Xây dựng mô hình vườn cây thông minh theo hướng IOT (có code)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG MÔ HÌNH VƯỜN CÂY
THÔNG MINH THEO HƯỚNG IOT


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.........................................................................................VIII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................................X
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...................................................................................XI
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................................1

1.2

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC......................................................1

1.3

MỤC TIÊU...................................................................................................................2

1.4

SƠ ĐỒ KẾT NỐI TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG..............................................................3

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG PHẦN CỨNG.........................................................................4
2.1

CÁC LOẠI CẢM BIẾN...................................................................................................4

2.1.1

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11......................................................................4

2.1.2

Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750...............................................................5

2.2

VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F877A.....................................................................................6

2.3

MODULE TRUYỀN WIFI ESP8266..............................................................................11

2.4

MÀN HÌNH HIỂN THỊ LCD 1602...............................................................................14

2.5

MODULE THỜI GIAN THỰC RCT DS1307.................................................................15

CHƯƠNG 3. GIẢI THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA................................................................16
3.1

CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH...........................................................................................16

3.2

GIẢI THUẬT CHI TIẾT TỪNG KHỐI.............................................................................17

3.2.1

Điều chỉnh nhiệt độ không khí..........................................................................18

3.2.2

Điều chỉnh độ ẩm..............................................................................................20

3.2.3

Điều chỉnh ánh sáng.........................................................................................21

CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG WEBSITE GIÁM SÁT VƯỜN CÂY IOT........................24
4.1

THIẾT KẾ GIAO DIỆN DÙNG NGÔN NGỮ PHP............................................................24

4.1.1

Ngôn ngữ PHP..................................................................................................24


4.1.2

Môi trường lập trình Atom................................................................................25

4.2

CƠ SỞ DỮ LIỆU MYSQL............................................................................................27

4.3

ESP8266 GIAO TIẾP GIỮA WEBSITE VÀ PIC.............................................................28

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC HIỆN HỆ THỐNG.....................................................30
5.1

KẾT QUẢ THI CÔNG PHẦN CỨNG..............................................................................30

5.1.1

Schematic..........................................................................................................30

5.1.2

Layout...............................................................................................................30

5.1.3

Kết quả hàn mạch.............................................................................................31

5.2

KẾT QUẢ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG............................................................32

5.3

KẾT QUẢ XÂY DỰNG WEBSITE.................................................................................33

5.3.1

Giao diện Website.............................................................................................33

5.3.2

Truyền dữ liệu từ PIC lên Esp8266...................................................................33

5.3.3

Xây dựng CSDL Mysql......................................................................................34

5.3.4

Kết quả giao tiếp truyền dữ liệu giữa Website..................................................35

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG THỰC HIỆN..................................................36
6.1

KẾT QUẢ THỰC HIỆN................................................................................................36

6.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................36

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................37
PHỤ LỤC A 38

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 1-1: SƠ ĐỒ KẾT NỐI CỦA HỆ THỐNG..............................................................3
HÌNH 2-1: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 [1]................................................4
HÌNH 2-2: CẢM BIẾN ÁNH SÁNG [2].............................................................................6
HÌNH 2-3: HÌNH DẠNG THỰC TẾ PIC 16F877A [3]....................................................8
HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ CHÂN PIC 16F877A [3]......................................................................9
HÌNH 2-5: SƠ ĐỒ BỘ NHỚ CHƯƠNG TRÌNH VÀ NGĂN XẾP [4].........................10
HÌNH 2-6: ESP V12 [5].......................................................................................................11
HÌNH 2-7: CÁCH ĐẤU DÂY NẠP CHƯƠNG TRÌNH CHO ESP 8266V12 [8].......12
HÌNH 2-8: LCD 1602 [7]....................................................................................................14
HÌNH 2-9: HÌNH DẠNG MODULE THỜI GIAN THỰC RTC DS1307 [9]..............15
HÌNH 3-1: MÔ HÌNH GIẢ LẬP VỊ TRÍ CÁC CẢM BIẾN.........................................16
HÌNH 3-2: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG CẢM
BIẾN DHT11 ........................................................................................................................18
HÌNH 3-3: LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ẨM SỬ DỤNG CẢM BIẾN
DHT11

