ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THÔNG QUA INTERNET ( bằng 16F887 + nodem mcu 8266 lập trình bằng phần mềm CCS ) link vid demo:https://drive.google.com/file/d/1AL2CKCd9tSc6uiGG-6qY5AdpblUzTWB7/view

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THÔNG QUA INTERNET
( bằng 16F887 + nodem mcu 8266 lập trình bằng phần mềm CSS )
Code cho 2 chip,web và mô phỏng ở dưới

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………….....3
I – GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN…………………………......4
1. Tính cấp thiết của vấn đề…………………………………………..……4
2. Mục đích của dự án…………………………………………………......6
3. Ý nghĩa của dự án…………………………………………………….....6
II – NỘI DUNG DỰ ÁN…………………………………………………….....7
1. Cấu tạo của hệ thống………………………………………………….....7
2. Cấu trúc và nguyên lí hoạt động của hệ thống………………………......8
III – QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU , PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……...10
1.
2.
3.
4.

Giai đoạn 1: Hình thành ý tưởng……………………………………….10
Giai đoạn 2: Nghiên cứu tổng quan, tìm kiếm thiết bị………………….10
Giai đoạn 3: Lập trình cho hệ thống…………………………………….13
Giai đoạn 4: Thử nghiệm………………………………………………..14

IV – KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN………………………………….15
1. Kết luận…………………………………………………………………15
2. Hướng phát triển………………………………………………………..15
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………..16


2

LỜI CẢM ƠN!
Nhóm nghiên cứu đề tài “Hệ thống tự động tưới nước cho cây trồng
trong nhà lưới” bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thầy đã giúp đỡ và tạo
điều kiện, đã chỉ dạy những kiến thức và luôn tận tình hướng dẫn nhóm chúng
em trong quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm nghiên cứu đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy
cô, bạn bè, gia đình và người thân đã luôn ủng hộ, khích lệ nhóm tác giả hoàn
thành đề tài này. Nhóm em cảm ơn ban giám khảo đã bớt thời gian quý báu của
mình để đọc , nhận xét và đánh giá về đề tài.
Trước một đề tài đòi hỏi sự chuyên môn vè công nghệ, đề tài không tránh
khỏi thiếu sót. Kính mong nhận được sự góp ý của hội đồng khoa học, các nhà
nghiên cứu và bạn bè… để đề tài được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi.


3

I – GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN
1. Tính cấp thiết của vấn đề:
Nông nghiệp là ngành sản xuất vật chất cơ bản giữ vai trò to lớn trong
việc phát triển kinh tế ở hầu hết cả nước, nhất là ở các nước đang phát triển.
Ở những nước này kinh tế còn gặp nhiều khó khăn, đại bộ phận sống bằng
nghề nông. Tuy nhiên, ngay cả những nước có nền công nghiệp phát triển
cao, mặc dù tỷ trọng GDP nông nghiệp không lớn, nhưng khối lượng nông
sản của các nước này khá lớn và không ngừng tăng lên, đảm bảo cung cấp đủ
cho đời sống con người những sản phẩm tối cần thiết đó là lương thực, thực
phẩm. Những sản phẩm này cho dù trình độ khoa học – công nghệ phát triển
như hiện nay, vẫn chưa có ngành nào có thể thay thế được. Lương thực, thực
phẩm là yếu tố đầu tiên, có tính chất quyết định sự tồn tại phát triển của con

người và phát triển kinh tế – xã hội của đất nước.
Việt nam là một nước nông nghiệp. Sau hơn 30 năm đổi mới, nền nông
nghiệp Việt Nam đạt được mức tăng trưởng nhanh và ổn định trong một thời
gian dài, cơ cấu nền nông nghiệp chuyển dịch theo hướng tích cực. Trong kế
hoạch cơ cấu lại ngành nông nghiệp giai đoạn 2017 – 2020, đối với nhóm
sản phẩm chủ lực quốc gia có kim ngạch xuất khẩu từ 1 tỷ USD trở lên. Đây
là “miếng bánh lớn” có thể thu thêm về cho Việt Nam hàng tỷ USD nếu như
biết cách thoát khỏi những trở ngại để nâng giá trị gia tăng sản phẩm nông
sản.


