(Kèm CODE và PCB) Thiết kế hệ thống trồng hoa trong nhà kính thông minh sử dụng Arduino Nano

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
==========o0o==========

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN 2
Mã: 13322
Học kỳ: 1 – Năm học: 2023 – 2024

Đề tài: Thiết kế hệ thống trồng hoa thơng
minh trong nhà kính
SINH VIÊN

MSV

LỚP

NHIỆM VỤ

VŨ HỒNG HIỆP
NGUYỄN HỒNG KIM
NGUYỄN THẾ ANH

86967
87291
87295

ĐTĐ61ĐH
ĐTĐ61ĐH
ĐTĐ61ĐH

Nhóm trưởng
Thành viên
Thành viên

Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Chuyên ngành Điện tự động công nghiệp

Giảng viên hướng dẫn:

Th.S Phạm Thị Hồng Anh


HẢI PHÒNG – 12/2023
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
==========o0o==========

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN 2
Mã: 13322
Học kỳ: 1 – Năm học: 2023 – 2024

Đề tài: Thiết kế hệ thống trồng hoa thông
minh trong nhà kính
SINH VIÊN

MSV

LỚP

NHIỆM VỤ

VŨ HỒNG HIỆP
NGUYỄN HỒNG KIM
NGUYỄN THẾ ANH

86967
87291
87295

ĐTĐ61ĐH
ĐTĐ61ĐH
ĐTĐ61ĐH

Nhóm trưởng
Thành viên
Thành viên

Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Chun ngành Điện tự động cơng nghiệp


Giảng viên hướng dẫn:

Th.S Phạm Thị Hồng Anh

HẢI PHÒNG – 12/2023
ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN 2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỒNG HOA THƠNG MINH TRONG NHÀ KÍNH

Giáo viên hướng dẫn
Ký và ghi rõ họ tên


LỜI CẢM ƠN
Trước hết, chúng em chân thành cảm ơn các thầy cô và cán bộ của Khoa Điện – Điện
Tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá
trình học.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy chun ngành
Điện tự động cơng nghiệp.
Em cũng hết lòng biết ơn sự quan tâm và ủng hộ của gia đình và bạn bè. Đó chính là
nguồn động viên tinh thần rất lớn để tôi theo đuổi và hoàn thành đồ án 2 này. Đặc biệt, em
vơ cùng tri ân sự hướng dẫn tận tình và theo dõi sát sao đầy tinh thần trách nhiệm cùng lịng
thương mến của cơ Phạm Thị Hồng Anh trong suốt quá trình em thực hiện Báo cáo Đồ án
2.
Cuối cùng em muốn gửi lời cảm ơn đến toàn bộ quý thầy cô của khoa Điện – Điện
Tử trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam , những người có vai trị rất lớn trong suốt quá trình
em theo học.
Trong quá trình thực hiện đồ án nhận thấy chúng em đã cố gắng hết sức nhưng vì
kiến thức vẫn cịn hẹn hẹp nên vẫn cịn nhiều thiếu sót, mong thầy cơ bổ sung để Báo cáo
Đồ án 2 được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy/Cô!

Sinh viên thực hiện (Tất cả các SV)
Ký và ghi rõ họ tên


MỤC LỤC

MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ...............................................................................................7
DANH MỤC BẢNG....................................................................................................8
LỜI NĨI ĐẦU.............................................................................................................. 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.................................................................11
1.1

1.2

Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính truyền thống..............................................11
1.1.1

Ưu điểm............................................................................................11

1.1.2

Nhược điểm.......................................................................................11

Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính thơng minh................................................11
1.2.1

Quy trình trồng hoa nhà kính............................................................12

1.2.2

Ưu điểm............................................................................................15

1.2.3

Nhược điểm.......................................................................................15

1.2.4

Phương án đề xuất.............................................................................15

CHƯƠNG 2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH.............................16
2.1

u cầu của hệ thống trồng hoa thông minh....................................................16
2.1.1

