ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM TRONG NÔNG NGHIỆP BĂNG MOBILE

BÁO CÁO THỰC TẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

BÁO CÁO THỰC TẬP
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài: Thiết kế hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm
trong nông nghiệp bằng mobile

Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
Khố:
Hệ:

TS. Nguyễn Hồi Giang
Phan Nguyễn Mạnh Thắng,
Đặng Hồi Linh
K20B
2017-2020
ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 02/2020
1


BÁO CÁO THỰC TẬP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: Phan Nguyễn Mạnh Thắng
Lớp: K20B

Khố: 2017-2020

Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật điện tử - Viễn thông
Hệ đào tạo: ĐHCQ

1. Tên đề tài TTTN:
Thiết kế hệ thống đo và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm trong nông nghiệp bằng mobile

2. Nội dung chính:
Kết cấu được trình bày theo 3 phần chính:
 Chương 1: Tổng quan về vi điều khiển và hệ thống Arduino
 Chương 2: Khảo sát, phân tích yêu cầu và lựa chọn giải pháp
 Chương 3: Thiết kế chi tiết và triển khai hệ thống
3. Ngày giao:
15/1/2020

4. Ngày nộp:
14/2/202

TRƯỞNG KHOA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

2


BÁO CÁO THỰC TẬP

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành chuyên đề báo cáo thực tập này trước hết em xin gửi đến quý thầy,cô giáo
trong Khoa công nghệ điện tử thông tin trường Trường Đại học Mở Hà Nội lời cảm ơn chân
thành.
Đặc biệt, em xin gởi đến thầy Nguyễn Hoài Giang, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ
em hồn thành chuyên đề báo cáo thực tập này lời cảm ơn sâu sắc nhất.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh Đạo, các phịng ban của cơng ty D&L, đã tạo điều
kiện thuận lợi cho em được tìm hiểu thực tiễn trong suốt q trình thực tập tại cơng ty. Đồng
thời nhà trường đã tạo cho em có cơ hội được thực tập nơi mà em yêu thích, cho em bước ra
đời sống thực tế để áp dụng những kiến thức mà các thầy cô giáo đã giảng dạy. Qua công việc
thực tập này em nhận ra nhiều điều mới mẻ và bổ ích trong việc nghiên cứu và triển khai, để
giúp ích cho sự nghiệp sau này của bản thân.
Vì kiến thức bản thân cịn hạn chế, trong q trình thực tập, hồn thiện chun đề này em
khơng tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ cơ cũng như
q cơng ty.
Em xin chân thành cảm ơn!

NHẬN XÉT

..………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
3


BÁO CÁO THỰC TẬP

…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................3
NHẬN XÉT...........................................................................................................4
MỞ ĐẦU...............................................................................................................7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG ARDUINO

...............................................................................................................................8
1.1.
1.2.

Khái niệm Vi điều khiển...........................................................................................8
Tổng quan hệ thống Arduino...................................................................................8

1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.3.

Khái niệm Arduino.................................................................................8
Cấu trúc Arduino....................................................................................9
Khả năng kết nối.....................................................................................9

Kết luận chương 1.....................................................................................................9

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN GIẢI
PHÁP...................................................................................................................10
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.

Khảo sát đối tượng nghiên cứu..............................................................................10
Phân tích yêu cầu....................................................................................................10
Lựa chọn giải pháp.................................................................................................10
Quy trình làm việc của hệ thống............................................................................10

2.4.1.
2.4.2.

Đưa yêu cầu..........................................................................................10
Tổng quan thiết kế và hoạt động của hệ thống....................................10
4


BÁO CÁO THỰC TẬP
2.5.

Kết luận chương 2...................................................................................................11

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG................12
3.1.

Mơ hình thiết hệ thống...........................................................................................12

3.1.1.
3.1.2.
3.1.3.
3.1.4.