........................................................................................................................20

HÌNH 4-1: CÁCH THỨC HOẠT ĐÔNG CỦA NGÔN NGỮ PHP.............................25
HÌNH 4-2: GIAO DIỆN LẬP TRÌNH TRÊN ATOM.....................................................26
HÌNH 4-3: PHẦN MỀM TRUY XUẤT CSDL VÀ MỞ SERVER LOCAL...............27
HÌNH 4-4: KẾT NỐI GIỮA PIC VÀ WEBSITE BẰNG ĐỊA CHỈ IP........................29
HÌNH 5-1: SCHEMATIC CỦA MẠCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES..........30
HÌNH 5-2: LAYOUT CỦA MẠCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTUES..................30
HÌNH 5-3: MẠCH IN MẶT TRƯỚC...............................................................................31
HÌNH 5-4: MẠCH IN MẶT SAU......................................................................................31

HÌNH 5-5: GIAO DIỆN WEBSITE..................................................................................33
HÌNH 5-6: TRUYỀN DỮ LIỆU TỪ PIC LÊN ESP.......................................................34
HÌNH 5-7: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA CÂY TRỒNG.........................................................34
HÌNH 5-8: TRUYỀN DỮ LIỆU LÊN LCD VÀ WEBSITE..........................................35

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


BẢNG 2-1: BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT DHT11......................................................4
BẢNG 2-2: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DHT11...............................................................................5
BẢNG 2-3: THÔNG SỐ KỸ THUẬT BH1750................................................................6
BẢNG 2-4: SƠ ĐỒ NỐI DÂY BH1750..............................................................................6
BẢNG 2-5: TÓM TẮT THÔNG SỐ KỸ THUẬT PIC 16F877A...................................8
BẢNG 2-6: BẢNG TẬP LỆNH AT CỦA ESP 8266........................................................13
BẢNG 2-7: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DHT11.............................................................................14
BẢNG 2-8: SƠ ĐỒ NỐI DÂY DS1730 VỚI PIC 16F877A..........................................15
BẢNG 2-9: THÔNG SỐ KỸ THUẬT DS1730................................................................15
BẢNG 4-1: BẢNG THÔNG SỐ SINH TRƯỞNG CỦA MỘT SỐ CÂY TRỒNG[10]28

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CSDL

Cơ sở dữ liệu


LCD

Liquid-crystal-display

IoT

Internet of things

PIC

Programmable Intelligent Computer

ADC

Analog-to-digital converter

EEPROM

Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

ROM

Read-Only Memory

USART

Universal Synchronous/Asynchronous Receiver

RISC

Reduced instruction set computer

PHP

Hypertext Preprocessor

GPIOS

General-purpose input/output

PCM

Pulse-code modulation


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/50

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay nhu cầu về thực phẩm sạch luôn là vấn đề được đặt lên hàng đầu, nhưng
cùng với sự phát triển của các đô thị với mật độ dân số lớn con người lại tạo ra
những thực phẩm có sự can thiệp của các chất hóa học để tạo sự tươi ngon cho thực
thẩm. Tình trạng bắp cải giả có nguồn gốc từ Trung Quốc, rau muống tưới nhớt, rau
muống ngâm dung dịch để tạo màu xanh tươi… đã làm cho chúng ta hoang mang
và ngày càng mất lòng tin vào những người nông dân được cho là chân chính.
Chính vì lẽ đó việc tự trồng rau sạch là một giải pháp hiệu quả cho mỗi hộ gia đình.
Ứng dụng công nghệ mạng máy tính vào trồng trọt là một trong những ý tưởng hay
của nghiên cứu khoa học ngày nay, giúp con người tiết kiệm được nhiều thời gian
và công sức nhưng vẫn đem lại năng suất cao. Con người có thể ở nhà sử dụng máy

