THIẾT kế hệ THỐNG MÁNG ăn TRONG CHĂN NUÔI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁNG ĂN
TRONG CHĂN NUÔI


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
2G

Second Generation

ADC

Analog Digital Converter

App

Application

DT

Data

EEPROM

Erasable Programmable Read Only Memory

GND

Ground

GSM

Global System for Mobile

I2C

Inter Intergrated Circuit

IoT

Internet of Things

PWM

Pulse Width Modulation

RAM

Random Access Memory

RF

Radio Frequency

RX

Receiver

SCL

Serial Clock

SDA

Serial Data

SIM

Subscriber Identity Module

TX

Transmiter

UART

Universal Asynchronous Serial

USART

Universal Synchronous and Asynchronous Serial

Vcc

Voltage Colector to Colector

Wifi

Wireless Fidelity

WPA

Wifi Protected Access


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/34

CHƯƠNG 1.

MỞ ĐẦU

1.1 Tên đề tài
Đề tài thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi được tiến hành nghiên cứu
ứng dụng công nghệ IoT và công nghệ GSM trong lĩnh vực điện tử đối với chăn
nuôi. Việc tự động hóa quy trình cho lợn ăn sẽ giúp tăng năng suất, giảm sức lao
động của người chăn nuôi từ đó đem lại hiệu quả kinh tế so với những mô hình bán
tự động hay thủ công có sẵn trên thị trường.
1.2 Hiện trạng và lí do chọn đề tài
- Hiện nay chăn nuôi lợn sử dụng thức ăn dạng viên với rất nhiều hãng sản
xuất trên thị trường. Mỗi hãng lại sản xuất nhiều loại thức ăn khác nhau phù
hợp với từng giai đoạn sinh trưởng của lợn, mỗi loại thức ăn lại có một lộ
trình dinh dưỡng riêng biệt. Lộ trình dinh dưỡng là vào từng giai đoạn sinh
trưởng của lợn sẽ dùng một loại thức ăn tương ứng với quy định về thời
điểm, khối lượng số bữa cho ăn trong ngày.
-

Quá trình chăn nuôi ở các hộ gia đình gặp nhiều bất cập do khó có thể tuân
thủ đúng và thường bỏ qua lộ trình dinh dưỡng mà nhà sản xuất thức ăn cung
cấp, hướng dẫn và yêu cầu. Thiếu dưỡng chất ở từng giai đoạn sẽ làm khung

xương phát triển chậm, ít thịt, hệ cơ yếu, ngắn đòn… Còn nếu ăn quá mức
quy định sẽ gây lãng phí thức ăn và tăng chi phí chăn nuôi, cùng với dư
protein sẽ bị đào thải dưới dạng urê gây hại cho môi trường, tích lũy mỡ
sớm, lợn to nhưng nhẹ cân, lợn dễ bị viêm khớp và bán với giá thấp. Hoặc dư
một số chất dinh dưỡng sẽ ảnh hưởng và gây các bệnh về đường tiêu hóa làm
tốn kém thêm chi phí chữa bệnh, chậm xuất chuồng.

1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Việc sử dụng thức ăn dạng viên rất tiện lợi và mang nhiều lợi ích nhưng vô tình
gây thêm khó khăn cho những người chăn nuôi ở phương thức cho lợn ăn. Còn đối

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/34

với những trang trại chăn nuôi mức độ trung và lớn thì việc cho lợn ăn đúng theo
quy trình rất tốn thời gian và nhân lực. Biết được những khó khăn trên, tôi đã tìm
kiếm các giải pháp có trên thị trường và máng ăn tự động/bán tự động ứng dụng
công nghệ IoT và GSM để điều khiển chính là một giải pháp rất thiết thực.
1.4 Ưu nhược điểm của các thiết bị cho ăn có trên thị trường
- Ưu điểm của các thiết bị cho ăn có trên thị trường:
 Giúp giải phóng phần nào đó sức lao động của người chăn nuôi. Người
chăn nuôi chỉ việc đổ bột vào bồn chứa, khi nào hết thì lại thêm vào.
 Thức ăn luôn có sẵn trong máng và được cung cấp liên tục, chống việc
lợn bị đói.