Giám sát và điều khiển nhiệt độ trong nhà kính................................16

2.1.2

Giám sát và điều khiển độ ẩm của đất...............................................16

2.1.3
nhân tạo

Giám sát và điều khiển ánh sáng trong nhà: Dùng ánh sáng tự nhiên và
..........................................................................................................16

2.2

Arduino Nano CH340......................................................................................16

2.3

Các thông số cơ bản của Arduino NANO CH340............................................17

2.4

Cảm biến độ ẩm đất và module chuyển đổi.....................................................18
2.4.1

Cảm biến độ ẩm đất..........................................................................19

2.4.2

Module chuyển đổi............................................................................19

2.5

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm khơng khí DHT11..................................................21

2.6

Module cảm biến ánh sáng...............................................................................24

2.7

Module relay 5VDC 4 kênh High/Low............................................................25

2.8

Module màn hình LCD2004............................................................................26

2.9

Module IC thời gian thực RTC DS3231..........................................................27


2.10

Bàn phím ma trận 3x4......................................................................................28

2.11

Một số thiết bị, dụng cụ khác:..........................................................................29

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG....................................................................30
3.1

Giới thiệu phần mềm Arduino IDE và lập trình cho arduino...........................30

3.2

Tiến hành viết code chương trình và thử nghiệm các thiết bị đã chọn.............30
3.2.1
code

Tìm và cài đặt thư viện (Library) của các module cảm biến trước khi viết
..........................................................................................................31

3.2.2

Viết code chương trình cho Arduino.................................................32

3.2.3

Thử nghiệm hệ thống........................................................................33

3.3

Thiết kế mạch...................................................................................................36

3.4

Nhận xét...........................................................................................................38

3.5

Kết luận............................................................................................................ 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................39
KẾT LUẬN................................................................................................................40
PHỤ LỤC................................................................................................................... 41
SUMMARY OF THE PROJECT.............................................................................46

DANH MỤC HÌNH V


Hình 1.1 Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính truyền thống...........................................11
Hình 1.2 Trồng dâu tây thủy canh trong nhà kính.......................................................13
Hình 1.3 Trồng hoa màu theo phương pháp thủy canh trong nhà kính.......................14
Hình 1.4 Hệ thống tưới hoa tự động trong nhà kính bằng cách phun sương...............15
Hình 2.1 Hình dạng bên ngồi Arduino Nano CH340.................................................17
Hình 2.2 Cảm biến độ ẩm đất......................................................................................19
Hình 2.3 Module chuyển đổi........................................................................................19

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối.................................................................................................20
Hình 2.5 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11................................................................21
Hình 2.6 Kết nối DHT11 với vi điều khiển..................................................................22
Hình 2.7 Quá trình truyền nhận tín hiệu DHT11 với VĐK..........................................22
Hình 2.8 VĐK gửi tín hiệu đến DHT11 (màu đen)......................................................23
Hình 2.9 Dữ liệu phản hồi bit “0”..............................................................................23
Hình 2.10 Dữ liệu phản hồi bit “1”.............................................................................24
Hình 2.11 Module cảm biến ánh sáng.........................................................................24
Hình 2.12 Module relay 4 kênh...................................................................................25
Hình 2.13 Module màn hình LCD2004.......................................................................26
Hình 2.14 Module IC thời gian thực DS3231..............................................................27
Hình 2.15 Module phím ma trận 3x4 và cấu tạo kết nối bên trong..............................28
Hình 3.1 Giao diện phần mềm Arduino IDE...............................................................30
Hình 3.2 Danh sách thư viện các module trong Arduino IDE.....................................31
Hình 3.3 Cài đặt thư viện DHT sensor library cho cảm biến DHT11.........................31
Hình 3.4 Cài đặt thư viện RTClib cho module RTC DS3231.......................................32
Hình 3.5 Cài đặt thư viện Keypad cho bàn phím ma trận 3x4.....................................32
Hình 3.6 Sơ đồ kết nối.................................................................................................34
Hình 3.7 Chọn bảng mạch, vi xử lý và cổng kết nối....................................................35
Hình 3.8 Kết quả thử nghiệm.......................................................................................36
Hình 3.9 Sơ đồ mạch 3D trên Altium...........................................................................36
Hình 3.10 Lớp Top/Bottom của PCB (mặt trên và mặt dưới)......................................37
Hình 3.11 Mơ hình thực sau khi đã lắp ráp.................................................................38


