

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬTRUYỀN THÔNG

ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TƠM
DÙNG ARDUINO

GVHD: ThS.Trương Ngọc Anh
SVTH: Dương Hồng Long
MSSV: 12141124
SVTH: Nguyễn Đức Chiến
MSSV: 12141024

Tp. Hồ Chí Minh –07/2016

do an


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI
TÔM DÙNG ARDUINO
GVHD: ThS.Trương Ngọc Anh

SVTH: Dương Hoàng Long
MSSV: 12141124
SVTH: Nguyễn Đức Chiến
MSSV: 12141024

Tp. Hồ Chí Minh – 07/2016

do an


TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 15 tháng 7 năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chun ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:

Dương Hồng Long
Nguyễn Đức Chiến
Kỹ thuật Điện - Điện tử
Đại học chính quy

2012

MSSV: 12141124
MSSV: 12141024
Mã ngành: 01
Mã hệ:
1
Lớp:
12141DT2

I. TÊN ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG GIÁM SÁT HỒ NUÔI TÔM DÙNG ARDUINO
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
(ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…) .............................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
2. Nội dung thực hiện:
(ghi những nội dung chính cần thực hiện như trong phần tổng quan) .......................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
15/03/2016
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2016
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. Trương Ngọc Anh

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng sao chép từ tài
liệu hay cơng trình đã có trước đó.

Người thực hiện đề tài
Dương Hồng Long
Nguyễn Đức Chiến

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

Chương 1:

GIỚI THIỆU YÊU CẦU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
1.1 GIỚI THIỆU
Ví dụ với đề tài đồng hồ số
- Chức năng của đồng hồ: dùng để xem thông tin về thời gian giờ phút giây, ngày tháng năm, dùng để
quản lý về thời gian ví dụ như tính cước điện thoại: căn cứ vào thời gian để biết cuộc gọi vào thời
điểm nào, dùng để điều khiển như báo chng giờ học,
- Có bao nhiêu loại đồng hồ: đồng hồ cơ, đồng hồ điện tử, ưu điểm, khuyết điểm …
- Chọn đồng hồ điện tử để làm đề tài nghiên cứu hay muốn thiết kế để phục vụ cho mục đích nào đó.

- Khi trình bày một vấn đề dựa vào 1 tài liệu nào đó như sách, giáo trình, bài báo, đồ án tốt nghiệp thì
cần phải trích dẫn. Ví dụ như viết, đề tài sử dụng mạch đếm bất đồng bộ cho việc tính tốn thiết kế
đồng hồ số [2].

1.2 GIỚI HẠN
-

Nêu các thơng số cho đồng hồ ví dụ do điều kiện kinh tế tôi chỉ thiết kế đồng hồ hiển thị giờ phút
giây trên 6 led 7 đoạn, sử nguồn pin hoặc điện từ lưới 220V, kích thước led để quyết định khoảng
cách quan sát. Có mấy nút để chỉnh thời gian, khi mất điện thì đồng hồ có hoạt động khơng?

2

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

Chương 2:

THIẾT KẾ (HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI)
2.1. GIỚI THIỆU (TĨM TẮT)
Tóm tắt lại các u cầu để dẫn dắt đến mục II.

2.2. THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI (HOẶC KHẢO SÁT SƠ ĐỒ KHỐI)
Ví dụ: Theo u cầu của đề tài thì nhóm chúng tơi tiến hành thiết kế sơ đồ khối của mạch đếm sản
phẩm như hình 2-1:

KHỐI TẠO
XUNG KHI

PHÁT HIỆN
SẢN PHẨM

KHỐI ĐẾM

KHỐI
GIẢI MÃ

KHỐI
HIỂN
THỊ

RESET

KHỐI
NGUỒN

KHỐI
SO
SÁNH

KHỐI CÀI
ĐẶT SỐ
ĐẾM BẰNG
SWITCH
Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch đếm sản phẩm.
Chức năng từng khối:
 Khối nguồn: có chức năng cấp nguồn cho toàn bộ mạch để hoạt động.
 Khối tạo xung khi phát hiện có sản phẩm: có chức năng tạo 1 xung khi có 1 sản phẩm đi qua.
 Khối đếm: có chức năng đếm xung và phạm vi đếm từ 000 đến 999.