Thành tựu đạt được cũng đồng thời đặt ra những thách thức đối với
người nông dân trồng, đặc biệt là những hộ trồng nông sản bằng phương
pháp thủ công sẽ tốn nhiều thời gian và công sức.

4

Hình 1: Người nông dân dùng máy bơm tưới nước

Hình 2: Tưới cây qua điện thoại

Hình 3: hệ thống tưới nhỏ giọt


Qua hình 1 ta thấy người nông dân vẫn phải cầm máy bơm để tưới nước
cho vườn tốn thời gian và sức lao động. Còn ở hình 2 và hình 3 ta thấy đây là
những hệ thống thông minh nhưng khó tiếp cận được với những người nông
dân vì giá thành cao và đòi hỏi phải có kiến thức mới sử dụng được.

5

Vậy làm sao để người nông dân không tốn nhiều thời gian và công sức
cho vườn của mình mà chất lượng nông sản vẫn đạt kết quả cao? Làm sao để
người dân có thể sử dụng những thiết bị thông minh mà không phải lo về
cách sử dụng hay giá thành?
Mong muốn tìm ra giải pháp giúp những hộ nông dân trồng rau quyết
những vấn đề trên đã thôi thúc nhóm tác giả nghiên cứu và tạo ra một hệ
thống có khả năng tự động điều khiển máy bơm tưới nước cho cây trồng để
cây có môi trường tốt nhất để phát triển.
2. Mục đích của dự án
Nghiên cứu và chế tạo thành công hệ thống tự động đo yếu tố độ ẩm đất.
Hệ thống biết được lúc nào cây cần nước và tự động điều khiển cho máy bơm
tự động tưới cho cây trồng đến độ ẩm cần thiết sẽ tự động ngắt
Kết quả nghiên cứu trả lời câu hỏi:
• Hệ thống được dùng để làm gì?
• Hệ thống hoạt động như thế nào?
• Hệ thống có những ưu điểm và hạn chế gì ở hiện tại?
• Hệ thống có hướng phát triển như thế nào trong tương lai?
3. Ý nghĩa của dự án
Giúp người nông dân không phải tự tưới nước, tiết kiệm được nhiều


thời gian và sức lao động, từ đó có thể làm những công việc khác để tăng thu
nhập cho gia đình .
Tiết kiệm chi phí trong quá trình sản xuất, đem lại lợi nhuận nhiều hơn.
Tiết kiệm nguồn nước để bảo vệ môi trường.

6

II – NỘI DUNG DỰ ÁN
1. Cấu tạo của hệ thống

a) Chip PIC 16f887
Nhóm tác giả sử dụng
PIC16f887 làm chip điều khiển
trung tâm. Đây là một con chip
rất phổ thông, dễ dàng lập
trình. Với tốc độ lên tới
20MHz sẽ xử lí chính xác nhất
những thông số được gửi về từ
các cảm biến
b) Cảm biến độ ẩm
Cảm biến hoạt động dựa vào sự
hấp thụ độ ẩm làm thay đổi biến
trở từ đó xác định được độ ẩm
đất. Nhóm tác giả sử dụng cảm
biến này vì nó tương thích với
chip điều khiển và phổ biến trên


thị trường, dễ dàng sửa chữa và thay thế.
c) Kit RF thu phát Wifi ESP8266
Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua là kit phát triển dựa
trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng. Chip được
dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua
internet.