tính hoặc điện thoại mà vẫn có thể điều khiển trang trại của mình ở ngoại thành
giúp tiết kiệm thời gian nhân công hiệu quả.
Trong đề tài này vấn đề được đặt ra là xây dựng một khu vườn thông minh. Trên
một diện tích đất chúng ta có thể trồng nhiều loại rau hoa màu khác nhau. Với công
nghê tự động hóa chỉ cần chọn loại hoa màu muốn trồng với những yếu tố điều kiện
tăng trưởng. Hệ thống sẽ tự điều chỉnh môi trường để tăng khả năng phát triển của
cây. Bên cạnh đó cơ sở dữ liệu được liên tục đưa lên Website giúp cho chúng ta có
thể tra cứu dữ liệu bất kỳ lúc nào.
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Hiện nay trên thế giới đang phát triển các mô hình trồng cây thông minh phù hợp
trong các đô thị lớn. Khi mà diện tích đất ngày càng thu hẹp, dân số này càng tăng
cao, việc xây dựng những mô hình trồng cây ngay tại các gian bếp hoặc ban công
giúp mang lại thực phẩm sạch không bị ô nhiễm. Con người phải tạo ra một môi
trường nhân tạo các yếu tố nhiệt độ, nước, gió, độ PH, ánh sáng,… cho cây phát
triển, và thế là những trang trại thông minh nhỏ ra đời trong các căn hộ. Hơn thế
nữa việc trồng rau hoặc hoa tại căn hộ đem lại một môi trường tự nhiên sạch và có

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/50

tính thẩm mỹ cao. Xu thế phát triển của thế giới về một khu vườn thông minh trong
căn hộ có thể tự động hóa tất cả mọi việc kể cả việc gieo trồng từ xa cũng như là thu
hoach tự động.
Trên thế giới những mô hình trồng rau trong nhà ngày càng phổ biến như những
lồng cây trồng tại bếp theo phương thức trồng thủy canh, sản phẩm rau sạch có thể
sử dụng trực tiếp mà không phải rữa với nước, với những bước trồng cực kì đơn
giản và có thể theo dõi sự phát triển của cây, nhu cầu về thành phần dinh dưỡng,

nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng được tối ưu hóa qua một ứng dụng nhỏ trên điện thoại
hơn thế nữa những lồng trồng cây nhỏ còn được dùng để trang trí tại một số vị trí
như nhà bếp, bàn ăn, bên cửa sổ…
Hiện nay tại Việt Nam đã ứng dụng hệ thống Smart Home với mục tiêu tiến tới hệ
thống Smart City, ngày càng có nhiều gia đình tại Việt Nam sinh sống tại những căn
hộ chung cư với diện tích nhỏ nhưng vẫn có thể trồng cây ngoài sân thượng, hoặc
ngay tại không gian bếp bằng việc ứng dụng những mô hình thông minh vừa mang
lại lợi ích sức khỏe mà còn đem lại tính thẩm mỹ cho ngôi nhà. Những căn hộ được
bán ra với việc thiết kế hệ thống tự động hóa trong nhà kết hợp với hệ thống trồng
cây thông minh đem lại sự tiện dụng cho gia chủ.
1.3 Mục tiêu
Xây dựng mô hình vườn thông minh theo hướng IoT có thể tự động hóa việc chăm
sóc cây dựa vào các loại cảm biến, vi điều khiển và các loại module truyền không
dây. Đề tài tập trung giải quyết những nhiệm vụ sau:
-

Sử dụng cảm biến được gắn vào vi điều khiển để chăm sóc cây: cảm biến
nhiệt độ độ ẩm truyền dữ liệu về cho PIC. PIC gửi dữ liệu lên cho Esp để
thực hiện việc so sánh với điều kiện của cơ sở dữ liệu, sau đó sẽ đưa ra các
lựa chọn phù hợp nhất, sau đó Esp gửi lệnh về cho PIC để thực hiện lệnh. Tự
động hóa gồm tưới phun sương để tạo độ ẩm, sử dụng lò sưởi để giảm độ
lạnh, dùng quạt để làm mát, hoặc khi cây thiếu ánh sáng thì đèn led sẽ được
bật để cung cấp lượng ánh sáng vừa phải. Ngoài ra một màn hình LCD sẽ
được đặt ngoài vườn để tiện cho việc theo dõi trực tiếp về nhiệt độ, độ ẩm,
ánh sáng phát triển của cây.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trang 3/50