-

Dễ dàng sử dụng với người chăn nuôi.

Những điều trên vừa là ưu điểm, lại vừa là nhược điểm của các thiết bị đã có:
 Những thiết bị này không kiểm soát được khối lượng thức ăn mà lợn ăn
vào mỗi ngày. Lợn có thể ăn tùy ý vào mọi lúc vì lượng thức ăn có sẳn
trong máng.
 Những thiết bị đã có cũng không kiểm soát được số bữa ăn và thời điểm
cho ăn, do vậy đã không tuân theo lộ trình dinh dưỡng của nhà sản xuất.
 Lúc lợn đã ăn no, thức ăn vẫn còn trong máng, điều này làm thức ăn tiếp
xúc với môi trường, gây biến chất thức ăn, rất có hại.
 Nếu người chăn nuôi cho ăn theo cách đổ thức ăn vừa đủ cho mỗi lần cho
ăn, điều này trở thành cho ăn thủ công, máng ăn không còn mang tính tự
động nữa. Với các trang trại tầm trung và lớn thì rất tốn nhân công, hơn là
việc con người thường xuyên ra vào trang trại cũng có nguy cơ lây truyền
dịch bệnh.

1.5 Hướng giải quyết
- Từ những bất cập còn tồn đọng của các thiết bị đã có, hai điều cần giải quyết:
 Định lượng thức ăn, có nghĩa là người chăn nuôi sẽ xác định khối lượng
thức ăn mà lợn cần ăn vào mỗi bữa ăn.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 3/34

 Định thời cho ăn, có nghĩa là người chăn nuôi xác định thời điểm lợn ăn
và số bữa ăn lợn ăn trong ngày.

-

Từ đó tìm kiếm các giải pháp cần thiết để thực hiện hai ý tưởng trên và hình
thành nên thiết bị máng ăn hoàn toàn tự động theo công nghệ mới. Bên cạnh
đó, còn xây dựng thêm khả năng giao tiếp với người dùng cho thiết bị thông
qua App.

1.6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu được hướng đến trong đề tài là công nghệ IoT và công
nghệ GSM. Ứng dụng công nghệ IoT và GSM trong nông nghiệp rất phù hợp với xu
hướng hiện nay của thị trường. Trong bối cảnh Việt Nam đang chuyển đổi sang kinh
tế số và hội nhập với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 thì ứng dụng các công nghệ
là rất quan trọng, đặc biệt trong lĩnh vực thế mạnh của Việt Nam là chăn nuôi.

CHƯƠNG 2.

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IOT và GSM

1.7 Công nghệ IoT
1.1.1 IoT là gì?

Hình 2-1: Công nghệ IoT trong đời sống [3]

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/34

IoT (Internet of Things) mạng lưới mọi thứ kết nối Internet là một liên kết mạng,

trong đó các thiết bị kết nối, phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các
bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối
mạng máy tính (Internet) giúp cho các thiết bị này có thể thu thập dữ liệu về và
truyền tải dữ liệu lên. Ví dụ như ứng dụng công nghệ IoT để bật tắt các thiết bị như
đèn, quạt… trong nhà, hay người dùng có một trang trại chăn nuôi ứng dụng công
nghệ IoT thì người này cũng có thể điều khiển cho vật nuôi ăn ở một nơi khác (nơi
có thể truy cập Internet) thông qua thiết bị thông minh mà không cần ở ngay trang
trại.
1.1.2 Các đặc tính cơ bản
- Tính kết nối liên thông: bất cứ mọi thứ đều có thể kết nối với nhau thông
Internet và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể.
-

Tính không đồng nhất: các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có
phần cứng khác nhau, và kết nối mạng khác nhau.

-

Thay đổi linh hoạt: trạng thái của các thiết bị tự động thay đổi, kết nối hoặc
bị ngắt, vị trí thiết bị thay đổi và tốc độ thay đổi… Số lượng thiết bị cũng có
thể tự động thay đổi.