 Khối giải mã: có chức năng giải mã số xung đếm được từ kối đếm sang mã 7 đoạn.
 Khối hiển thị: có chức hiển thị kết quả đếm dạng số thập phân.
 Khối cài đặt sơ đếm bằng switch: có chức năng cài đặt giới hạn số sản phẩm đếm theo yêu cầu.
 Khối so sánh: có chứa năng so sánh giá trị đếm với giá trị cài đặt để reset lại mạch đếm.
3

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

2.2.1

THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

a.
KHỐI HIỂN THỊ:
Led 7 đoạn có chức năng hiển thị số thập phân cho biết kết quả sau khi xử lý, trong mạch đếm sản phẩm sẽ
cho biết kết quả đếm là số lượng sản phẩm.
Có 2 loại led 7 đoạn là anode chung và cathode chung.
Led 7 đoạn có kí hiệu, sơ đồ chân như hình sau:

Hình 2.2. Kí hiệu và hình ảnh led 7 đoạn.
Led 7 đoạn có cấu tạo là các led đơn được sắp xếp theo vị trí để khi sáng hoặc tắt tạo thành 1 số thập phân từ
0 đến 9.
Dòng cho mỗi đoạn từ 5 đếm 15 mA và điện áp cho các led nhỏ là 2V.
Nhóm tiến hành chọn led loại anode chung.
b. KHỐI GIẢI MÃ
Do đã chọn led anode chung nên phần này chọn IC giải mã anode chung là vi mạch 74LS247.
Vi mạch 74LS247 có chức năng giải mã số BCD sang mã 7 đoạn để điều khiển led 7 đoạn sáng số thập phân,

điều khiển led 7 đoạn loại anode chung, IC có sơ đồ chân như hình 2-3.

Hình 2.3. Sơ đồ chân IC giải mã số BCD sang 7 đoạn 74LS247.
4

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ
Chức năng các tín hiệu của IC:
 IC có 4 ngõ vào “DCBA” để nhận số BCD cần giải mã.
 IC có 7 ngõ ra “f, g, e, d, c, b, a” dùng điều khiển led 7 anode chung.
 IC cịn có các tín hiệu điều khiển kiểm tra đèn “LAMP TEST - LT”, tín hiệu xóa số không vô nghĩa
vào (RB) và ra (RBO).
Bảng 2.1. Bảng trạng thái hoạt động của IC74LS247

Giải thích hoạt động của IC giải mã 74LS247:
Trạng thái giải mã: từ trạng thái số 0 đến trạng thái thứ 15 là hoạt động giải mã bình thường cho 16 trạng
thái.


16 trạng thái này gồm có 10 trạng thái từ 0 đến 9 – gọi là giải mã số BCD, 10 trạng thái này led hiển
thị đúng số thập phân từ 0 đến 9 – xem hình 6.
 6 trạng thái cịn lại từ 10 đến 15 (từ 1010B đến 1111B) thì led cũng giải mã nhưng khơng đúng theo
số hex – xem hình 6.
Trạng thái LT: nếu tín hiệu này ở mức ‘0’ và RBO ở mức ‘1’ thì led sẽ sáng số 8.
Trạng thái BI: nếu tín hiệu này ở mức ‘0’ thì led sẽ tắt.
Trạng thái RBI: nếu tín hiệu này ở mức ‘0’, 4 ngõ vào số BCD ở “0000”, LT ở mức ‘1’ thì led tắt – có chức
năng xóa số 0 vơ nghĩa.
Hình 2.4 là ảnh giải mã điều khiển led 7 đoạn sáng:

5

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

Hình 2.4. Hình ảnh điều khiển led 7 đoạn và hình ảnh led 7 đoạn.
c.
d.
e.

KHỐI ĐẾM
…
KHỐI XỬ LÝ:
Chức năng
Lựa chọn:
Các thông tin lien quan đến vi xử lý

f.

