Đồ án xây dựng hệ thống đo độ ẩm đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BẠC LIÊU
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TIỂU LUẬN

TÊN ĐỀ TÀI:

ĐO ĐỘ ẨM ĐẤT
Nhóm thực hiện
Nhóm 4

Mã Sinh viên

Nguyễn Thành Quận
Lê Trọng Nguyễn
Nguyễn Trọng Nguyễn
Trần Hoàng Nhân

207480201025
207480201017
207480201018
207480201020

Giảng viên hướng dẫn

ThS. Tơ Khánh Tồn

HỌC KỲ I, 2023-2024

NHĨM 4

1


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
NHÓM 4

2


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. NỘI DUNG ......................................................................................................................... 1

1.1

Lý do chọn đề tài. ............................................................................................................. 1

1.2

Mục tiêu cần đạt được. ..................................................................................................... 1

1.3

Hướng giải quyết. ............................................................................................................. 1

1.3.1 Về lý thuyết. ................................................................................................................... 1
1.3.2 Về chương trình. ............................................................................................................. 1
1.3.3 Các linh kiện thiết bị cần thiết. ....................................................................................... 2
1.3.4 Tiến Hành Thực Hiện. .................................................................................................... 2
CHƯƠNG 2. THỰC HIỆN .............................................................................................................. 4

2.1

Thiết bị DEMO. .....................................................................................................4

2.2

Hình ảnh đấu dây. ..................................................................................................7

2.3

Sơ đồ nối ................................................................................................................9

2.4

Code bài làm. .......................................................................................................13

CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN........................................................................................................................ 15

NHÓM 4

3

CHƯƠNG 1. NỘI DUNG
1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Đề tài về độ ẩm đất thực sự là một lựa chọn hấp dẫn. Trước hết, nó ảnh hưởng đến
hiệu suất nơng nghiệp, một khía cạnh quan trọng của đời sống hàng ngày và kinh tế của
chúng ta. Nghiên cứu về cách độ ẩm đất ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng có
thể cung cấp thơng tin q giá giúp nơng dân tối ưu hóa sản xuất và quản lý tài nguyên
đất đai một cách bền vững.
Ngoài ra, độ ẩm đất cũng đóng vai trị quan trọng trong việc duy trì sinh quyển và
đa dạng sinh học. Việc hiểu rõ về tác động của sự thay đổi độ ẩm đất đối với hệ sinh
thái có thể giúp chúng ta đề xuất các biện pháp bảo vệ môi trường hiệu quả.
Cuối cùng, đề tài này có thể mở ra nhiều cơ hội cho ứng dụng công nghệ và giải
pháp sáng tạo để theo dõi và quản lý độ ẩm đất. Điều này có thể hỗ trợ cộng đồng nơng
dân và nhà nghiên cứu trong việc phát triển các phương pháp quản lý thơng minh và
hiệu quả. Vì thế nhóm chúng em quyết định chọn đề tài đo độ ẩm đất.
1.2 MỤC TIÊU CẦN ĐẠT ĐƯỢC.
Đánh giá ảnh hưởng của độ ẩm đất đối với năng suất nông nghiệp: Nghiên cứu về
cách độ ẩm đất ảnh hưởng đến cây trồng cụ thể và đưa ra khuyến nghị để tối ưu hóa sản
xuất nơng nghiệp.
Xây dựng mơ hình dự đốn độ ẩm đất: Phát triển một mơ hình có khả năng dự đốn
trạng thái độ ẩm đất dựa trên các biến số như thời tiết, kiểu đất, và hoạt động nông nghiệp.
Đề xuất biện pháp quản lý độ ẩm đất: Dựa trên nghiên cứu của bạn, đề xuất các biện
pháp cụ thể để quản lý độ ẩm đất một cách bền vững và hiệu quả.
1.3 HƯỚNG GIẢI QUYẾT.
1.3.1 Về lý thuyết.
⚫

Tìm hiểu về thiết bị đo độ ẩm đất

⚫

Xây dựng giao diện cho trang web.

1.3.2 Về chương trình.
⚫

Cơng cụ hỗ trợ

⚫

Dự kiến chương trình gồm có các giao diện như sau:
NHĨM 4

1


⚫

◼

Giao diện đo độ ẩm

◼

Giao diện bật tắt

Dự kiến chương trình gồm có các chức năng như:
◼

Đo độ ẩm đất

◼

Bật tắt

1.3.3 Các linh kiện thiết bị cần thiết.
• Breadboard.
• Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor V1.2.
• ESP8266.
• SRD-05VDC-SL-C.
• Dây nối, Cáp kết nối
1.3.4 Tiến Hành Thực Hiện.
-

-

-

Chuẩn bị Mơi Trường:
•

Mở Arduino IDE và chắc chắn rằng bạn đã cài đặt hỗ trợ cho ESP8266 trong
IDE.