-

Quy mô lớn: một số lượng lớn các thiết bị được quản lý chung và giao tiếp
với nhau. Số lượng này có thể lớn hơn so với số lượng máy tính kết nối
Internet hiện nay. Số lượng các thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn
so với số lượng thông tin được truyền bởi con người.

1.1.3 Ứng dụng của IoT

- Quản lí môi trường.
-

Quản lí chất thải.

-

Quản lí các thiết bị cá nhân.

-

Nhà thông minh.

-

Mua sắm thông minh.

-

Quản lí điều khiển vườn thông minh

-

…

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 5/34

Trong đề tài này, công nghệ IoT được ứng dụng để cài đặt, điều khiển và quan
sát từ xa hệ thống máng ăn cho lợn thông qua một giao diện App. Từ đó, đem lại
nhiều lợi ích cho người chăn nuôi.

1.8 Công nghệ truyền dữ liệu qua GSM
- Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) là một công nghệ dùng
cho mạng thông tin di động. Các mạng thông tin di động GSM cho phép có
thể kết nối với nhau do đó những máy điện thoại di động GSM của các mạng
GSM khác nhau có thể sử dụng được nhiều nơi trên thế giới.
-

GSM là chuẩn phổ biến nhất cho điện thoại di động trên thế giới. Khả năng
phủ sóng rộng khắp nơi của chuẩn GSM làm cho nó trở nên phổ biến trên thế
giới, cho phép người sử dụng có thể sử dụng điện thoại di động của họ ở
nhiều vùng trên thế giới. GSM khác với các chuẩn tiền thân của nó về cả tín
hiệu và tốc độ, chất lượng cuộc gọi. Nó được xem như là một hệ thống
ĐTDĐ thế hệ thứ hai (2G). Lợi thế chính của GSM là chất lượng cuộc gọi tốt
hơn, giá thành thấp và dịch vụ tin nhắn. Thuận lợi đối với nhà điều hành
mạng là khả năng triển khai thiết bị từ nhiều người cung ứng. GSM cho phép
nhà điều hành mạng có thể sẵn sàng dịch vụ ở khắp nơi, vì thế người sử dụng
có thể sử dụng điện thoại của họ ở khắp nơi trên thế giới.

-

Trong đề tài này, công GSM được ứng dụng để cài đặt, điều khiển hệ thống
máng từ xa bằng cách gửi tin nhắn SMS đến một thiết bị Module Sim đã
được gắn thẻ Sim theo cú pháp tin nhắn đã được định trước.

CHƯƠNG 3.

CÁC LINH KIỆN VÀ PHẦN MỀM LIÊN QUAN

1.9 Các linh kiện

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/34

1.1.4 Vi điều khiển Arduino Mega 2560

Hình 3-2: Vi điều khiển Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 là một vi điều khiển hoạt động dựa trên chip ATmega2560.
Bao gồm:
-

54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sử dụng như những chân
PWM là từ chân số 2 → 13 và chân 44 45 46).

-

6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5),
chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2).

-

4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng.

-

16 chân vào analog (từ A0 đến A15).

-

1 thạch anh với tần số dao động 16MHz.

-

1 cổng kết nối USB.

-

1 jack cắm điện.

-

1 nút reset.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/34

1.1.5 Module thu phát Wifi ESP8266 V12
- Module ESP8266 V12 dùng để thu phát, kết nối Wifi cho hệ thống, là một
chíp được tích hợp cao, có thể nạp code và dùng như vi điều khiển. Module

được thiết kế nhỏ gọn, đẹp mắt cộng với giá thành rẻ. Module ESP8266 thích
hợp cho các ứng dụng liên quan đến truyền qua Internet và Wifi cũng như
các ứng dụng truyền nhận sử dụng thay thế cho các Module RF khác. Đặc
biệt ứng dụng trong IoT (Internet of Things).