Danh sách thiết bị.................................................................................12
Tổng quan hệ thống..............................................................................12
Sơ đồ khối.............................................................................................13
Chi tiết các thiết bị phần cứng..............................................................13

3.1.4.1. Arduino Uno R3..................................................................................................13
3.1.4.2. Màn hình LCD 1602 xanh dương 5V................................................................16

3.1.4.3. Các thiết bị khác..................................................................................................17
3.2.
Chế tạo và lắp đặt...................................................................................................21

3.2.1.
3.2.2.
3.2.3.
3.3.

Chế tạo..................................................................................................21
Lắp đặt..................................................................................................22
Đánh giá kết quả...................................................................................22

Kết luận chương 3...................................................................................................22

KẾT LUẬN.........................................................................................................23
PHỤ LỤC............................................................................................................24
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................27

DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ, HÌNH
Hình 1.1 Bo mạch Arduino.
Hình 3.1 Hình ảnh hệ thống
Hình 3.2 Sơ đồ khối
Hình 3.3 Arduino UNO R3
Hình 3.4 Vi điều khiển Arduino UNO R3
Hình 3.5: Các chân vào ra của Arduino
Hình 3.6: Mặt trước màn hình LCD
Hình 3.7: Mặt sau màn hình LCD.
Hình 3.8: Adapter 5v
Hình 3.9: IC nguồn LM7805

Hình 3.10: Module Relay
Hình 3.11: Module wifi esp8266
Hình 3.12: Cảm biến khí Module MQ135
Hình 3.13: Module cảm biến nhiệt độ , độ ẩm DTH11
Hình 3.14: Quạt 5V
Hình 3.15: USB to COM
Hình 3.16: Cáp nối
Hình 3.17: Lắp đặt hệ thống hồn chỉnh
Hình 3.18: Chương trình biên dịch code Arduino 1.8.11

5


BÁO CÁO THỰC TẬP

MỞ ĐẦU
Như chúng ta biết, nhiệt độ và độ ẩm là những thành phần vật lý rất quan trọng trong cuộc
sống con người. Việc thay đổi nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng rất nhiều đến sự sinh trưởng và phát
triển của động vật, thực vật và cấu tạo, tính chất vật lý của vật chất. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt
độ của 1 chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình. Vì vậy, trong
nghiên cứu khoa học, trong cơng nghiệp, trong nông nghiệp và trong đời sống sinh hoạt, thu
thập các thông số và điều khiển nhiệt độ là điều rất cần thiết. Trong các lị nhiệt, máy điều
hồ, máy lạnh hay cả trong lò viba, điều khiển nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phảm
ấy. Trong ngành luyện kim, cần phải đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng chảy, và
cũng cần đạt một nhiệt độ nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được tốt các đặc tính cơ học như độ
bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét. Trong ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để
nướng bánh, để nấu, để bảo quản. Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, khơng chỉ gây hư hại
đến chính thiết bị đang hoạt động, cịn ảnh hưởng đến q trình sản xuất, ngay cả trên chính
sản phẩm ấy.
Đặc biệt trong ngành nơng nghiệp, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến năng xuất và

chất lượng sản phẩm. Vì vậy việc điều khiển được nhiệt độ và độ ẩm là hết sức quan trọng.
Có nhiều phương pháp điều khiển nhiệt độ và độ ẩm khác nhau, mỗi phương pháp đều có ưu
nhược điểm khác nhau.
Với mong muốn kết hợp những kiến thức đã được học tại giảng đường với thực tế trong
cuộc sống để giúp ích cho cơng việc trong tương lai của mình, em đã tìm hiểu về hệ thống
điều khiển nhiệt độ và độ ẩm từ thiết bị smart mobile, sử dụng wifi thông qua Arduino, thông
tin nhiệt độ, độ ẩm hiển thị trên màn hình LCD, và thực hiện đồ án thực tập tốt nghiệp.