-

-

Một cơ sở dữ liệu cây trồng được lưu kết nối trên website: CSDL lớn gồm
50 loại cây trồng khác nhau. PIC có thể lấy CSDL thông qua ESP để có
thông số điều kiện phát triển của cây. Người sử dụng có thể sử dụng trực tiếp
thông qua Website, có thể chọn loại cây cho hệ thống chăm sóc hoặc xem
những thông số về điều kiện phát triển của cây trồng hiện tại.
Người sử dụng có thể theo dõi từ xa hệ thống trồng cây thông qua Website.
Những thông số mà PIC nhận được từ cảm biến đã được xử lý và đẩy lên
Website. Ngoài ra cá nhân có thể tự thay đổi các thông số của cơ sở dữ liệu
theo mong muốn.

1.4 Sơ đồ kết nối tổng quát của hệ thống.

Các Cảm biến

Vi điều khiển PIC

esp 8266 wifi

CSDL&Website

Hình 1-1: Sơ đồ kết nối của hệ thống

Vi điều khiển nhận dữ liệu từ cảm biến sau đó nhờ cầu nối Esp8266 gửi dữ liệu lên
Webserver. Ngoài ra khi có yêu cầu từ Webserver vi điều khiển sẽ đọc dữ liệu mà

server gửi yêu cầu. Hệ thống liên tục và thực hiện so sánh thông số thu được và
thông số tăng trưởng để điều chỉnh tạo ra các môi trường tốt cho cây.

CHƯƠNG 2.

HỆ THỐNG PHẦN CỨNG

1.5 Các loại cảm biến
Để thực hiện tự động hóa điều chỉnh môi trường phù hợp cho cây, một hệ thống
gồm các cảm biến được sử dụng để thu thập thông tin thực tế của môi trường. Các
cảm biến gồm:
-

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/50

-

Cảm biến ánh sáng BH1750

1.1.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
DHT11 là cảm biến nhiệt độ kết hợp độ ẩm dễ sử dụng và có độ chính xác tương
đối cao.

Hình 2-1: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 [1]

Thông số kĩ thuật của DHT11 được trình bày trong bảng 2.1
Bảng 2-1: Bảng thông số kỹ thuật DHT11

Điện áp hoạt động
Sai số độ ẩm
Ngưỡng độ ẩm
Ngưỡng nhiệt độ
Sai số nhiệt độ

3-5.5v DC
±5%
20-90
0-500C
±20C

Sơ đồ nối dây giữa PIC và DHT11 được trình bày trong bảng 2.2
Bảng 2-2: Sơ đồ nối dây DHT11

DHT11
GND
VCC
SIGNAL
-

PIC 16F877A
GND
5V
B0

Nguyên lý hoạt động: Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi
xử lý thực hiện theo 2 bước: Gửi tín hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó
DHT11 xác nhận lại và 5-byte dữ liệu về nhiệt độ đo được.
- Bước 1: gửi tín hiệu Start

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 5/50

+ MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong
khoảng thời gian >18ms. Khi có tín hiệu sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt
độ và độ ẩm. MCU đưa chân đất lên 1, sau đó thiết lập lại chân đầu vào.
+ Sau khoảng 20us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >20us mà
chân DATA không được kéo xuống thấp nghĩa là không giao tiếp được với
DHT11.
+ Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó được DHT11 kéo lên cao trong
80us. Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp
được với DHT11 không. Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn
thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT11.
- Bước 2: đọc giá trị trên DHT11: Sau khi giao tiếp được với DHT11,
DHT11 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5-byte
kết quả của nhiệt độ và độ ẩm.
1.1.2 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750
Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 là một vi mạch cảm biến môi trường ánh
sáng dùng kĩ thuật giao tiếp BUS I2C.