Hình 3-3: Module ESP8266V12

-

Thông số kỹ thuật của ESP8266 V12:
 Điện áp hoạt động: 3.3V.
 Các chuẩn Wifi: 802.11 b/g/n.
 Tần số Wifi: 2.4GHz.
 Giao tiếp: UART, SDIO 2.0, SPI.
 Chân GPIO: 16 chân.
 Hổ trợ bảo mật: WPA/WPA2.
 Tốc độ Baud mặc định: 9600 hoặc 115200.
 Các chế độ: Station, Access Point, Both Station and Access Point.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/34

-

Sơ đồ chân: gồm 3 chân 3.3V, 3 chân GND, 16 chân GPIO và các chân giao
tiếp khác.

Hình 3-4: Sơ đồ chân ESP8266 V12 [4]

Hình 3-5: Tập lệnh AT của ESP8266 [5]

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/34

1.1.6 Module Sim 800L

Hình 3-6: Module Sim 800L

-

Module Sim 800L được dùng để nhận tin nhắn theo cú pháp từ một Sim khác
gửi đến giúp vi điều khiển nhận được chuỗi tin nhắn cú pháp và tiến hành xử
lý đóng mở máng ăn.

-

Thông số kỹ thuật:
 Nguồn cung cấp : 4 – 5VDC.
 Dòng cung cấp: 1A trở lên để thực hiện gọi điện hay gửi SMS.
 Dòng ở chế độ chờ: 10mA.
 Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến ở Việt Nam, dùng cho các mạng.
 Khe cắm Sim: chuẩn Micro Sim.

-

Chức năng các chân:


Chân NET: lắp anten, có thể dùng anten đi kèm hoặc anten mở rộng.



Chân VCC-GND: cấp nguồn dương-âm.



RST: chân reset, sử dụng khi cần khởi động lại Module Sim.



RXD – TXD: giao tiếp chuẩn Serial đặc trưng của Module Sim.



RING: đổ chuông khi có cuộc gọi đến.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/34



DTR: Chân UART DTR.



SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh.



MICP, MICN: ngõ vào âm thanh, gắn thêm Micro để thu âm thanh.

1.1.7 Vi điều khiển Arduino Uno R3

Hình 3-7: Vi điều khiển Arduino Uno R3

-

Arduino Uno R3 là một vi điều khiển hoạt động dựa trên chip Atmega328.
Bao gồm:
 14 chân digital (trong đó có 6 chân có thể được sử dụng như những chân
PWM).
 1 cổng Serial giao tiếp với phần cứng.


6 chân vào analog (từ A0 đến A5).

 1 thạch anh với tần số dao động 16MHz.
 1 cổng kết nối USB.
 1 jack cắm điện.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/34

 1 nút reset.
-

Các thông số của Arduino Uno R3:
 Điện áp hoạt động: 5VDC.
 Điện áp khuyên dùng: 7-12VDC
 Dòng tiêu thụ: khoảng 30mA.
 Bộ nhớ flash: 32KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader.
 SRAM: 2KB.
 EEPROM: 1KB.

1.1.8 Động cơ Servo MG996R

Hình 3-8: Động cơ Servo MG996R

-

Động cơ RC Servo được kết nối với vi điều khiển giúp kéo đẩy đóng mở van
máng ăn để thức ăn được xả hoặc ngưng xả đúng thời điểm.

-

Thông số kỹ thuật:
 Chủng loại: analog RC Servo.
 Điện áp hoạt động: 4.8-6.6VDC.

 Kích thước: 40mm x 20mm x 43mm.
 Lực kéo:
 3.5Kg khi 4.8V-1.5A.
 5.5Kg khi 6V-1.5A.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/34

 Tốc độ quay:
 0.17sec / 60degrees (4.8V không tải).


0.13sec / 60degrees (6.0V không tải).

1.1.9 Module HX711 và cảm biến khối lượng
Module HX711:

Hình 3-9: Module HX711

-

Module HX711 dùng để chuyển đổi tương tự sang số, đọc giá trị của cảm
biến khối lượng với độ phân giải 24 bit và chuyển sang giao tiếp 2 dây (SCK,
DT) và gửi về vi điều khiển.