6


BÁO CÁO THỰC TẬP
Đồ án này thích hợp ứng dụng cho nhà lưới trồng các loại rau, hoa, cây cảnh là thích hợp
nhất, có tính khả thi rất cao. Người dùng có thể theo dõi và điều chỉnh các thơng số một cách
kịp thời và chính xác, giúp cho việc canh tác cây trồng trở nên chính xác và đạt chất lượng tốt
nhất. Giải pháp để điều khiển nhiệt độ, độ ẩm là dùng hệ thống quạt và ánh sáng để thay đổi
nhiệt độ và độ ẩm trong khu vực điều khiển.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VI ĐIỀU KHIỂN VÀ HỆ THỐNG
ARDUINO
1.1. Khái niệm Vi điều khiển
Vi điều khiển là một máy tính tích hợp trên 1 chip, thướng sử dụng để điều khiển các thiết
bị điện tử. Vi điều khiển thực chất gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ cao và giá thành thấp (so
với các vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các thiết bị ngoại vi như các bộ
nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi từ số sang tương tự và từ tương tự sang số, mô
đun điều chế độ rộng xung (PWM)...
Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng hệ thống nhúng. Nó xuất hiện nhiều trong
các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lị vi sóng, điện thoại, dây truyền tự động. Hầu hết
các loại vi điều khiển hiện nay có cấu trúc Harvard là loại cấu trúc mà bộ nhớ chương trình và
bộ nhớ dữ liệu được phân biệt riêng.

Cấu trúc của một vi điều khiển gồm CPU, bộ nhớ chương trình (thường là bộ nhớ ROM
hoặc bộ nhớ Flash), bộ nhớ dữ liệu (RAM), các bộ định thời, các cổng vào/ra để giao tiếp với
các thiết bị bên ngoài, tất cả các khối này được tích hợp trên một vi mạch.
1.2. Tổng quan hệ thống Arduino
1.2.1. Khái niệm Arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau
hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Được giới thiệu đến công chúng năm 2005 những
nhà thiết kế mong muốn mang đến một cách thức đơn giản chi phí thấp để khuyến khích

7


BÁO CÁO THỰC TẬP
sinh viên, người u thích có thể dễ dàng chế tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác
với môi trường qua các cảm biến và cơ cấu chấp hành.
Arduino hiện nay đã rất phổ biến trên thế giới và chúng cũng được biết đến rộng rãi tại
Việt Nam. Với vô vàn những ứng dụng mở rộng độc đáo Arduino ngày càng chứng tỏ được
sức mạnh của mình. Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các
ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Arduino
giống như một máy tính nhỏ để người dùng có thể lập trình và thực hiện các dự án điện tử
mà khơng cần phải có các cơng cụ chuyên biệt để phục vụ việc nạp code.

Hình 1.1: Bo mạch Arduino

1.2.2. Cấu trúc Arduino
Phần cứng: gồm 1 board mạch mã nguồn mở thường được gọi là vi điều khiển và có thể
lập trình được. Phần cứng được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM
Atmel 32-bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu
vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau.
Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE dùng để soạn thảo, biên dịch code và nạp

chương trình cho board. Nó được thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với
lĩnh vực phát triển phần mềm. Nó bao gồm một chương trình code editor với các chức
năng như đánh dấu cú pháp, tự động brace matching, và tự động canh lề, cũng như compile
(biên dịch) và upload chương trình lên board chỉ với 1 cú nhấp chuột.
Phần mềm: Ngơn ngữ lập trình cho Arduino sử dụng nền tảng C.
1.2.3. Khả năng kết nối
- Arduino có thể hoạt động hồn tồn độc lập hoặc các Arduino có thể kết nối với nhau
- Arduino có thể kết nối với các chip điều khiển, thiết bị điện tử,…
- Arduino có thể kết nối với một máy tính.
- Ngồi ra Arduino có thể cung cấp cho người sử dụng nhiều sự tương tác với môi
trường xung quanh.
- Hệ thống cảm biến đa dạng: Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ
ánh sáng, màu sắc, lượng nước, cảm biến phát hiện chuyển động, kim loại, khí độc,…
- Các thiết bị hiển thị: màn hình LCD, đèn LED,…
- Các module chức năng hỗ trợ kết nối có dây với các thiết bị khác hoặc kết nối không
dây thông dụng 3G, GPRS, Wifi, Bluetooth,…
- Định vị GPS, nhắn tin SMS,…