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Chức năng các chân của Arduino................................................................18
Bảng 2.2 Chân ICSP...................................................................................................18
Bảng 2.3 Mô tả pin trên module..................................................................................20

LỜI NĨI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Chun ngành Điện tự động công nghiệp chuyên nghiên cứu và phát triển,
pháttriển các hệ thống tự động và điều khiển của các dây chuyền sản xuất cơng nghiệp.
Tự động hóa mạnh mẽ để kiểm sốt nhanh chóng, chính xác các dây chuyền sản xuất
phức tạp, chính xác và khn mẫu. Trong xu thế hội nhập toàn cầu, đất nước
ta đang bước vào giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, bất kỳ ngành nghề kỹ
thuật nào cũng cần đến tự động hóa. Có thể hiểu, Tự động hóa cơng nghiệp là
chun ngành nghiên cứu, thiết kế,vận hành các hệ thống tự động, dây chuyền sản
xuất tự động trong các nhà máy (xi măng, sắt thép, nước giải khát, dược phẩm…);
thiết kế, điều khiển và chế tạo robot; quản lý sản phẩm tại các cơng ty trong và
ngồi nước kinh doanh thiết bị điện tử tự động. Chúng em là sinh viên trường Đại
Học Hàng Hải Việt Nam, được sự giúp đỡ tận tình của các cơ cơ Khoa Điện –
Điện Tử nói riêng và của trường Đại Học Hàng Hải nói chung, chúng em đã hoàn
thành Học phần Đồ án 2 mà cơ giao.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và vi điều
khiển PIC ngày càng thông dụng và hồn thiện hơn. Nhưng có thể nói sự xuất hiện của
Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều khiển. Sự xuất
hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế, nhất là đối
với những người mới bắt đầu tìm tịi về vi điều khiển mà khơng có q nhiều kiến thức,
hiểu biết sâu sắc về vật lý và điện tử. Phần cứng của thiết bị đã được tích hợp nhiều chức
năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngơn ngữ lập trình trên nền Java lại vơ cùng dễ sử
dụng tương thích với ngôn ngữ C/C++ và hệ thống thư viện rất phong phú và được chia
sẻ miễn phí. Chính vì những lý do như vậy nên Arduino hiện đang dần phổ biến và được
phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới...
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu đề tài

Đối tượng nghiên cứu là một hệ thống trồng hoa tự động được xây dựng với
trung tâm là Arduino Nano CH340 (một trong các loại Board Arduino), chi phí thấp,
thiết kế đơn giản, có ứng dụng rộng rải từ mơ hình nhỏ đơn giản đến mơ hình lớn phức
tạp.
4. Phương pháp nghiên cứu khoa học
Để nắm rõ, cũng như thiết kế, mô phỏng được đề tài này thực tế cần thực hiện:
- Nghiên cứu về vi điều khiển Arduino và các thiết bị cảm biến thông minh liên kết
với nhau tạo thành một hệ điều khiển quá trình.
- Nghiên cứu thực tiễn: Tiến hành lựa chọn và nghiên cứu thiết bị, lắp đặt hệ thống,
sử dụng phầm mềm để lập trình điều khiển hệ thống.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Góp phần nâng cao nhận thức về tầm quan trọng và ứng dụng của cơng nghệ tự
động hóa trong cơng nghiệp. Đồng thời góp phần làm nền tảng xây dựng kiến thức cho công
tác học tập và làm việc cho sinh viên hôm nay và sau khi ra trường để bước vào mơi trường
làm việc thực tế bên ngồi.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính truyền thống
Hệ thống trồng hoa trước dây phụ thuộc hồn tồn thời tiết, khơng kiểm sốt được
thời điểm hoa nở. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và cơng nghệ người ta đã kiểm
sốt được thời gian hoa nở, nhưng tất cả các công đoạn đó đều được làm bằng tay và theo
kinh nghiệm của nhà sản xuất.