-

Sơ đồ chân:
 GND: chân nối GND.
 VCC: chân cấp nguồn 5V.
 DT: chân dữ liệu.
 SCK: chân xung Clock để gửi dữ liệu về vi điều khiển dạng nối tiếp.
 Các chân E+, E-, A-, A+, B-, B+: các chân nối với cảm biến cân năng.

-

Thông số kỹ thuật:
 Điệp áp cấp: 2.8V - 5.2V.
 Dòng điện tiêu thụ: < 1.5mA.
 Độ phân giải điện áp: 40mV.
 Độ phân giải: 24 bit ADC.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/34

Cảm biến khối lượng:

Hình 3-10: Cảm biến khối lượng

-

Cấu tạo: gồm các điện trở strain gauges nối thành 1 cầu Wheatstone và được
dán vào bề mặt của thân cảm biến.

Hình 3-11: Cấu tạo cảm biến khối lượng [6]

-

Điện áp đầu vào được cấp vào cảm biến (góc 1 và góc 4), điện áp đầu ra
được đo ở 2 góc còn lại (góc 2 và góc 3).

-

Ở trạng thái cân bằng (cảm biến không có lực tác dụng) tín hiệu điện áp đầu
ra là không.

-

Khi có lực tác động lên cảm biến này làm cho thân cảm biến bị biến dạng (bị
co nén), dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi kim loại của

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/34

điện trở strain gauges gắn trên thân cảm biến dẫn đến một sự thay đổi giá trị
các điện trở, làm thay đổi điện áp đầu ra.
1.10

Giới thiệu App Blynk

Hình 3-12: Giới thiệu App Blynk [7]

-

Blynk là một ứng dụng có thể chạy trên hệ điều hành Android và iOS, người
dùng có thể tạo ra một giao diện trên App và điều khiển thiết bị theo ý thích,
cho phép người dùng kiểm soát Arduino, Module ESP8266 hoặc có thể là
một thiết bị nào đó trên Internet.

-

Blynk thiết kế cho các ứng dụng về IoT, nó có thể điều khiển phần cứng ở rất
xa chỉ cần là nơi có thể kết nối Internet, có thể lưu trữ và gửi dữ liệu tại nơi
phần cứng được lắp đặt và hiển thị lên App Blynk thông qua Blynk Server.

-

Để có thể sử dụng người dùng phải tạo một tài khoản, lấy các linh kiện tương
ứng với phần cứng được thay thế trên App, tải các thư viện của các phần
cứng liên quan, tham khảo chương trình và viết lại theo ý mình.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/34

-

Blynk có giao diện đẹp và bắt mắt, giúp người dùng dễ dàng sử dụng nếu
như chưa có đủ kiến thức về làm App trên điện thoại. Ứng dụng có thể dễ

dàng tìm kiếm trên CH Play đối với Android.

-

Một hệ thống Blynk cơ bản gồm các thành phần sau:
 Blynk app: Cho phép bạn tạo giao diện để điều khiển hoặc hiển thị
giá trị từ phần cứng.
 Blynk server: chịu trách nhiệm hoàn toàn nhiệm vụ giao tiếp giữa
phần cứng và App. Ở đồ án này ta sử dụng server do Blynk cung cấp
là cloud Blynk. Nếu không sử dụng cloud Blynk thì người dùng có thể
tự tạo và sử dụng server của riêng mình và có thể chạy trên các máy
tính nhúng như Rasspberry Pi.
 Thư viện Blynk: Được hỗ trợ bởi Blynk cho phép phần cứng giao
tiếp với server qua các tập lệnh cho phép nhập và xuất dữ liệu từ phần
cứng.
 Phần cứng: Ở đây ta sử dụng Module thu phát Wifi ESP8266 để
truyền và nhận dữ liệu thông qua Wifi đến server. Vi điều khiển
ATMEGA328 để xử lý xuất nhận dữ liệu ra các chân I/O.