Hình 2-2: Cảm biến ánh sáng [2]

Module này thu dữ liệu về ánh sáng, môi trường cho dữ liệu đo ra trực tiếp với dạng
đơn vị LUX mà không cần phải tính toán chuyển đổi thông qua chuẩn truyền I2C.
Thông số kĩ thuật BH1750 được trình bày trong bảng 2.3. BH1750 có thể đo được
khoảng cường độ rộng 65535 Lux TỪ -40850C
Bảng 2-3: Thông số kỹ thuật BH1750

Chuẩn kết nối
Nguồn cung cấp
Khoảng đo

I2C
3.3-5V
1-65535 Lux

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/50

Nhiệt độ hoạt động

-400C- 850C

Sơ đồ nối dây giữa PIC và BH1750 trình bày trên bảng 2.4:
Bảng 2-4: Sơ đồ nối dây BH1750

BH1750
GND
VCC

SDA
SCL

PIC 16F877A
GND
5V
B4
B5

1.6 Vi điều khiển PIC 16F877A
PIC là một họ vi điều khiển được sản xuất bởi công ty Microchip Technology. PIC
là viết tắt của “Programmable Intelligent Computer” bộ điều, là khiển giao tiếp
ngoại vi.
Hiện nay PIC 16F877A được sử dụng rộng rãi với ưu thế ứng dụng ngôn ngữ c/c++
dễ sử dụng cho người lập trình, giúp học sinh/ sinh viên có thể tiếp cận trực tiếp,
Hơn thế nữa việc truyền nhận dữ liệu trên PIC đơn giản với các giao tiếp thông
dụng như UART, I2C,…mà vẫn đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng.
Ý nghĩa của 16F877A: 16xxx là độ dài lệnh 14 bit và F là có bộ nhớ flash.
Các đặc điểm cơ bản của vi điều khiển PIC:
 Có MSSP Peripheal dùng cho các giao tiếp I2C,SPI và I2S.
 Có bộ nhớ nội EEPROM-có thể ghi/xóa lên tới 1 triệu lần.
 Có khối điều khiển động cơ, đọc encoder.
 Có hỗ trợ giao tiếp USB

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/50

-

Hình dạng thực tế:

Hình 2-3: Hình dạng thực tế PIC 16F877A [3]

-

PIC 16F877A có hình dạng thực tế trên hình 2-3 có 5 port xuất /nhập, có 8

-

kênh chuyển đổi A/D.
Bảng tóm tắt đặc điểm của PIC 16F877A:
Bảng 2-5: Tóm tắt thông số kỹ thuật PIC 16F877A

Đặc điểm
Tần số hoạt động
Reset
Bộ nhớ chương trình Flash(14-bit word)
Bộ nhớ dữ liệu(bytes)
Bộ nhớ dữ liệu EEPROM(bytes)
Các nguồn ngắt
Các port xuất nhập
Timer
Các module/compare/PWM
giao tiếp nối tiếp
Giao tiếp song song
Module A/D 10bit
Bộ so sánh tương tự

Tập lệnh

PIC16F877A
DC-20mMhz
PORT ,BOR(PWRT,OST)
8K
386
256
15
Port A,B,C,D,E
3
2
MSSP, USART
PSP
8 kênh ngõ vào
2
35 lệnh

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/50

Hình 2-4: Sơ đồ chân PIC 16F877A [3]

-

PIC16F877A có tất cả 40 chân như hình 2-4 40 chân trên chia thành 5 PORT,

-

2 chân cấp nguồn, 2 chân GND, 2 chân thạch anh và một chân RESET mạch.
5 port của PIC16F877A có tên gọi A,B,C,D,E bao gồm lần lượt 6,8,8,8,3
chân

-

Cấu trúc bộ nhớ chương trình:

Bộ nhớ chương trình của vi điều khiển PIC16F877A là bộ nhớ flash có dung lượng
8K word (1 word = 14 bit). Bộ nhớ chương trình không bao gồm bộ nhớ stack và
không được địa chỉ hóa bởi bộ đếm chương trình.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/50

Hình 2-5: Sơ đồ bộ nhớ chương trình và ngăn xếp [4]

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/50

1.7 Module truyền Wifi Esp8266
Module ESP8266 là module wifi giá rẻ và được dùng rộng rãi các ứng dụng liên

quan đến Internet và Wifi có thể dùng thay thế cho các module RF khác. ESP8266
là một chip tích hợp cao, mở ra một thế giới Internet of Things (IOT).