Hình 1.1 Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính truyền thống
1.1.1

Ưu điểm

- Giám sát tốt sự phát triển của hoa.

- Sớm phát hiện được những thay đổi bất thường như sâu bệnh…
- Chi phí thấp.
1.1.2

Nhược điểm

- Khó kiểm sốt được lượng nước tưới, tưới ít hoa sẽ thiếu nước chậm phát triển, quá nhiều
nước sẽ làm úng rễ, tạo điều kiện cho môi trường nấm, vi khuẩn phát triển làm chết cây.
- Giảm thời gian cây trồng nhận được mức cường độ sáng tối ưu.
- Với một số cây trồng yêu cầu nhiệt độ ngày đêm khác nhau sẽ rất mất công thay đổi nhiệt
độ vào sáng sớm và chiều tối.
1.2 Kỹ thuật trồng hoa trong nhà kính thơng minh


Để khắc phục những nhược điểm trên thì hệ thống trồng hoa trong nhà kính thơng minh đã
ra đời, khắc phục được những nhược điểm của kỹ thuật trồng hoa truyền thống.
1.2.1

Quy trình trồng hoa nhà kính

Trồng rau sạch trong nhà kính là một trong những giải pháp đưa rau sạch đến với người tiêu
dùng, đồng thời nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành nông nghiệp. Hiện nay, mô hình trồng
rau sạch trong nhà kính được rất nhiều hộ nơng dân áp dụng. Ngun nhân được cho là do
nó có thể hạn chế sâu bệnh có hại, lại tránh được tình trạng dập nát do mưa bão.
Nhằm bảo vệ tối ưu sức khỏe cho người sử dụng, mơ hình trồng rau hữu cơ sạch trong nhà
kính đang được ứng dụng ngày càng nhiều trong thực tế.
Các loại rau phát triển tốt khi trồng trong nhà kính
 Rau xanh lá
 Rau bina
 Dưa chuột

 Cà chua
 Ớt ngọt
 Các loại cây thảo mộc
 Bí và củ cải
 Dâu tây
Các kiểu nhà kính trồng rau phổ biến nhất hiện nay
Nhà kính trồng rau thủy canh
Đây là phương pháp tối ưu mang lại hiệu quả và năng suất cao cho cây trồng so với khi
trồng ở điều kiện thường.
Những dạng nhà kính trồng rau thủy canh phổ biến như:
– Nhà kính cơng nghệ cao: so với mặt đất tường cao 4m, mái cao 8m. Có đầy đủ hệ thống
làm mát, làm ẩm và lưu thơng gió tự động.
– Nhà kính cơng nghệ trung bình: tường cao 4m và có quạt gió.
– Nhà kính cơng nghệ thấp: tường cao dưới 3m, hạn chế về hệ thống kiểm sốt và lưu thơng
gió.


Hình 1.2 Trồng dâu tây thủy canh trong nhà kính

Nhà kính trồng rau mầm
Rau mầm là loại rau cho ra nâng suất cao, đặc biệt là trong điều kiện của nhà kính. Tuy
nhiên nếu trồng trong nhà kính cơng nghệ thấp thì nâng suất thường khơng q nhiều. Vì thế
mẫu nhà kính rau mầm được phát triển lên, giúp rau mầm đạt năng suất tối đa.
Nhà kính trồng rau mini
Mơ hình này phù hợp với những hộ gia đình có vườn nhỏ, muốn sử dụng vườn để trồng rau
sạch cung cấp thực phẩm cho gia đình.
Với mơ hình này, bạn sẽ khơng tốn q nhiều chi phí nhưng vẫn đảm bảo năng suất cho cây
trồng.
Nhà kính trồng rau greenhouse
Đây được coi là mẫu nhà kính cơng nghệ cao, kết hợp giữa nhà kính và composite, địi hỏi