KHỐI NGUỒN
Có bao nhiêu linh kiện dùng nguồn 5V, 12V, 9V.. quyết định thiết kế đúng nguồn như nêu.
Tính tổng dòng cho từng nguồn: …. Quyết định cho IC ổn áp 100mA, 500mA hay 1A hay 5A.

g.

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHO TỒN MẠCH
Giải thích tóm gọn cho sơ đồ ngun lý.

2.2.2
a.
b.
c.
d.

LƯU ĐỒ VÀ CHƯƠNG TRÌNH (NẾU DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN VÀ
PHẢI VIẾT THEO ĐÚNG CHUẨN)
GIỚI THIỆU YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN
LƯU ĐỒ: CHO BIẾT TRÌNH TỰ ĐIỀU KHIỂN
CHƯƠNG TRÌNH
GIẢI THÍCH CÁC LỆNH SỬ DỤNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH.

6

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

Chương 3:

THI CƠNG MẠCH
3.1 VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
Giới thiệu phần mềm vẽ, cách vẽ, cách kiểm tra lỗi, …
Lập danh sách linh kiện:

3.2 VẼ PCB
Giới thiệu các yêu cầu về đường nguồn, đường tín hiệu, cách kiểm tra,

in mã số sinh viên, ngày tháng năm.

3.3 GIA CÔNG MẠCH VÀ LẮP RÁP KIỂM TRA MẠCH
Danh sách linh kiện cho mạch, lắp ráp, kiểm tra
Các lỗi xảy ra, cách hiệu chỉnh, các thông cần đo, kiểm tra trong q trình thi cơng.
Phương trình sử dụng để tính tốn điện áp trên Led như sau:
(3.1)

VLed  VCC  VR

7

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

Chương 4:

KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN





Kết luận mạch hoạt động như thế nào
Hướng phát triển: đề tài mạch đếm sản phẩm chỉ có chức năng đếm lên thì hướng phát triển có thể
thêm 1 switch để có thể lựa chọn đếm lên hoặc đếm xuống, có thể cài đặt giới hạn giá trị đếm, ....
Tài liệu tham khảo, trang web tham khảo

Nội dung khoảng từ 15 đến 30 trang.
Header ghi “đồ án môn học 1 hoặc 2 – tên đồ án”
Footer ghi “họ và tên sinh viên”

8

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

TÀI LỆU THAM KHẢO
[1]
Tên tác giả, “tên tài liệu”, tên của nhà xuất bản, năm
[2]
Nguyen Dinh Phu, Nguyen Truong Duy, “Giáo Trình: Kỹ Thuật Số”, Xuất bản ĐH Quốc Gia,
Tp.HCM, 2013.

9

do an


Hướng dẫn làm đồ án môn học 1 và 2 – NGUYỄN ĐÌNH PHÚ

PHỤ LỤC
P1.

DATASHEET
Kèm theo những datasheet của IC hay những tài liệu phổ biến khác

10

do an


LỜI CẢM ƠN
Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trương Ngọc Anh_ Giảng viên bộ môn
điện tử công nghiệp, cùng lời cám ơn sâu sắc đến khoa điện – điện tử đã giúp đỡ tạo điều
kiện để hoàn thành tốt đề tài.
Em chân thành cảm ơn thầy Trương Ngọc Anh đã góp ý và chia sẻ nhiều kinh
nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài.
Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo
những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài.
Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 12141DT2 đã chia sẻ trao đổi kiến
thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến cha mẹ,…
Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài
Dương Hoàng Long
Nguyễn Đức Chiến

do an


MỤC LỤC
Trang bìa .................................................................................................................... i
Nhiệm vụ đồ án ......................................................................................................... ii
Lịch trình ................................................................................................................. iii

Cam đoan ................................................................................................................. iv
Lời cảm ơn ................................................................................................................ v
Mục lục .................................................................................................................... vi
Liệt kê hình vẽ ......................................................................................................... ix
Liệt kê bảng vẽ ......................................................................................................... xi
Tóm tắt .................................................................................................................... xii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề....................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu ......................................................................................................... 1
1.3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.4. Giới hạn .......................................................................................................... 2
1.5. Bố cục ............................................................................................................ 2