Hình 2-6: Esp v12 [5]

Tính năng của ESP 8266.
- SDIO 2.0, SPI, UART
- 32-pin QFN ( Chip esp8266)
- Tích hợp RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, and PMU
- Kiến trúc giả miễn phí thế hệ đồng hồ độc quyền
- Tích hợp WEP, TKIP, AES, và các công cụ WAPI
Sơ đồ chân và cách đấu nạp chương trình như hình 2.7

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/50

Hình 2-7: Cách đấu dây nạp chương trình cho ESP 8266V12 [8]

Chân RX của Esp kết nối với chân TX của PIC. Chân TX của esp kết nối với chân
RX của PIC. Vcc, GPIO2, CH_PD được nối lên 3.3V. GND, GPIO0, GPIO1 được
nối lênh 0V, khi sử dụng GPIO0 được nối lên VCC
Một số tập lệnh AT cơ bản:

Bảng 2-6: Bảng tập lệnh AT của esp 8266

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/50

1.8 Màn hình hiển thị LCD 1602
Màn hình LCD được mô tả qua hình 2-8:

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/50

Hình 2-8: LCD 1602 [7]

Vss: tương đương với chân GND – cực âm
Vdd: tương đương với VCC- cực dương
Enable/pin: cho phép ghi vào LCD
D0-D7: 8 chân dữ liệu
Backlight (Anode và Cathode): bật tắt màn hình LCD
-

Sơ đồ kết nối chân với PIC
Bảng 2-7: Sơ đồ nối dây DHT11

LCD1602
Vss
Vdd
Rs
r/w

E
D4
D5
D6
D7

PIC 16F877A
GND
5V
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7

A
K

5V
GND

1.9 Module thời gian thực RCT DS1307

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/50

Hình 2-9: Hình dạng module thời gian thực RTC DS1307 [9]

Module thời gian thực DS1307 (RTC) có chức năng lưu trữ thông tin ngày tháng
năm và giờ phút giây, có thể xuất dữ liệu ra bên ngoài theo giao thức I2C. Mạch bao
gồm EEPROM AT24C32 có thể lưu trữ thông tin lên đến 32Kbit
-

Sơ đồ kết nối chân giữa PIC và DS1730 đươc trình bày trong bảng 2-8:
Bảng 2-8: Sơ đồ nối dây DS1730 với PIC 16F877A

Ds1307
SDA
SCL
VCC
GND
-

Pic 16F877A
C4
C3
5V
GND
Các thông số kĩ thuật của DS1730 đươc trình bày trong bảng 2-9:
Bảng 2-9: Thông số kỹ thuật DS1730

Chuẩn kết nối
Nguồn cung cấp
Lưu trữ
Tần số

CHƯƠNG 3.

I2C
3.3-5V
32 Kbit EEPROM AT24C32
1Hz

GIẢI THUẬT TỰ ĐỘNG HÓA

1.10 Các chức năng chính
Công nghệ mạng máy tính phát triển bùng nổ, xu hướng phát triển hệ thống tự động
hóa theo hướng IoT ngày càng nhiều, con người không cần phải tự dự đoán sự phát

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/50

triển của cây trồng theo mùa nữa và vẫn có thể dễ dàng để cây sinh trưởng phát
triển tốt dựa vào các thông số truyền từ cảm biến. Cảm biến nhiệt độ độ ẩm cho cây
trồng cho phép nhận biết được lượng nước cần thiết cho cây để quyết định việc tưới
nước hoặc không. Khi nhiệt độ cao vượt quá ngưỡng sự sinh trưởng, máy lạnh sẽ
được bật lên để điều hòa lại nhiệt độ cho cây. Cảm biến ánh sáng chọn lựa mức sáng
phù hợp để bật đèn led để cung cấp ánh sáng vừa phải.
Những dữ liệu mà cảm biến truyền về PIC sẽ được xử lý và sau đó tự động điều
khiển lại hệ thống. Ngoài ra hệ thống còn sử dụng cảm biến thời gian thực để tự
động thiết lập thời gian tưới nước cho cây và khoảng thời gian phù hợp cho cây
quang hợp và hô hấp.