-

Các tập lệnh Blynk cơ bản được sử dụng:
 char auth[] = "YourAuthToken": Lệnh lấy mã xác nhận từ ứng dụng
Blynk.
 char ssid[] = "tenWifi":Lệnh này cho phép phần cứng lấy tên Wifi tại
vị trí phần cứng lắp đặt.
 char pass[] = "matkhau": Lệnh này cho phép phần cứng lấy mật khẩu
Wifi tương ứng với Wifi kết nối.
 Blynk.begin(auth, Wifi, ssid, pass): Lệnh bắt đầu khởi động để kết nối
đến Blynk.

 Blynk.run(): Lệnh được đặt trong vòng lặp của chương trình để Blynk
cập nhật trạng thái liên tục với phần cứng.
 Blynk.virtualWrite(): Virtual Pins là các chân ảo được thiết kế để gửi
dữ liệu từ phần cứng đến Blynk App và ngược lại. Virtual Pins là các

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/34

kênh để gửi bất kỳ dữ liệu nào từ Virtual Pins được phân biệt với các
chân vật lý của phần cứng.
1.11

Ngôn ngữ và phần mềm hỗ trợ lập trình

1.1.10 Giới thiệu về phần mền Arduino IDE
Arduino IDE là một trình biên dịch được dùng cho các board Arduino hay cho
các vi điều khiển ATmega328P, ATmega2560… và trình biên dịch này sử dụng
ngôn ngữ chính là ngôn ngữ C, trong đề tài này trình biên dịch Arduino IDE sẽ
được sử dụng để viết chương trình điều khiển hệ thống máng ăn.

Hình 3-13: Logo của trình biên dịch Arduino IDE

1.1.11 Khởi tạo một chương trình

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/34

Hình 3-14: Chức năng các biểu tượng chính

-

Các bước căn bản để lập trình với Arduino IDE:
 Tạo file biên dịch mới.
 Lưu file lập trình.
 Lập trình code điều khiển.
 Biên dịch file để kiểm tra lỗi.
 Nạp chương trình vào vi điều khiển.

-

Trong phần mềm Arduino IDE có hỗ trợ các thư viện và ví dụ mở với các
chủ đề khác nhau.

1.1.12 Cấu trúc một chương trình trong Arduino IDE
Tất cả chương trình được viết bằng Arduino IDE thường sẽ có 2 hàm chính đó là
void setup() và void loop(). Hàm void setup() dùng để khai báo các cài đặt ban đầu
của chương trình như khai báo chân ngõ ra, chân ngõ vào hay thiết lập tốc độ baud
khi giao tiếp nối tiếp và chỉ chạy hàm này một lần duy nhất. Hàm void loop() thì

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/34

được xem như là một chương trình chính, thực hiện các thao tác, các thứ mà người
dùng đã lập trình và hàm này được lặp đi lặp lại liên tục.

Hình 3-15: Cấu trúc của một chương trình trong Arduino IDE

CHƯƠNG 4.
1.12

SƠ ĐỒ CỦA HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾ MẠCH

Sơ đồ của hệ thống

1.1.13 Sơ đồ khối

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/34

Hình 4-16: Sơ đồ khối của hệ thống

Chức năng của từng khối:
-

Cảm biến loadcell: thu thập dữ liệu cân nặng trong máng ăn và truyền cho
Arduino Mega để tiến hành xử lí.

-

Arduino Mega: là vi điều khiển trung tâm, có chức năng nhận dữ liệu từ cảm
biến gửi lên App và trên App gửi xuống, nhận dữ liệu từ Sim và tiến hành
điều khiển động cơ Servo.

-

ESP8266: có chức năng kết nối Wifi, là cầu nối để Arduino Mega và App gửi
dữ liệu với nhau.

-

App: người chăn nuôi thao tác trên điện thoại thông minh, giúp quan sát, cài
đặt và điều khiển hệ thống máng ăn dễ dàng và tiện lợi.

-

Module Sim: có chức năng nhận tin nhắn từ người dùng gửi đến theo cú
pháp và chuyển đến Arduino Uno xử lí chuỗi tin nhắn đó.