8


BÁO CÁO THỰC TẬP
1.3. Kết luận chương 1
Tổng quan chương 1 trình bày tóm tắt về khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
Vi điều khiển và Hệ thống Arduino. Các yếu tố thích hợp của Arduino cho việc xây dựng
một hệ thống cảm biến theo rõi chỉ số mơi trường. Từ đó để chúng ta hiểu rõ và lựa chọn
thiết bị cho phù hợp với quy mô và mục đích sử dụng.

9

BÁO CÁO THỰC TẬP

CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ LỰA CHỌN GIẢI
PHÁP
2.1. Khảo sát đối tượng nghiên cứu
Đồ án tập trung nghiên cứu về hệ thống đo đạc và điều khiển thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng trong nhà kính nhằm điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm tạo mơi trường thích hợp cho cây cối,
hoa màu phát triển và giảm sự ảnh hưởng của thời tiết xấu.
Đối tượng cụ thể trong đồ án nghiên cứu lần này là Trang trại Nấm Tốt. Trang trại đang áp
dụng quy trình nơng nghiệp thơng minh cho lứa nấm trong quý 1 đầu năm 2020.
2.2. Phân tích yêu cầu
Do đặc thù thời tiết miền Bắc vào các tháng quý 1 đầu năm diễn biến khá phức tạp: độ ẩm
cao, nhiệt độ thay đổi thất thường, rất không tốt cho sự phát triển của nấm. Được trồng trong
nhà màng, việc kiểm soát các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, cường độ sáng luôn là yêu cầu cấp thiết
cho trang trại. Hơn nữa, để vận hành tốt một mơ hình nơng nghiệp thơng minh thời đại 4.0, thì
u cầu phải có một hệ thống cảm biến theo dõi và kiểm soát các yếu tố môi trường tác động
lên cây trồng là yêu cầu cấp thiết nhất. Từ đó cả mơ hình trang trại mới đi vào vận hành tốt
được.
Bài toán cụ thể được đặt ra là phải kiểm sốt được các thơng số môi trường ảnh hưởng lên
nấm, trong nhà màng, từ đó kỹ sư nơng nghiệp sẽ có những điều chỉnh kịp thời để cho chất
lượng nấm được tốt nhất, đạt được tiêu chuẩn trang trại đặt ra.
2.3. Lựa chọn giải pháp
- Sử dụng module arduino làm trung tâm điều khiển
- Module relay để thao tác đóng cắt điều khiển
- Dụng màn hình LCD để hiển thị thơng tin
- Dùng cảm biến DTH11 để đo nhiệt đô, độ ẩm
- Module wifi để điều khiển từ xa
2.4. Quy trình làm việc của hệ thống
2.4.1. Đưa yêu cầu