phải có đầy đủ hệ thống làm mát, thơng gió và tưới tự động,…
Sản phẩm được sản xuất từ mơ hình nhà kính Greenhouse thường đạt chất lượng cao, lại
khơng chứa bất kỳ hóa chất nào.
Cách làm nhà kính trồng rau
Chuẩn bị vật liệu
Lựa chọn khu vực xây nhà kính: chọn vị trí mặt đất bằng phẳng, thống đãng, tránh hướng
gió và mặt trời.
Mơ hình nhà kính: lên sẵn ý tưởng cho chiều dài, chiều cao và chiều rộng của nhà kính.
Mặt đất: được chia luồng rõ ràng, đường dẫn nước và thoát nước cần riêng biệt. Móng chơn
sâu từ 60cm đên 1m.
Màng phủ: sử dụng màng phủ chuyên dụng để tránh mưa gió và ánh nắng mặt trời.


Hệ thống làm mát: cần đảm bảo hệ thống tưới nước hoạt động tốt, tưới theo dạng nhỏ giọt.
Hệ thống chiếu sáng: sử dụng bóng đèn thay vì sử dụng trực tiếp ánh nắng mặt trời.

Hình 1.3 Trồng hoa màu theo phương pháp thủy canh trong nhà kính

Thi cơng nhà kính
Bước 1: Lắp đặt vườn. Chọn nơi gần nguồn nước và bằng phẳng để dựng mơ hình.
Bước 2: Dựng khung vòm nhà lưới. Xây dựng đủ 7 vòm.
Bước 3: Cố định các khung cửa và đường ống. Đường ống dọc nối lên trên nóc, đường ống
chéo và ngang lắp đặt bên hơng mơ hình. Sau đó cố định 2 đầu để dễ dàng di chuyển.
Bước 4: Lắp đặt hệ thống gió và các mang phủ.
Bước 5: Kiểm tra tồn bộ và hồn thiện nhà kính.
Quy trình trồng rau sạch trong nhà kính chuẩn
Trồng rau trong nhà kính
Để rau phát triển tốt, đất đóng vai trị vơ cùng quan trọng. Nên chọn đất có độ tơi, xốp, mềm
mịn. Đồng thời có thể sử dụng thuốc tiêu diệt mầm bệnh để tránh tình trạng sinh vật có hại
phát triển trong đất.

Trồng rau: chọn giống cây, lưu ý đảm bảo làm đúng kỹ thuật để tránh sâu bệnh.
Những sai lầm cần tránh khi xây dựng mơ hình trồng rau trong nhà kính
Khơng cung cấp đủ ánh sáng cho cây
Hệ thống mái lợp không phù hợp
Lựa chọn đội thi cơng nhà kính ít kinh nghiệm
Quy trình chăm sóc
Đảm bảo đủ ánh sáng, lượng nước tưới và hệ thống thơng gió cho cây phát triển tốt nhất.
Tất cả quy trình từ gieo hạt đến thu hoạch thông thường sẽ được diễn ra tự động, giúp cây
hấp thụ tối đa toàn bộ những chất dinh dưỡng và khoáng chất tốt.