-

Arduino Uno: có chức năng nhận chuỗi tin nhắn từ Module Sim, sau đó tách
chuỗi và truyền dữ liệu đến Arduino Mega xử lí đóng, mở máng.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/34

Hình 4-17: Giao diện App của hệ thống

Nguyên lí hoạt động của hệ thống:
Sau khi hệ thống được cấp nguồn, đầu tiên ESP8266 sẽ kết nối Wifi với một
mạng Wifi (có thể Wifi được đặt tại trang trại nuôi), cảm biến loadcell sẽ thu
thập dữ liệu khối lượng chuyển về vi điều khiển chính (Arduino Mega) sau đó
đưa lên App, dữ liệu thời gian cũng sẽ tự động cập nhật và hiển thị lên màn hình
LCD của App để người dùng dễ dàng quan sát. Để sử dụng người dùng phải
chọn chế độ hoạt động, có 3 chế độ hoạt động như sau:
-

Chế độ điều khiển từ xa: khi chọn chế độ này người dùng có thể dễ dàng điều
khiển cho vật nuôi ăn từ xa thông qua nút đóng/mở trên giao diện App. Khi
bấm nút này sẽ mở máng và đèn Led trên giao diện sẽ sáng để báo hiệu mở
máng, khi bấm đóng sẽ đóng máng lại và đèn báo hiệu trên App tắt.

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/34

-

Chế độ điều khiển tự động: ở chế độ này người dùng sẽ phải cài đặt, các
thông số cài đặt bao gồm:

 Thời gian bắt đầu cho ăn: người dùng sẽ chọn thời gian bắt đầu cho
ăn thích hợp và cài đặt thời gian đến giờ này máng ăn sẽ tự động mở.

Ví dụ cài đặt 06:00 thì đúng 06:00 sẽ mở máng cho lợn ăn.

 Số bửa ăn trong ngày: trong ngày cần cho vật nuôi bao nhiêu lần thì
cài đặt số này. Ví dụ một ngày cho ăn 5 lần, cài đặt là 5.

 Bao lâu cho ăn 1 lần: là khoảng thời gian cách nhau của mỗi bữa ăn,
khoảng cách này được tính bằng giờ. Ví dụ cài đặt 3 tiếng cho ăn 1
lần với thời gian bắt đầu cho ăn là 06:00 và số bửa ăn trong ngày là 5
thì ở các mốc thời gian 06:00, 09:00, 12:00, 15:00, 18:00 máng ăn sẽ
tự động mở cho vật nuôi ăn.
 Số thức ăn cho ăn: trong các bửa ăn người nuôi muốn cho lợn ăn bao
nhiêu thức ăn thì cài đặt số lượng thức ăn đó qua nút tăng (+), giảm (-)
trên màn giao diện App. Nếu số lượng thức ăn cho ăn đủ thì máng sẽ
tự động đóng lại.
-

Chế độ điều khiển qua Sim: ở chế độ này người dùng chỉ cần gửi tin nhắn
đến Module Sim được kết nối với hệ thống theo cú pháp BAT:so_gam. Ví dụ
người dùng muốn cho ăn 2Kg thì soạn tin nhắn theo cú pháp BAT:2000. Sau
đó gửi đến số điện thoại gắn trong Module Sim thì máng ăn sẽ mở đến khi số
lượng thức ăn đủ với giá trị cài đặt thì máng ăn sẽ đóng lại.

1.1.14 Sơ đồ giải thuật
- Sơ đồ giải thuật chế độ điều khiển từ xa qua App:

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 22/34

Hình 4-18: Sơ đồ giải thuật chế độ điều khiển từ xa qua App

-

Sơ đồ giải thuật chế độ điều khiển bằng Sim qua tin nhắn:

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/34

Hình 4-19: Sơ đồ giải thuật chế độ điều khiển bằng Sim qua tin nhắn


Trường hợp đúng: chuỗi tin nhắn nhận được đúng cú pháp thì điều
khiển mở máng. Cú pháp: BAT:sogram.



-

Trường hợp sai: chuỗi tin nhắn nhận được sai cú pháp.

Sơ đồ giải thuật chế độ điều khiển tự động:

Thiết kế hệ thống máng ăn trong chăn nuôi