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................. 3
2.1 Quy trình giám sát hồ ni tơm ....................................................................... 3
2.1.1 Quy trình ni tơm ....................................................................................... 3
2.1.2 Mơ tả quy trình giám sát hồ nuôi tôm ........................................................... 5
2.2 Giới thiệu phần cứng ....................................................................................... 5
2.2.1 Mođun cảm biến pH E201-C và cảm biến nhiệt độ DS18B20 ...................... 5
2.2.2 Mođun cảm biến dòng hiệu ứng Hall ACS712 .......................................... 12
2.2.3 Driver hiển thị VGA .................................................................................. 14
2.2.4 Arduino Ethernet Shield ............................................................................ 18
2.2.5 Mođun Realtime DS1307 ........................................................................... 21
2.2.6 Mođun Sim800L ........................................................................................ 24
2.2.7 LCD16x2 ................................................................................................... 25
2.2.8 Bo Arduino Mega 2560 ............................................................................. 29
2.3 Giới thiệu về website Thingspeak.................................................................. 38

do an

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ. ............................................... 41
3.1 Giới thiệu....................................................................................................... 41
3.2 Tính tốn và thiết kế hệ thống ........................................................................ 41
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ....................................................................... 41
3.2.2 Tính tốn và thiết kế mạch .......................................................................... 43
3.2.3 Sơ đồ ngun lý của tồn mạch ................................................................... 51

CHƯƠNG 4. THI CƠNG HỆ THỐNG ..................................................... 52
4.1 Giới thiệu. ...................................................................................................... 52
4.2 Thi công hệ thống............................................................................................ 52
4.2.1 Thi công bo mạch ......................................................................................... 52
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ....................................................................................... 56
4.3 Đóng gói và thi cơng mơ hình ......................................................................... 59
4.3.1 Đóng gói bộ điều khiển ................................................................................ 59
4.3.2 Thi cơng mơ hình ......................................................................................... 63
4.4 Lập trình hệ thống ........................................................................................... 66
4.4.1 Lưu đồ giải thuật .......................................................................................... 66
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ........................................................... 76
4.5 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác ......................................................... 80

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................. 81
5.1 Kết quả............................................................................................................ 81
5.1.1 Cảm biến ...................................................................................................... 81
5.1.2 Bộ vi điều khiển ........................................................................................... 83
5.1.3 Mơ đun Sim800L ......................................................................................... 84
5.1.4 Hiển thị màn hình VGA................................................................................ 84
5.1.5 Mơ hình hồ ni tơm .................................................................................... 84
5.1.6 Kết quả thống kê .......................................................................................... 85

5.2 Nhận xét .......................................................................................................... 86
5.3 Đánh giá .......................................................................................................... 86

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. .......................... 87
6.1 Kết luận .......................................................................................................... 87
6.2 Hướng phát triển ............................................................................................. 88
ii

do an


TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

..........................................................................................................

iii

do an


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1: Cải tạo và xử lý hồ ni tơm ...................................................................... 3
Hình 2.2: Theo dõi q trình phát triển của tơm ......................................................... 4
Hình 2.3: Module cảm biến pH và cảm biến nhiệt độ DS18B20 ................................ 6
Hình 2.4: Giá trị pH theo nồng độ ion