- Các kỹ sư nông nghiệp của Nấm Tốt muốn theo rõi được giá trị về nhiệt độ, độ ẩm,
chất lượng khơng khí, cường độ sáng ( giá trị klux sẽ update ở version 2.1)
- Nhóm xây dựng đề tài đưa yêu cầu cho kỹ sư môi trường về ngưỡng cảnh báo của
nhiệt độ để hệ thống có thể can thiệp.
2.4.2. Tổng quan thiết kế và hoạt động của hệ thống
Hệ thống điều khiển nhiệt độ, độ ẩm hoạt động dựa trên cảm biến nhiệt độ DTH11 và
arduino uno r3, module relay, module wifi.
Nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không kh đo được sẽ hiển thị trên màn hình LCD đặt trên
mơ hình để tiện theo dõi và kiểm tra. Arduino-uno-r3được lập trình khi nhiệt độ tăng đến
một mức nhất định sẽ làm cho quạt tự động quay, làm mát cho khu vực trồng nấm trên mơ
hình cũng như làm quạt tự động dừng quay khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức cho phép.
Ngoài ra các kỹ sư nơng nghiệp cịn có thể theo rõi qua thiết bị Smart Mobile cá nhân,
cũng như trực tiếp điều khiển bật tắt relay hoặc hệ thống.

10


BÁO CÁO THỰC TẬP
2.5. Kết luận chương 2
Như vậy, chương 2 đã trình bày cho chúng ta thấy tổng quan bài tốn về thơng số mơi
trường mà hệ thống cần đáp ứng. Giải pháp mà nhóm đề ra, cũng như tổng quan thiết kế và
hoạt động của hệ thống. Từ đó tạo tiền đề để đưa ra một thiết kế chi tiết.

11


BÁO CÁO THỰC TẬP

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHI TIẾT VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG
3.1. Mơ hình thiết hệ thống

3.1.1. Danh sách thiết bị
STT
Tên
1
Arduino Uno R3
2
LCD1602
3
4
4
5

Module esp8266
Module MQ135
DHT11
LM7805

6

Relay

Chức năng
Bộ điêu khiển
LCD hiển thị thông số nhiệt độ, độ
ẩm, chất lượng kkhi
Module kết nối wifi
Cảm biến khí
Cảm biến nhiệt độ độ ẩm
IC nguồn, ổn áp từ 12V DC-> 5V
DC

Relay bật tắt quạt

3.1.2. Tổng quan hệ thống

Hình 3.1: Hình ảnh hệ thống

12


BÁO CÁO THỰC TẬP
3.1.3. Sơ đồ khối

Hình 3.2: Sơ đồ khối
3.1.4. Chi tiết các thiết bị phần cứng
3.1.4.1. Arduino Uno R3

Hình 3.3: Arduino Uno R3

13


BÁO CÁO THỰC TẬP
Một vài thông số của Arduino UNO R3
Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

Hình 3.4: Vi điều khiển Arduino UNO R3
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168,
ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp
nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị
lên màn hình LCD,…
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài
với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp nguồn bằng
pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB.

14

BÁO CÁO THỰC TẬP

Hình 3.5: Các chân vào ra của Arduino
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức
điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các
điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các
điện trở này khơng được kết nối).
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 →
210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn có
thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn cấp điện áp
2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V
→ 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit. Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5
(SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.

15


BÁO CÁO THỰC TẬP
3.1.4.2.Màn hình LCD 1602 xanh dương 5V

Hình 3.6: Mặt trước màn hình LCD

Hình 3.7: Mặt sau màn hình LCD
Màn hình 16x2 với kích thước như sau:
Dài: 80,0 ± 0,5 mm, trong đó có 64,5 ± 0,2 mm dành cho panel hiển thị.
Rộng: 36,0 ± 0,5 mm, trong đó có 14,0 ± 0,2 mm dành cho phần panel hiển thị.
Dày: 12,0 mm( chiều dày tối đa).16 chân giao tiếp, tương ứng với đó là 16 lỗ, mỗi lỗ
chân rộng 1mm để cắm các kết nối, hoặc hàn luôn cable kết nối vào đó. Hai chân liền kề

cách nhau “2,54mm” (đúng bằng kích thước và khoảng cách giữa các lỗ trên bìa đục lỗ
thường dùng hàn mạch).
Trên panel hiển thị có 2 hàng( dịng), mỗi dịng có 16 module hiển thị, chính vì điều này
nên thường gọi ln màn hình này là 16x2. Kích thước mỗi module 5,02x3 mm; các
module trên cùng 1 hàng cách nhau 0,5mm và giữa 2 hàng cách nhau 0,6mm; trên mỗi
module có 8x5=40 điểm ảnh, kích thước mỗi điểm ảnh 0,54x0,52mm và chúng cách nhau
0,1mm.