Hình 3-1: Mô hình giả lập vị trí các cảm biến.

Ngoai ra những thông số thu thập sẽ được PIC chuyển lên Website thông quá
module wifi esp8266, nhờ đó chúng ta có thể theo dõi điều kiện phát triển của cây
bất cứ nơi nào dùng điện thoại, máy tính, ipad. Điểm đặc biệt của hệ thống trồng
cây này là người sử dụng có thể tự thay đổi thông số của cây trồng trực tiếp trên
web khi có nhu cầu thay đổi một loại cây nào đó, nhờ đó chúng ta có thể tăng tính
linh hoạt của việc trồng cây và trồng được nhiều loại hoa màu hơn.

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/50

Từ cơ sở dữ liệu thông số sinh trưởng có sẳn trên server chúng ta chỉ cần chọn loại
cây chúng đang trồng, những điều kiện phát triển sẽ được tự động thiết lập cho cây.
Ngoài ra để thuận tiện cho việc theo dõi một màn hình hiển thị sẽ được thiết lập
ngay tại vị trí trồng để chúng ta tiện theo dõi trực tiếp.

1.11

Giải thuật chi tiết từng khối

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/50

1.1.3 Điều chỉnh nhiệt độ không khí
Bắt đầu

PIC đọc nhiệt độ từ cảm
biến(Tcb) và gửi lên ESP

Nhiệt độ từ
Server
Tmin,
Tmax

Y

ESP
gửi kí
tự “f”
cho
PIC

Tmin
PIC tắt
máy
sưởi,
máy lạnh

N
N

N

T
T>Tmax
Y

Y

ESP gửi kí tự “h”
cho PIC

ESP gửi kí tự “g”
cho PIC

PIC bật máy sưởi,
tắt máy lạnh

Bật máy lạnh, tắt máy sưởi

Hình 3-2: Lưu đồ giải thuật điều chỉnh nhiệt độ sử dụng cảm biến DHT11

Xây Dựng Mô Hình Vườn Cây Thông Minh Theo Hướng IOT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/50

Nhiệt độ được điều chỉnh bằng cách bật/tắt máy lạnh/máy sưởi sử dụng dữ liệu
nhiệt độ từ cảm biến DHT11. Chân RA0 và RA1 của PIC được kết nối với 2 led lần

lượt biểu trưng hệ thống máy lạnh và máy sưởi. Esp8266 nhận dữ liệu từ PIC và so
sánh với nhiệt độ Tmin , Tmax nhận được từ CSDL
Esp8266 thực hiện việc so sánh nhiệt độ tức thời với khoảng nhiệt độ lý thuyết.
Nếu nhiệt độ nằm trong khoảng Tmin-Tmax module Wifi gửi kí tự cho PIC và PIC
thực hiện lệnh tắt máy lạnh và máy sưởi.
+ Khi nhiệt độ Bắt đầu
máy lạnh, bật máy sưởi( led ở chân RA0 tắt, RA1 sáng)
+ Khi nhiệt độ >Tmax: module Wifi gửi kí tự “h” cho PIC và PIC thực hiện lệnh bật
máy lạnh, tắt máy sưởi ( led chân RA0 sáng, RA1 tắt)
PIC đọc độ ẩm từ cảm
biến(Hcb) và gửi lên ESP

ESP
gửi kí
tự “l”
cho
PIC

Y

Độ ẩm từ
Server
Hmin,
Hmax

Hmin
PIC tắt
máy

phun
sương và
máy hút
ẩm

N
N

N

H
H>Hmax

Y

Y

ESP gửi kí tự “j”
cho PIC

ESP gửi kí tự “k”
cho PIC
1.1.4 Điều chỉnh độ ẩm

PIC bật máy hút ẩm, tắt máy
phun sương

máy
phun

Xây Dựng Mô Hình Vườn PIC
Cây bật
Thông
Minh
Theo Hướng IOT
sương tắt máy hút ẩm