và

.................................................... 7

Hình 2.5: Biểu đồ thay đổi độ phân giải cảm biến pH theo nhiệt độ ........................... 8
Hình 2.6: Cảm biến nhiệt độ DS18B20 ...................................................................... 9
Hình 2.7: Tổ chức bộ nhớ ROM của cảm biến DS18B20 .......................................... 10
Hình 2.8: Cảm biến dịng hiệu ứng Hall..................................................................... 12
Hình 2.9: Mạch ngun lý của cảm biến dịng Hall.................................................... 13
Hình 2.10: IC Atmega328P ....................................................................................... 14
Hình 2.11: Cổng VGA DB15..................................................................................... 15
Hình 2.12: Tạo màu từ ba màu cơ bản ....................................................................... 17
Hình 2.13: Cách quét màn hình theo xung đồng bộ.................................................... 18
Hình 2.14: Ethernet Shield Arduino ........................................................................... 19
Hình 2.15: Hai chế độ kết nối theo giao thức TCP/IP................................................. 20
Hình 2.16: Giao tiếp giữa IC W5100 và vi điều khiển ............................................... 21
Hình 2.17: Module Realtime DS1307 ........................................................................ 22
Hình 2.18: Tổ chức thanh ghi theo thời gian .............................................................. 23
Hình 2.19: Module Sim800L ..................................................................................... 24
Hình 2.20: LCD 16x2 ................................................................................................ 26
Hình 2.21: Board Arduino Mega 2560 ....................................................................... 29
Hình 2.22: Giao diện SPI ........................................................................................... 31
Hình 2.23: Truyền dữ liệu SPI ................................................................................... 32
Hình 2.24: Mức điện áp Logic ................................................................................... 33
Hình 2.25: Mạng I2C với nhiều thiết bị và 2 điện trở kéo lên SDA,SCL .................... 34
Hình 2.26: Giản đồ xung chuẩn one-wire .................................................................. 36
Hình 2.27: Sơ đồ kết nối one-wire ............................................................................. 37
Hình 2.28: Sơ đồ kết nối mode song song .................................................................. 37
Hình 2.29: Kết nối Thingspeak .................................................................................. 38

Hình 2.30: Mạng các đồ vật kết nối ........................................................................... 39
Hình 2.31: Mơ hình IOT ............................................................................................ 39

do an


Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ................................................................................... 42
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối module cảm biến pH ............................................................ 45
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối module cảm biến nhiệt độ DS18B20 .................................... 47
Hình 3.4: Sơ đồ kết nối module cảm biến dịng ACS712 ........................................... 49
Hình 3.5: Khối điều khiển động cơ ............................................................................ 50
Hình 3.6: Khối nguồn LM2576-5V, LM2576 ADJ .................................................... 51
Hình 4.1: Sơ đồ mạch in lớp trên ............................................................................... 54
Hình 4.2: Sơ đồ mạch in lớp dưới .............................................................................. 55
Hình 4.3: Sơ đồ bố trí linh kiện ................................................................................. 56
Hình 4.4: Mạch thi cơng khối nguồn.......................................................................... 57
Hình 4.5: Vị trí các module trong board tổng ............................................................. 58
Hình 4.6: Mở hộp bảo vệ board trung tâm ................................................................. 59
Hình 4.7: Mặt trên hộp điều khiển ............................................................................. 60
Hình 4.8: Mặt bên phía trước hộp điều khiển ............................................................. 61
Hình 4.9: Mặt bên bên phải hộp điều khiển ............................................................... 61
Hình 4.10: Mặt bên phía sau hộp điều khiển .............................................................. 62
Hình 4.11: Mặt bên bên trái hộp điều khiển ............................................................... 63
Hình 4.12: Mơ hình cánh quạt hồ ni tơm ............................................................... 64
Hình 4.13: Hộp điều khiển trung tâm và mơ hình quạt ............................................... 64
Hình 4.14: Lưu đồ giải thuật bo xử lý trung tâm ........................................................ 66
Hình 4.15: Lưu đồ giải thuật đo thời gian thực .......................................................... 67
Hình 4.16: Lưu đồ giải thuật đọc nhiệt độ từ DS18B20 ............................................. 68
Hình 4.17: Lưu đồ giải thuật đọc giá trị pH ............................................................... 69
Hình 4.18: Lưu đồ giải thuật đọc cảm biến dịng ACS712 ......................................... 70