Hình 1.4 Hệ thống tưới hoa tự động trong nhà kính bằng cách phun sương
1.2.2

Ưu điểm

- Kiểm sốt chính xác các thông số về độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng trong nhà kính, đồng thời
giúp cây trồng ln nhận được mức ánh sáng tối ưu trong thời gian tối đa.
- Tăng năng suất và chất lượng của hoa do được chăm sóc tối ưu.
1.2.3

Nhược điểm

- Hệ thống trồng hoa thơng minh khơng thể kiểm sốt tình trạng về dinh dưỡng hay sâu
bệnh của cây trồng, do đó vẫn cần người nơng dân giám sát điều này.
- Chi phí đầu tư và duy trì hoạt động cao.
1.2.4

Phương án đề xuất

Từ những phân tích trên nhóm em quyết định sử dụng phương pháp trồng hoa thơng minh
trong nhà kính với sự kết hợp của vi điều khiển để điều khiển quá trình hoạt động của hệ
thống theo đúng yêu cầu đưa ra.


CHƯƠNG 2. CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH
Từ những tồn tại trong hệ thống trồng hoa truyền thống, chúng em sẽ thiết kế hệ
thống trồng hoa thông minh với các yêu cầu như sau:
2.1 Yêu cầu của hệ thống trồng hoa thông minh
2.1.1

Giám sát và điều khiển nhiệt độ trong nhà kính

Nhiệt độ ngồi mơi trường ln thay đổi theo ngày đêm, đặc biệt vào mùa hè nhiệt độ
có thể tăng cao, nếu trồng hoa trong nhà kính nhiệt độ trong nhà kính sẽ tăng lên rất cao,
ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng của hoa. Do đó nhiệt độ trong nhà kính phải ln ở mức
đảm bảo sự sinh trưởng cho hoa.
2.1.2

Giám sát và điều khiển độ ẩm của đất

Khơng chỉ hoa, mà bất kì cây trồng nào đều rất cần nước. Môi trường đất mà cây sinh
sống ln phải có nước, ít q cây sẽ kéo và sinh trưởng kém, nhưng cũng không được
nhiều quá sẽ dẫn đến cây bị úng, gây thối rễ rồi chết.
2.1.3 Giám sát và điều khiển ánh sáng trong nhà: Dùng ánh sáng tự nhiên và
nhân tạo
Cường độ ánh sáng cũng ảnh hưởng rất nhiều tới khả năng phát triển của hoa. Nếu
ánh sáng quá mạnh chúng sẽ bị thiêu đốt và héo úa. Cịn ánh sáng khơng đủ mạnh hoa sẽ
không thể phát triển chậm do không tổng hợp đủ dinh dưỡng từ q trình quang hợp.
Ngồi ra với một số loài hoa cần được nhận ánh sáng trong thời gian đủ dài mới có

thể cho năng suất tối đa, do đó cần tính thêm việc chiếu sáng cho hoa vào ban đêm.
Dựa theo các yêu cầu của hệ thống trồng hoa, chúng em xây dựng hệ thống điều
khiển, có rất nhiều phương pháp điều khiển khác nhau: dùng PLC, vi điều khiển. Với mục
tiêu chi phí thấp, hệ thống nhỏ gọn, chúng em chọn vi điều khiển dùng Arudino.
2.2 Arduino Nano CH340
Arduino NANO CH340 là một trong những mạch Arduino được sử dụng phổ biến,
với chi phí rẻ, nhỏ gọn nhưng vẫn đảm bảo đầy đủ chức năng như các board Arduino khác.


Hình 2.5 Hình dạng bên ngồi Arduino Nano CH340
Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove nhưng khác nhau về
dạng mạch. Nano được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống như Arduino UNO. Sự
khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với
30 chân cịn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO
có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC như các bo
mạch Arduino khác, mà thay vào đó có cổng mini-USB. Cổng này được sử dụng cho cả
việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính năng hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn
cơng suất lớn nhất với hiệu điện thế của nó.
2.3 Các thông số cơ bản của Arduino NANO CH340
 IC chính: ATmega328P, cấu trúc AVR
 IC nạp và giao tiếp UART: CH340
 Điện áp hoạt động: 5V - DC
 Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7-12VDC
 Số chân Digital I/O: 22
 Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 40mA
 Số chân Analog: 8
 Dòng tiêu thụ: 30mA
 Dòng ra tối đa (5V): 500 mA
 Dòng ra tối đa (3.3V):50 mA
 Bộ nhớ flash : 32KB với 2KB dùng bởi bootloader