•

Cài đặt thư viện ESP8266WiFi và ThingSpeak thông qua thư viện quản lý
thư viện Arduino IDE.

Chỉnh Sửa Mã:

•

Thay đổi các giá trị trong phần cấu hình WiFi (ssid và password) để phản
ánh thơng tin của mạng WiFi mà bạn muốn ESP8266 kết nối.

•

Thay đổi giá trị thingSpeakApiKey thành khóa API của ThingSpeak của bạn.

•

Nếu cần, sửa chân GPIO (2) mà bạn muốn sử dụng để điều khiển.

Cài Đặt ThingSpeak:
•

-

Tạo một kênh ThingSpeak và lấy khóa API của bạn từ trang cài đặt
ThingSpeak.

Nạp Mã Lên ESP8266:
•

Kết nối ESP8266 với máy tính của bạn thơng qua cổng USB.

•

Chọn board "NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)" hoặc board ESP8266 tương
tự trong Arduino IDE.

•

Chọn cổng COM đúng cho ESP8266.

•

Nạp mã lên ESP8266 bằng cách nhấn nút "Upload".
NHÓM 4

2


-

-

-

Kiểm Tra Serial Monitor:
•

Mở Serial Monitor trong Arduino IDE để xem thơng tin debug.

•

Kiểm tra xem ESP8266 có kết nối đến WiFi và ThingSpeak khơng.

Kiểm Tra Hoạt Động:
•

Mở trình duyệt web và truy cập địa chỉ IP của ESP8266 (hiển thị trong Serial
Monitor) để kiểm tra trạng thái web server.

•

Thử nghiệm bằng cách mở các URL sau:
•

Để đặt chân cao: http://địa_chỉ_ip_của_esp/gpio/1

•

Để đặt chân thấp: http://địa_chỉ_ip_của_esp/gpio/0

Kiểm Tra ThingSpeak:
•

Kiểm tra xem dữ liệu từ cảm biến độ ẩm đất có được gửi đến ThingSpeak
không bằng cách kiểm tra trang web ThingSpeak của bạn.

NHÓM 4

3


CHƯƠNG 2. THỰC HIỆN
2.1 Thiết bị DEMO.

Hình 1: breadboard.

Hình 2: Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor V1.2.

NHÓM 4

4


Hình 3: ESP8266.

Hình 4: SRD-05VDC-SL-C.

NHĨM 4

5


Hình 5: Dây nối.

Hình 6: Cáp kết nối

NHĨM 4

6


2.2Hình ảnh đấu dây.

Hình 7: ESP8266 với Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor V1.2.

Hình 8: ESP8266 với SRD-05VDC-SL-C.
NHĨM 4

7


Hình 9: Sơ đồ hồn chỉnh.

NHĨM 4

8


2.3 Sơ đồ nối
-

-

ESP8266 với SRD-05VDC-SL-C.
VCC

3V3

GND

GND

IN1- IN2

D4

ESP8266 với Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor V1.2.
3V3

3V3

GND

GND

AOUT

A0

3 Kết quả chạy.
* Tạo App Android bằng MIT APP INVENTOR: Để có thể tạo một App Android
bằng MIT app inventor chúng truy cập vào link để tạo dự án nhé:
.

Hình 10: Giao diện Designer của wed MIT App Inventor

NHÓM 4

9


Hình 11: Giao diện Blocks của wed MIT App Inventor

Hình 12: Giao diện Quét mã tải App

NHÓM 4

10


Tạo tài khoản Thingspeak và tạo kênh mới
- Truy cập vào website Thingspeak.com để tạo tài khoản.
- Sau khi hoàn tất việc đăng nhập, click vào Thingspeak.
Chọn “Channels – My Channels – Create a New Channel”

Hình 13
+ Name: “14DTH1-Nhóm4-Đo Độ Ẩm Đất”
+ Field1: Giá trị độ ẩm
+ Field2: Phần trăm độ ẩm
- Tiếp theo nhấn vào Save Channel để lưu lại.