Hình 4.19: Lưu đồ giải thuật hàm kiểm tra sự cố ....................................................... 71
Hình 4.20: Lưu đồ giải thuật hàm xử lý sự cố ............................................................ 73
Hình 4.21: Lưu đồ giải thuật hàm xử lý sự cố (tt) ...................................................... 74
Hình 4.22: Lưu đồ giải thuật hàm xử lý sự cố (tt) ...................................................... 75
Hình 4.23: Giao diện Arduino IDE ............................................................................ 77
Hình 4.24: Kết nối cáp mạng và cáp VGA ................................................................. 80
Hình 4.25: Mạch hoạt động ....................................................................................... 81
Hình 4.26: Kết nối cảm biến ACS712 và động cơ...................................................... 81
Hình 4.27: Các nút nhấn của hộp điều khiển trung tâm .............................................. 82

ii

do an


Hình 5.1: Giá trịnh pH=6 với thuốc thử ..................................................................... 83
Hình 5.2: Giá trị pH=6.02 với đầu pH probe .............................................................. 83
Hình 5.3: Giá trị pH=8 với thuốc thử ......................................................................... 84
Hình 5.4: Giá trị pH=8.17 với đầu pH probe .............................................................. 84
Hình 5.5: Giá trị nước do cảm biến DS18B20 đọc ..................................................... 85
Hình 5.6: Giá trị pH và nhiệt độ upload lên thingspeak để lưu trữ.............................. 85
Hình 5.7: Giá trị pH và nhiệt độ được lưu trữ dưới dạng file Excel ............................ 86
Hình 5.8: Hiển thị màn hình VGA ............................................................................. 87

iii

do an


LIỆT KÊ BẢNG

Bảng ....................................................................................................................... Trang
Bảng 2.1: Chức năng của từng chân module cảm biến Logo pH V2.0 ....................... 7
Bảng 2.2: Các lệnh liên quan bộ nhớ ROM và lệnh chức năng cảm biến DS18B20 ... 11
Bảng 2.3: Chức năng chân cảm biến ASC712............................................................ 13
Bảng 2.4: Độ phân giải theo dòng điện tối đa của cảm biến ASC712 ......................... 14
Bảng 2.5: Chức năng các chân cổng DB15 ................................................................ 15
Bảng 2.6: Các hàm sử dụng trong giao tiếp Shield Ethernet....................................... 20
Bảng 2.7: Chức năng các chân IC DS1307 ................................................................ 22
Bảng 2.8: Các lệnh AT cơ bản trong Sim800L .......................................................... 25
Bảng 2.9: Chức năng từng chân LCD 16x2 ............................................................... 26
Bảng 2.10: Các lệnh điều khiển LCD 16x2 ................................................................ 27
Bảng 3.1: So sánh giữa cảm biến pH loại E-201-C và pH Meter Pro ......................... 44
Bảng 3.2: So sánh giữa cảm biến nhiệt độ DS18B20 và LM35 .................................. 46
Bảng 3.3: So sánh giữa cảm biến dòng ACS712 và HALL YHDC ............................ 48
Bảng 3.4: Dòng tiêu thụ lớn nhất dùng nguồn 5V ...................................................... 50
Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện ............................................................................. 52
Bảng 4.2: Các vùng của Arduino IDE và ý nghĩa....................................................... 77
Bảng 5.1: Kết quả so sánh nhiệt độ và độ pH của thiết bị .......................................... 86

do an


TĨM TẮT
Đề tài xây dựng mơ hình giám sát thơng số pH và nhiệt độ trong hồ nuôi tôm,
các thông số được liên tục đưa lên lưu trữ trên trang web Thingspeak.com để lưu trữ
để người ở xa có thể xem liên tục thơng qua máy tính hoặc smartphone, khi các thông
số bất thường hệ thống sẽ gửi tin nhắn hoặc thực hiện cuộc gọi đến số điện thoại của
chủ sở hữu cũng như phát tín hiệu báo động kịp thời. Hệ thống tích hợp điều khiển
quạt nước theo thời gian thực, tất cả thơng số có thể được xem thơng qua màn hình
VGA hoặc một màn hình LCD tích hợp cùng hệ thống.