7

d) Những thiết bị chuyển đổi dòng điện
IC ổn áp

Tụ điện

e) Màn hình LCD
Màn hình text LCD1602 xanh
dương sử

dụng

driver

HD44780, có khả năng hiển thị
2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự,
màn hình có độ bền cao, rất
phổ biến, nhiều code mẫu và dễ
sử dụng thích hợp cho những
người mới học và làm dự án.


f) Thiết bị xuất, đóng cắt mạch điện theo lập trình
Domino 2 chân

Relay 5 chân

8

2. Cấu trúc và nguyên lí hoạt động của hệ thống.
a) Cấu trúc
Server
Cảm biến độ ẩm
PIC16f887

ESP8266

Website

Module relay

b) Cơ chế hoạt động của hệ thống
Hệ thống có 2 chế độ:
•

Chế độ tự động : Chip PIC 16f887 sẽ lấy tín hiệu analog từ
cảm biến độ ẩm. Tại chip, bộ xử lí sẽ tính toán để cho ra độ ẩm
của đất. Từ đó Chip PIC sẽ truyền tải thống tin lên server thông
qua internet và tiếp tục đưa lên website.


Sau khi xử lí thông tin, nếu độ ẩm đất xuống quá mức cần
thiết cho cây thì hệ thống sẽ tự động bật máy bơm để tưới khi
đất đạt đến độ ẩm cần thiết thì sẽ dừng lại. ( độ ẩm cần thiết để
từng loại cây phát triển sẽ do người sử dụng cài đặt).
Người sử dụng có thể truy cập website trên thiết bị di động
để xem thông tin về khu vườn và điều chỉnh được hệ thống.
•

Chế độ chỉnh bằng tay : khi muốn can thiệp vào hệ thống
tưới thì ta có thể sử dụng chế độ này. Chọn chế độ chỉnh tay rồi
bấm bật/tắt máy bơm để tưới nước theo ý muốn của mình.

9

III – QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm tác giả còn gặp nhiều khó khăn . Tuy
nhiên thông qua internet và một số khu nhà lưới và nhà kính thì nhóm đã thu
được nhiều thông tin để phục vụ cho việc nghiên cứu.
Nhóm tác giả xin được chia quá trình thực hiện dự án thành 5 giai đoạn
1. Giai đoạn 1: Hình thành ý tưởng
Từ nhu cầu giải quyết thực trạng trong thực tế, ý tưởng của đề tài được
hình thành và thống nhất cả hai thành viên trong nhóm.
Câu hỏi đặt ra trong quá trình thực hiện đề tài:
• Làm thế nào để cây phát triển bình thường mà không cần sự tác
động của con người?
• Làm thế nào để biết cây đang cần nước?
• Làm thế nào để đọc được thông tin về độ ẩm đất?
• Làm thế nào để khi cần thiết con người vẫn can thiệp vào việc
tưới nước cho cây được?
• Làm thế nào không cần ra vườn mà vẫn biết rõ được những
thông tin của vườn?


2. Giai đoạn 2: nghiên cứu tổng quan , tìm thiết bị
❖ Phương pháp nghiên cứu
Dự án được nghiên cứu bằng phương pháp thực nghiệm qua các bước sau
:
Bước 1 : Nghiên cứu thực tế các khu vườn , các hệ thống thông
minh trong nhà lưới.
Bước 2 : Nghiên cứu chất liệu, tính chất cấu thành.
Bước 3 : Nghiên cứu linh kiện, thiết bị.
Bước 4 : Gia công và lắp ráp các chi tiết của hệ thống.
Bước 5 : Thử nghiệm và vận hành hệ thống.

Bước 6 : Chỉnh sửa sau khi vận hành.
Bước 7 : Hoàn thiện hệ thống.
10
❖ Đối tượng nghiên cứu
a) So sánh các thiết bị , hệ thống có cùng chức năng trên thị
trường
• Các cảm biến độ ẩm đất
Hiện nay trên thị trường đã có những bộ máy đo độ ẩm đất như :
máy đo độ ẩm đất Takemura DM-15, máy đo độ ẩm đất Lutron,..
Đặc điểm chung của những chiếc máy này là đều có màn hình
LCD nhỏ hiển thị trực tiếp thông số đô được của các yếu tố cần đo
để người sử dụng thuận tiện tron quá trình theo dõi.
Ưu điểm là vậy nhưng thông tin từ máy chỉ thông báo trực tiếp
chứ không được xử lí thông tin. Bên cạnh đó giá thành còn khá