Hình 14
NHĨM 4

11


- Thiếp lập API Keys Thingspeak
+ Chọn Channels/API Keys

Hình 15
- Copy API Key vào trong Code ban đầu để nạp vào NodeMCU
- Sau khi nạp code ta được

Hình 16

NHĨM 4

12


2.4 Code bài làm.
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ThingSpeak.h>
const char *ssid = "LN";
const char *password = "12345678";
const char *thingSpeakApiKey = "3L3GFK97HHAWVCG2";
const int soilMoisturePin = A0;
WiFiClient client;
WiFiServer server(80);
void setup() {
Serial.begin(115200);
delay(10);
pinMode(2, OUTPUT); // Chọn một chân GPIO khác nếu cần thiết
digitalWrite(2, LOW);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(".");
}
ThingSpeak.begin(client);
server.begin();
Serial.println("");
Serial.println("WiFi connected");
Serial.println("Server started");
Serial.println(WiFi.localIP());

}
void loop() {
// Handle ThingSpeak logic
int soilMoistureValue = analogRead(soilMoisturePin);
int percentageMoisture = map(soilMoistureValue, 0, 1023, 0, 100);
Serial.print("Soil Moisture Value: ");
Serial.print(soilMoistureValue);
Serial.print(", Percentage Moisture: ");
Serial.println(percentageMoisture);
ThingSpeak.setField(1, soilMoistureValue);
ThingSpeak.setField(2, percentageMoisture);
int httpCode = ThingSpeak.writeFields(2391553, thingSpeakApiKey);
if (httpCode == 200) {
Serial.println("Update successful!");
} else {
Serial.println("Update failed. HTTP error code: " + String(httpCode));
}
NHÓM 4

13


delay(10000);
// Handle Web Server logic
WiFiClient webClient = server.available();
if (webClient) {
Serial.println("New client");
while (webClient.connected()) {
if (webClient.available()) {
String req = webClient.readStringUntil('\r');

Serial.println(req);
webClient.flush();
int val;
if (req.indexOf("/gpio/0") != -1)
val = 0;
else if (req.indexOf("/gpio/1") != -1)
val = 1;
else {
Serial.println("Invalid request");
webClient.stop();
return;
}
digitalWrite(2, val);
webClient.flush();
String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type:
text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html>\r\nGPIO is now ";
response += (val) ? "high" : "low";
response += "</html>";
webClient.print(response);
}
}
}
}

NHÓM 4

14


CHƯƠNG 3. KẾT LUẬN

Trong quá trình thực hiện đề tài này, chúng tôi đã xây dựng một hệ thống đơn giản
nhưng hiệu quả để theo dõi độ ẩm đất sử dụng cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture
Sensor V1.2 và vi điều khiển ESP8266. Sự kết hợp giữa các linh kiện này cho phép
chúng tôi không chỉ đọc dữ liệu độ ẩm từ mơi trường cây trồng mà cịn tự động điều
khiển mức nước tưới để duy trì điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cây.
Chúng tôi đã tích hợp ThingSpeak vào hệ thống để theo dõi và lưu trữ dữ liệu độ ẩm
đất, mang lại khả năng kiểm soát từ xa và theo dõi thống kê theo thời gian. Việc này
không chỉ giúp nâng cao hiệu suất chăm sóc cây trồng mà cịn cung cấp thơng tin
quan trọng để đưa ra quyết định nhanh chóng và chính xác.
Đặc biệt, chúng tơi đã tích hợp một máy chủ web đơn giản để điều khiển relay từ xa,
tăng tính linh hoạt và tiện lợi của hệ thống. Bằng cách này, người dùng có thể tương
tác với hệ thống một cách thuận tiện thông qua giao diện web, điều chỉnh mức nước
tưới mà không cần phải tiếp cận trực tiếp các thiết bị vật lý.
Tổng cộng, dự án của chúng tôi không chỉ giúp giải quyết vấn đề quan trọng của quản
lý độ ẩm đất mà còn mở ra nhiều cơ hội để phát triển và mở rộng trong tương lai.
Chúng tơi hy vọng rằng nó sẽ là một cơ sở cho những nghiên cứu và ứng dụng thực
tế trong lĩnh vực nơng nghiệp thơng minh và chăm sóc cây trồng hiệu quả.
Chúng em xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy Tơ Khành Tồn về sự hướng dẫn và sự
hỗ trợ quý báu trong quá trình thực hiện đề tài.Thầy đã không ngừng chia sẻ kiến thức
và kinh nghiệm của mình, từ đó giúp chúng em hiểu rõ hơn về lĩnh vực này.Điều này
là nguồn động viên lớn để chúng em tiếp tục nỗ lực và phát triển trong sự nghiệp học
thuật của mình.

NHĨM 4

15