do an


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, nghề nuôi tôm dần trở thành một nghề thay thế cho

nông nghiệp trồng lúa nước khi diện tích đất bị xâm nhập mặn tăng ở các vùng đồng
bằng sông Cửu Long. Nghề nuôi tôm mang lại lợi ích thiết thực, tăng nguồn thu nhập
cho nông dân. Việc chuyển đổi cơ cấu sang nuôi tôm mang lại nguồn thu lớn cho nông
dân cũng như ngoại tệ cho xuất khẩu thủy sản ở nước ta.
Nhưng khi sản xuất càng phát triển, điều kiện cho sản xuất ngày càng khó hơn, do
việc đầu tư ồ ạt cho nuôi tôm dẫn đến ngườn nước bị ô nhiễm, việc sản xuất gặp khó
khăn. Nhười ni tơm giờ đây khơng thể tự do lấy nước từ các con sông lớn vào nuôi
được nữa mà phải xử lý ô nhiễm và phải thường xuyên theo dõi tình hình tơm, tình
hình nước trong hồ ni.
Cùng với đó là sự phát triển của cơng nghệ thơng tin, đặc biệt là internet, các
trang mạng xã hội lần lượt ra đời. Hầu hết, các ứng dụng của con người ngày nay đều
có liên quan ít nhiều đến internet. Từ những thiết bị di động thông minh đến các vật
dụng nhỏ nhất trong nhà đều được kết nối internet. Chính vì lẽ đó, u cầu đặt ra là
xây dựng cơ cấu giám sát nuôi tôm linh hoạt hơn, giúp trong q trình ni, hồ ni
ln được theo dõi thường xuyên theo thời gian, và cảnh báo ngay khi có sự cố khi có
những yếu tố bất thường xảy ra. Nắm bắt được điều đó, nhóm xây dựng hệ thống giám
sát hồ nuôi tôm.

1.2.

MỤC TIÊU
Đề tài hướng đến xây dựng hệ thống giám sát liên tục thông số nhiệt độ và pH

của hồ nuôi tôm, truyền dữ liệu để lưu trữ trên Internet, cảnh báo cho người nuôi tôm
kịp thời các vấn đề bất thường của hồ nuôi tôm thông qua tin nhắn và cuộc gọi điện
thoai, đồng thời hệ thống điều khiển động cơ quạt theo thời gian thực,,, hiển thị thơng
số đó lên màn hình LCD và màn hình chuẩn VGA.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

do an

1


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Đề tài nghiên cứu xoay quanh q trình giám sát hồ ni tơm trong suốt q trình

ni, giám sát thơng số hồ ni và lưu trữ dữ liệu lại trên website cũng như thông báo
khi có sự cố bất thường.
 NỘI DUNG 1: Thu thập, upload và lưu trữ dữ liệu giám sát hồ nuôi tôm.
 NỘI DUNG 2: Tự động điều khiển động cơ theo thời gian thực.
 NỘI DUNG 3: Tự động đưa ra các cảnh báo tại chỗ cũng như cảnh báo từ xa
thông qua thực hiện cuộc gọi cũng như tin nhắn SMS cho chủ sở hữu.
 NỘI DUNG 4: Thiết kế mơ hình.

 NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện.
 NỘI DUNG 6: Đề ra các biện pháp cải tiến.

1.4.

GIỚI HẠN
Đề tài giới hạn ở những mục như sau:

 Đề tài chỉ xây dựng mơ hình giám sát thông số pH và nhiệt độ trong hồ
nuôi tôm.
 Số thiết bị điều khiển tối đa qua relay chỉ là 4.
 Giám sát thiết bị dừng lại ở 2 thiết bị thông qua sử dụng 2 cảm biến Hall.
 Mạch giới hạn ở việc upload dữ liệu chỉ sử dụng dây mạng và code chưa mở
rộng cho chức năng wifi hay dùng sim.
 Mạch trung tâm được giám sát trong nhà và khơng dùng cho ngồi trời.

1.5.

BỐ CỤC

 Chương 1: TổngQuan
 Chương2: CơSởLýThuyết
 Chương3: ThiếtKếvàTínhTóan
 Chương4: Thi Cơng Hệ Thống
 Chương 5: KếtQuả, NhậnXétvàĐánhGiá
 Chương6: KếtLuậnvàHướngPhátTriển

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

2