 SRAM: 2KB
 EEPROM: 1KB


 Xung nhịp: 16MHz
 Kích thước: 0.73" x 1.70" (1.85cm x 4.3cm)
 Trọng lượng: 5g
Bảng 2.1 Chức năng các chân của Arduino
Số
chân
1
2
3
4
5-16
17
18
19-22
23
24
25-26
27

Tên
chân
D0/RX
D1/TX
RST
GND
D2-D13

3V3
AREF
A0-A3
A4
A5
A6-A7

28
29
30

RST
GND
VIN

5V

Kiểu

Chức năng

I/O
I/O
Đầu vào
Nguồn
I/O
Đầu ra
Đầu vào
Đầu vào
Đầu vào

Đầu vào
Đầu vào
Đầu
ra/vào
Đầu vào
Nguồn
Nguồn

Ngõ vào/ra số; chân RX nhận dữ liệu
Ngõ vào/ra số; chân TX truyền dữ liệu
Chân reset, hoạt động ở mức thấp
Chân nối mass
Ngõ vào/ra số
Đầu ra 3V3 (từ FTDI)
Tham chiếu ADC
Kênh đầu vào analog
Kênh đầu vào analog; xung SDA
Kênh đầu vào analog; dữ liệu SCL
Kênh đầu vào analog
Đầu ra 5V từ board hoặc vào 5V từ nguồn
ngoài
Chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp
Chân nối mass nguồn ngoài
Chân nối nguồn ngoài
Bảng 2.2 Chân ICSP

Tên pin Arduino Nano
ICSP
MISO
Vcc

SCK
MOSI
RST

Kiểu
Đầu
vào/ra
Đầu ra
Đầu ra
Đầu
vào/ra
Đầu vào

Chức năng
Master In Slave Out
Cấp nguồn
Tạo xung
Master Out Slave In
Chân đặt lại, hoạt động ở mức
thấp


GND

Nguồn

Chân nối đất

2.4 Cảm biến độ ẩm đất và module chuyển đổi
2.4.1

Cảm biến độ ẩm đất.

Hình 2.6 Cảm biến độ ẩm đất
Hai đầu đo của cảm biến được cắm vào đất để phát hiện độ ẩm. Dùng dây nối giữa
cảm biến và module chuyển đổi. Thông tin về độ ẩm đất sẽ được đọc về và gửi tới module
chuyển đổi.
2.4.2

Module chuyển đổi.

Hình 2.7 Module chuyển đổi
Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, một biến trở, 4
điện trở dán 100 Ohm và 2 tụ dán. Biến trở có chức năng định ngưỡng so sánh với tín hiệu
độ ẩm đất đọc về từ cảm biến.


Hình 2.8 Sơ đồ kết nối
Đặc điểm:
 Điện áp hoạt động: 3.3V-5V
 Kích thước PCB: 3cm × 1.6cm
 Led báo hiệu:
-

Led xanh PWR báo nguồn

-

Led xanh D0 báo mức độ ẩm ở pin DO

Mô tả các pin trên module
Bảng 2.3 Mơ tả pin trên module
Pin
Mơ tả
VCC 3,3V-5V
GND GND
DO
Đầu ra tín hiệu số (0 và 1)
AO
Đầu ra Analog (tín hiệu tương tự)
Nguyên lý hoạt động của cảm biến độ ẩm
Khi module cảm biến độ ẩm phát hiện, khi đó sẽ có sự thay đổi điện áp ngay tại đầu
vào của ic LM393. Ic này nhận biết có sự thay đổi nó sẽ đưa ra một tín hiệu 0V để báo hiệu.
và thay đổi như thế nào sẽ được tính tốn để đọc độ ẩm đất.