16


BÁO CÁO THỰC TẬP

3.1.4.3.Các thiết bị khác
1. Nguồn cấp

Hình 3.8: Adapter 5v
Điện áp vào : 100-240 V
Điện áp ra : 5V-1A
Chiều dài cáp :1m
Đầu jack chẩn micro
2. IC nguồn

Hình 3.9: IC nguồn LM7805
Điện áp vào : 10VDC (max)
17


BÁO CÁO THỰC TẬP
Điện áp ra: 5VDC

Dòng điện cực đại 1.5A (max)
Dải nhiệt độ hoạt động -40 ~ 80 độ C.
Bảo vệ quá tài, quá nhiệt
Bảo vệ SOA bán dẫn đầu ra

3. Module Relay

Hình 3.10: Module Relay
Điện áp sử dụng: 5VDC.
Tín hiệu kích: TTL 3.3~5VDC, mức cao High Relay đóng, mức thấp Low Relay ngắt.
Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.
Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A.
Tích hợp Diod chống nhiễu và đèn báo tín hiệu kích
4. Module kết nối Wifi

18


BÁO CÁO THỰC TẬP
Hình 3.11: Module wifi esp8266
Điện áp sử dụng/ Giao tiếp: 3.3VDC
Dòng tiêu thụ: Max 320mA
Hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
Wi-Fi 2.4 GHz, hỗ trợ các chuẩn bảo mật như: OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK,
WPA_WPA2_PSK.
Hỗ trợ cả 2 giao tiếp TCP và UDP
Có 3 cơ chế hoạt động: Client, Access point, Both client and access point.

5. Cảm biến khí

Hình 3.12: Cảm biến khí Module MQ135
Điện áp nguồn: ≤24VDC
Điện áp của heater: 5V±0.1 AC/DC
Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ)
Điện trở của heater: 33Ω±5%
Cơng suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW
Khoảng phát hiện: 10 – 300 ppm NH3, 10 – 1000 ppm Benzene, 10 – 300 Alcol
6. Cảm biến nhiệt độ ,độ ẩm

19


BÁO CÁO THỰC TẬP

Hình 3.13: Module cảm biến nhiệt độ , độ ẩm DTH11
Cảm biến DHT11 đã được tích hợp trong một mạch duy nhất, bạn chỉ việc nối dây
nguồn (Vcc, GND) và dây tín hiệu (Signal) vào mạch Arduino là xong.
Thông số kĩ thuật
- Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC
- Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90%
- Sai số độ ẩm: ± 5%
- Ngưỡng nhiệt độ: 0 - 55oC
- Sai số nhiệt độ: ± 2oC

7. Quạt

20


BÁO CÁO THỰC TẬP

Hình 3.14: Quạt 5V
8. Cáp nối

Hình 3.15: Cáp USB TO COM
Kết nối arduino với máy tính

Hình 3.16: Cáp nối
Dùng để nối quạt, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm.
3.2. Chế tạo và lắp đặt
3.2.1. Chế tạo
Các linh kiện tham chiếu phần bên trên, mua tại cửa hàng và lắp đặt tại văn phòng kỹ
thuật của trang trại Nấm Tốt.
Lập trình nhúng:
21


BÁO CÁO THỰC TẬP
-

Sử dụng chương trình Arduino 1.8.1.1.
Hệ điều hành Window OS
Ngôn ngữ nền tảng C
App điều khiển từ xa Blynk