cao, dao động từ 1 500 000 đến 5 000 000 VND.
Máy đo độ ẩm đất Lutron

Máy đo độ ẩm đất Takemura

• Hệ thống tưới nước bằng điều
khiển qua điện thoại
Đây là hệ thống điều khiển tưới
nước qua điện thoại. Hệ thống
phù hợp vs quy mô lớn.
Chi phí lắp đặt cao, phần mềm
của hệ thống tương đối phức tạp,
chưa phù hợp được với khả năng
sử dụng của người nông dân.

11
b) Lựa chọn chip điều khiển
Đây có lẽ là giai đoạn nghiên cứu khó khăn nhất vì nhóm tác giả
lần đầu tiên bắt đầu với phần cứng, đặc biệt là các vi mạch điện tử.
Nhóm em đã tìm hiểu qua mạng internet và nhờ đến sự tư vấn của một
số anh chị đi trước có kinh nghiệm. Từ đó nhóm em đã có một số hiểu
biết nhất định và chọn cho mình được một chip điều khiển thích hợp.
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại chip điều khiển phổ biến,
được sử dụng rộng rãi như PIC, AVR, ARM , …cùng các loại board
mạch tương thích như Arduino,... nổi bật là chip PIC vì nó được sử
dụng rộng rãi. Nó có những ưu điểm sau:
- Tốc độ xử lí thông tin cao 20MHz.
- Độ bền cao, giá thành rẻ .
- Đơn giản và tiện lợi, dễ dàng lập trình với ngôn ngữ C.
- Có nhiều diễn đàn, trang web hướng dẫn lập trình PIC.
c) Lựa chọn phương tiện lập trình


Sau khi chọn chip điều khiển, giai đoạn lựa chọn phương tiện lập
trình cũng mất khá nhiều thời gian vì những người mới học lập trình
như nhóm tác giả thì lập trình là một lĩnh vực hoàn toàn khác so với
những gì được học. Sau quá trình tìm hiểu và nhờ đến sự giúp đỡ của
thầy cô, anh chị có kinh nghiệm, nhóm chúng em đã chọn được cho
mình phương tiện lập trình cho phù hợp với khả năng, trình độ và mục
tiêu xây dựng hệ thống.
Phần mềm CCS lập trình cho họ vi điều khiển PIC bằng ngôn ngữ
C. CCS là một trình biên dịch hỗ trợ ngôn ngữ C cho hầu hết các
dòng điều khiển PIC. Sử dụng CCS có thể tạo một project, viết source
code, xây dựng debug và lập trình PIC một cách nhanh chóng.

12
d) Các linh kiện cần thiết
- Relay 5 chân
- Tụ điện, IC ổn áp
- Điện trở , domino
3. Giai đoạn 3: Lập trình cho hệ thống
Phần lập trình chip điều khiển chủ yếu tham khảo mã nguồn từ
Daynhauhoc.com và YouTube. Phần này mất rất nhiều thời gian để code,
vì lần đầu tiếp xúc nên phải chỉnh sửa rất nhiều. Toàn bộ phần lập trình
được thực hiện trên ứng dụng CCS, code gồm:
- Đọc tín hiệu từ các cảm biến và xử lí ra thông số
- Đưa thông tin xử lí lên cơ sở dữ liệu và ra màn hình LCD và
truyền tải lên server rồi lên website
- Tự động điều khiển Relay
- Nhận lệnh điều khiển thiết bị theo yêu cầu của người dùng
4. Giai đoạn 4: Thử nghiệm
❖ Lần thứ nhất


Lần đầu vận hành, hệ thống bị cháy màn hình LCD do nguồn vào có
dòng điện cao hơn so với dòng điện mà LCD dùng. Sau khi tìm hiểu ra
nguyên nhân, nhóm em đã thêm IC ổn áp để điều chỉnh dòng điện. Sau đó
màn hình LCD đã chạy ổn định.
❖ Lần thứ hai
Lần này nhóm tác giả mang hệ thống đi thử nghiệm tại một góc của
nhà lưới. Do lỗi code nên cảm biến độ ẩm bị sai số . Sau khi sửa code
thì cảm biến độ ẩm đất hoạt động bình thường và thu được kết quả khá
tốt.