Hình 3.17: Lắp đặt hệ thống hồn chỉnh

Hình 3.18: Chương trình biên dịch code Arduino 1.8.11
22

BÁO CÁO THỰC TẬP
 Phụ trách thiết kế tổng quan và mua linh kiện lắp ráp: Đặng Hoài Linh
 Phụ trách lập trình Arduino: Phan Nguyễn Mạnh Thắng
3.2.2. Lắp đặt
- Lắp đặt tại hệ thống nhà màng trồng nấm của trang trại Nấm Tốt
- Dữ liệu về thông số nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí được tải lên hệ thống server
do bộ phận kỹ thuật của đơn vị quản lý.
 Phụ trách lắp ráp, thi cơng: Đặng Hồi Linh, Phan Nguyễn Mạnh Thắng
3.2.3. Đánh giá kết quả
- Các kết quả đạt được: đo và hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng khơng khí
trên màn hình LCD. Bật tắt relay quạt theo chương trình đã lập trình thơng qua thiết bị
Smart Mobile, điều khiển qua Apps Blynk.
- Kết quả đạt được cơ bản đã thể hiện được yêu cầu đặt ra
- Do điều kiện còn chưa đầy đủ nên đồ án của chúng em còn đơn giản, việc đưa cơng
nghệ cao vào mơ hình là chưa đầy đủ.
 Phụ trách kiểm thử và sửa lỗi: Đặng Hoài Linh, Phan Nguyễn Mạnh Thắng
3.3. Kết luận chương 3
Chương 3 trình bày về việc xây dựng chi tiết hệ thống, cũng như lắp đặt được dựa trên
quy mô thực tế tại trang trại Nấm Tốt, nhằm cung cấp đầy đủ thơng tin về tính thực tế và
khả thi của đề tài.

KẾT LUẬN
Sau thời gian nghiên cứu, lắp đặt và triển khai hệ thống Đo và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm
trong nông nghiệp bằng Mobile tại trang trại Nấm Tốt, nhóm chúng em đã cơ bản giải quyết
được yêu cầu đề ra: Đó là theo dõi được các chỉ số về môi trường bao gồm: Nhiệt độ, độ ẩm,
chất lượng khơng khí. Và điều khiển relay quạt làm mát khi tới ngưỡng cảnh báo. Ngồi ra hệ
thống cịn cho phép người dùng theo dõi và điều khiển trực tiếp qua thiết bị Mobile.
Hệ thống khi đưa vào thực tế đã hỗ trợ khá tích cực cho các kỹ sư nông nghiệp Nấm Tốt
nuôi trồng lứa nấm trong Quý 1 đầu năm 2020.

Bản thân cá nhân em, trực tiếp tham gia vào khâu lắp ráp gia công, kiểm thử và đảm nhận
vai trị lập trình Arduino, đã tích lũy được nhiều kiến thức thực tế bổ ích cho cơng việc sau
này. Đặc biệt là hệ thống Arduino hỗ trợ rất nhiều trong việc đơn giản hóa lập trình nhúng.
Tuy nhiên do kinh nghiệm thực tế cơng việc cịn chưa nhiều, kiến thức và hiểu biết còn hạn
hẹp, cũng như nguồn kinh phí triển khai chưa cao, nên nhóm khơng khỏi gặp nhiều khó khăn.
Hệ thống khi đưa vào vận hành cịn gặp trường hợp xảy ra sai sót trong việc đo thông số. Việc

23


BÁO CÁO THỰC TẬP
lắp ráp linh kiện với chi phí thấp cũng gây nhiều rủi ro như: tính chính xác của cảm biến, độ
bền của linh kiện.
Trong thời gian tới, nhóm sẽ cùng nhau nâng cấp để hệ thống hoạt động tốt hơn, tích hợp
nhiều tính đo lường cũng như tự động hóa hơn. VD như thêm hệ thống cảm biến đo lường ánh
sáng (Klux), từ đó điều khiển hệ thống đèn, giúp cho nấm phát triển tốt hơn nữa trong mơi
trường nhà màng. Thêm tính năng hẹn giờ, đặt lịch bật tắt Relay..
Tóm lại, trong ngành nơng nghiệp, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến năng xuất và
chất lượng sản phẩm. Vì vậy việc điều khiển được nhiệt độ và độ ẩm là hết sức quan trọng.
Khi xây dựng một hệ thống giám sát chỉ số mơi trường, đừng nên tiết kiệm chi phí trang bị
cảm biến. Việc sử dụng các cảm biến rẻ tiền, chất lượng kém có thể dẫn tới sai số đáng kể,
ảnh hưởng đến quy trình canh tác. Chưa kể tuổi thọ của hệ thống không được cao.
Hệ thống Arduino là một hệ thống mã nguồn mở, có kết cấu đơn giản, giá thành thấp, cũng
như giảm thiểu rất nhiều tính phức tạp trong việc lập trình nhúng, thực tế triển khai đã đáp
ứng tốt các yêu cầu thực tế đề ra.

PHỤ LỤC
Code lập trình trên Arduino 1.8.11:
#define BLYNK_PRINT Serial
#include <LiquidCrystal.h> // khai bao thư viện lcd

#include "DHT.h"
// khai bao thư viện cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
#include "MQ135.h"
// khai bao thư viện cảm biến khí
#include <ESP8266_Lib.h> // khai bao thư viện wifi ESP8266
#include <BlynkSimpleShieldEsp8266.h>
char auth[] = "09a504a0ebd349219cc1890c1c023bd8"; // mã đồng bộ tài khoản pm Blynk
char ssid[] = "TP-LINK_37F2";
// tên WIFI
char pass[] = "19294346";
// pass WIFi
//Software Serial on Uno, Nano...
24


BÁO CÁO THỰC TẬP
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial EspSerial(11,10); // RX, TX
UART

// khai bao thư viện wifi ESP8266
// định nghĩa chân sử dụng làm giao tiếp

// Your ESP8266 baud rate:
#define ESP8266_BAUD 9600
ESP8266 wifi(&EspSerial);
#define relay

A0

// tốc độ giao tiếp UART

// van bom nuoc

#define PIN_MQ135 A2 //Khai báo pin nối với chân A2
// định nghĩa chân cb khí
MQ135 mq135_sensor = MQ135(PIN_MQ135); //Khai báo đối tượng thư viện MQ135
const int DHTPIN = A1;
//Đọc dữ liệu từ DHT11 ở chân A1 trên mạch Arduino
const int DHTTYPE = DHT11; //Khai báo loại cảm biến, có 2 loại là DHT11 và DHT22
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
LiquidCrystal lcd(7,6,5,4,3,2);
// khai báo chân giao tiếp LCD
float t, h,ppm, correctedPPM;
void setup()
{
Serial.begin(9600); //Mở serial
lcd.begin(16,2);
// Khởi động LCD
dht.begin();
// Khởi động cảm biến
lcd.clear();
// xóa kí tự trên LCD
lcd.setCursor(0,0); // set vị trí hiển thị
lcd.print(" CB moi truong ");
// hiển thị lcd
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Wifi:TPLINK_37F2");
pinMode(relay, OUTPUT);
digitalWrite(relay,LOW);

EspSerial.begin(ESP8266_BAUD);
delay(10);

// Khởi động module wifi

//Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass);
Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80);
kết nối blynk
lcd.clear();
}
//BLYNK_WRITE(A0)
//{
// if (param.asInt())
// {
// digitalWrite(relay,HIGH);
// }
// else
// {
// digitalWrite(relay,LOW);
// }

// đăng nhập wifi,

// kiểm tra lệnh điều khiển từ phần mềm blynk
// nếu nút điều khiển trên phần mềm = 1
// đóng relay
// nếu nút điều khiển trên phần mềm = 0
// tắt relay

25