13

❖ Lần thứ ba
Nhóm tác giả tiến hành tinh chỉnh chi tiết và thu gọn sản phẩm và
đem thử nghiệm trên cả nhà lưới. Hệ thống hoạt động rất linh hoạt và
hiệu quả. Nhóm nhận được
đ
á
n
h

g
i
á
tốt từ chủ của nhà lưới.
Hệ thống sau khi tinh chỉnh lại


Hệ thống đầu tiên
Để thuận tiện trong quá trình thử nghiệm, nhóm tác giả xin quy ước
vườn 1 sử dụng hệ thống tưới cây hiện có trên thị trường, vườn 2 sử
dụng hệ thống tự động tưới cây ( vườn có diện tích 1000 m², trồng cùng
một loại rau).
Vườn 1

Vườn 2

Chi phí tiền điện

13 triệu

8 triệu

Lượng phân bón

10kg/15 ngày

10kg/30 ngày

Tổng sản lượng thu được

1.5 tấn

2.1 tấn

Kết quả thu được
➢

Thảo luận: Sử dụng hệ thống vào thử nghiệm thực tế tại hai khu vườn
đã cho thấy một kết quả tích cực hơn so với tưới cây thủ công hoặc dùng
hệ thống tưới cây bằng điện thoại. Cây phát triển tốt mà số lượng phân
bón lại ít hơn giúp tiết kiệm được chi phí sản xuất mà còn giúp bảo vệ
môi trường.
14
IV – KẾT LUẬN-HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1. Kết luận
a) Ưu điểm
• Giải phóng sức lao động và thời gian cho những người nông
dân.
• Hệ thống nhỏ ngọn, dễ vận hành , dễ lắp đặt, phù hợp với mọi
nhà lưới, nhà kính và cả ở vườn.

• Giao diện thân thiện, dễ sử dụng, phù hợp với nhiều đối tượng
khác nhau.
• Cấu tạo máy đơn giản, dễ dàng thay linh kiện.


• Có kết nối internet để người dùng có thể theo dõi và điều khiển
từ xa.
• Giá thành 400.000 VND phù hợp với người nông dân. Tiết
kiệm nguồn nước, thân thiện với môi trường. Đem lại lợi nhuận
cao hơn khi sử dụng.
b) Hạn chế:
• Trình độ lập trình của nhóm tác giả còn hạn chế nên giao diện
website còn chưa được đẹp
• Trong thời gian ngắn chưa hoàn thiện được chế đọ cảnh báo khi
có rủi ro ngoài ý muốn xảy ra ( hỏng cảm biến, …)
2) Hướng phát triển.
• Hướng tới sử dụng nguồn năng lượng mặt trời.
• Xây dựng các chế độ theo dõi khác như nồng độ kiềm, nồng độ
các chất dinh dưỡng trong đất.
• Sử dụng camera để quan sát trực quan hơn.

15

Code chip 16F877A
#include <MAIN.h>

void _CaiADC(void);

void _CaiADC2(void);

char Option=0;
unsigned int8 DoAmDatMax=80,DoAmDatMin=40;//ToiThieu;


unsigned char kytu ;
float doam1,doam2;
unsigned int16 ADC,ADC2;

//----------------------------------------------------------------------------#INT_RB
void _NgatRB(void)
{
if(MENU==0)
{
delay_ms(300);
Option=Option+1;
if(Option>3)
{
Option=0;
}
}

}

void SendUART(){
if(!kbhit())
printf("doam1=%2.0f|doam2=%2.0f\r\n",doam1,doam2);

}

void _CaiADC(void)

{
setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); // CAI DAT ADC
setup_adc_ports(sAN0); // CAI DAT CHAN
set_adc_channel(0);// CHON KENH KHONG DOC ADC

}

void _CaiADC2(void)
{
setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL); // CAI DAT ADC
setup_adc_ports(sAN3); // CAI DAT CHAN
set_adc_channel(3);// CHON KENH K

}

void main()
{
int1 trangthai1;
int1 trangthai2;

float GiaTriChia=(850f-1f)/100f;
float GiaTriNhan;


float GiaTriChia2=(850f-1f)/100f;
float GiaTriNhan2;

lcd_init();

lcd_clear();

port_b_pullups(1);
enable_interrupts(INT_RB);
enable_interrupts(int_rda);
enable_interrupts(GLOBAL);
output_bit(TAI_1,0);

output_bit(TAI_2,0);

lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"-THPT NGUYENDU-");
delay_ms(500);
delay_ms(500);

lcd_putc('\f');

// CHAY CHUONG CHINH TUONG TU


while(1)
{

//!

SendUart();

//!

delay_ms(50);

lcd_clear();
while(Option==0)
{

//!

_CaiADC();
ADC=read_adc();// DOC ADC
doam1=1023-ADC;
GiaTriNhan=doam1/GiaTriChia;
doam1=GiaTriNhan;
SendUart();
delay_ms(50);

_CaiADC2();
ADC2=read_adc();// DOC ADC
doam2=1023-ADC2;
GiaTriNhan2=doam2/GiaTriChia2;
doam2=GiaTriNhan2;
SendUart();
delay_ms(50);

lcd_gotoxy(1,1);


printf(lcd_putc,"DO AM DAT1=%2.0f", doam1);lcd_putc("%");

delay_ms(500);
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"DO AM DAT2=%2.0f", doam2);lcd_putc("%");

delay_ms(500);

if(doam1<=DoAmDatMin)
{
output_bit(TAI_1,1);

}
else if(doam1>=DoAmDatMax)
{
output_bit(TAI_1,0);

}
if(doam2<=DoAmDatMin)
{
output_bit(TAI_2,1);

}
else if(doam2>=DoAmDatMax)
{
output_bit(TAI_2,0);

}


delay_ms(500);
//!

}

lcd_clear();
while(Option==2)
{

lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"CAI DAT DOAM MAX");
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"GIA TRI:%d",DoAmDatMax);

if(TANG==0)
{
while(TANG==0);
DoAmDatMax=DoAmDatMax+1;
if(DoAmDatMax>99)
{


DoAmDatMax=70;
}
}
else if(GIAM==0)
{
while(GIAM==0);
DoAmDatMax=DoAmDatMax-1;
if(DoAmDatMax<50)
{
DoAmDatMax=80;
}
}
}

lcd_clear();
while(Option==1)
{
lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"CAI DAT DOAM MIN");
lcd_gotoxy(1,2);
printf(lcd_putc,"GIA TRI:%d",DoAmDatMin);

if(TANG==0)
{
while(TANG==0);
DoAmDatMin=DoAmDatMin+1;
if(DoAmDatMin>70)
{
DoAmDatMin=70;


}
}
else if(GIAM==0)
{
while(GIAM==0);
DoAmDatMin=DoAmDatMin-1;
if(DoAmDatMin<40)
{
DoAmDatMin=40;
}
}

}
lcd_clear();
while(Option==3)
{

lcd_gotoxy(1,1);
printf(lcd_putc,"CHINH TAY ");

if(TANG==0 )
{
delay_ms(40);

if(TANG==0)
{
trangthai1=~trangthai1;
}


}
if(trangthai1==1)
{
// lcd_clear();
output_bit(TAI_1,1);

}
if(trangthai1==0)
{

output_bit(TAI_1,0);

}

if(GIAM==0 )
{
delay_ms(40);

if(GIAM==0)
{
trangthai2=~trangthai2;
}

}

if(trangthai2==1)
{
//lcd_clear();
output_bit(TAI_2,1);