Thiết kế hệ thống tưới tự động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 60 trang )
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI
TỰ ĐỘNG
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Hồng Sơn
MSSV : 15055531
Nguyễn Đăng Tiệp
MSSV :
15071871
Lớp
: DHDKTD 11C
GVHD
:
TP.HCM - NĂM 2019
VŨ ĐỨC VẠN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT
NGHIỆP
Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài
(1): Nguyễn Đăng Tiệp
(2): Nguyễn Hồng Sơn
MSSV: 15071871
MSSV: 15055531
Tên đề tài:
Thiết kế hệ thống tưới tự động.
Nhiệm vụ (Nội dung và số liệu ban đầu)
-
Điều khiển đóng mở relay theo thời gian thực , theo độ ẩm và nhiệt độ, chế độ
bằng tay
-
Lưu đồ giải thuật và chương trình
-
Điều khiển qua mạng wifi để đóng mở relay thơng qua điện thoại
-
Tìm hiểu về module wifi
-
Hiển thị lên điện thoại các tín hiệu nhiệt độ và độ ẩm
Kết quả dự kiến:
-
Hoàn thành báo cáo
-
Viết chương trình điều khiển cho hệ thống
-
Hồn thành chi tiết các bản vẽ thiết kế
-
Hồn thành mơ hình điều khiển bằng thực nghiệm
Giảng viên hướng dẫn
Tp. HCM, ngày
tháng
năm 2019
Sinh viên
Trưởng bộ môn
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
ii
MỤC LỤC
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ................................. i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.............................................. ii
MỤC LỤC .......................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ................................................................................. vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG .............................................................................. vii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... viii
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU .........................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ..................................................................................................1
1.2. Lý do chọn đề tài .......................................................................................2
1.3. Mục đích nghiên cứu .................................................................................3
1.4. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................3
1.5. Kết cấu .......................................................................................................4
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG .......................5
2.1. Khái niệm về hệ thống tự động điều khiển................................................5
2.2. Vai trị của tự động hóa trong q trình sản xuất ......................................6
2.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng..........................6
2.4. Thực trạng vấn đề tưới cây tại Việt Nam ..................................................7
2.5. Ảnh hưởng của nước tưới với cây trồng....................................................7
2.6. Ảnh hưởng của độ ẩm với cây trồng .........................................................7
2.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ với cây trồng ......................................................8
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT .......................................................................9
3.1. Tổng quan về Arduino IDE .......................................................................9
3.1.1. Giới thiệu về Arduino IDE .................................................................9
3.1.2 Cài đặt thư viện..................................................................................11
iii
3.2. Ngơn ngữ lập trình C ...............................................................................11
3.2.1 Các lệnh, hàm,cấu trúc trong ngơn ngữ lập trình C...........................12
3.2.2 Các hàm của Blynk ............................................................................15
3.3. Chip ESP8266..........................................................................................17
3.4. Module WiFi ESP8266 Wemos NodeMCU V3 ......................................19
3.5. Relay ........................................................................................................22
3.6. Bơm .........................................................................................................23
3.7. Cảm biến nhiệt độ ,độ ẩm DHT11...........................................................23
3.8. Cảm biến đo độ ẩm đất: ...........................................................................27
3.9. Module chuyển đổi: .................................................................................29
3.9. Phần mềm điều khiển (Blynk app) ..........................................................31
3.9.1. Blynk là gì? .......................................................................................31
3.9.2. Tính năng, đặc điểm của Blynk ........................................................31
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG ..................................33
4.1. Xây dựng bài tốn cho hệ thống ..............................................................33
4.2. Tính tốn lựa chọn cách tưới dựa trên dữ liệu của cây trồng ..................33
4.2.1. Xác định lần tưới nhu cầu nước : .....................................................33
4.2.2. Phân chia khu tưới: ...........................................................................34
4.2.3. Tính tốn đường ống chính: .............................................................34
4.2.4. Chọn phương pháp tưới ....................................................................34
4.3. Sơ đồ khối và phân tích hệ thống ............................................................38
4.3.1. Sơ đồ khối .........................................................................................38
4.3.2. Phân tích hệ thống ............................................................................38
4.3.3. Lưu đồ giải thuật...............................................................................39
4.3. Thiết kế mạch điều khiển ........................................................................41
4.3.1 Thiết kế phần cứng ............................................................................41
iv
4.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển dựa trên ứng dụng Blynk ...................41
4.3.3 Chương trình điều khiển ....................................................................42
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ......................48
5.1. Đánh giá kết quả ......................................................................................48
5.2. Hạn chế của đề tài ....................................................................................48
5.3. Hướng phát triển đề tài ............................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................51
v
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1 Minh họa IOT trong nơng nghiệp ..........................................................2
Hình 2.1 Hệ thống tưới tiêu tự động.....................................................................5
Hình 2.2 Ứng dụng của tự động hóa trong nơng nghiệp ......................................6
Hình 3.1 Giao diện lập trình Arduino IDE ...........................................................9
Hình 3.2 Vùng soạn thảo ....................................................................................10
Hình 3.3 Vùng thơng báo ...................................................................................11
Hình 3.4 Chip ESP8266EX ................................................................................18
Hình 3.5 Module WiFi ESP8266 Wemos NodeMCU V3 ..................................19
Hình 3.6 Sơ đồ chân ESP8266 ...........................................................................20
Hình 3.8 Module Relay 5v .................................................................................22
Hình 3.9 Sơ đồ ngun lí relay ...........................................................................23
Hình 3.10 Cảm biến đo đổ ẩm khơng khí và nhiết độ DHT11...........................24
Hình 3.11 Sơ đồ kết nối cảm biến DHT 11 ........................................................25
Hình 3.12 Sơ đồ ngun lí cảm biến DHT11 .....................................................25
Hình 3.13 Cấu tạo bên trong cảm biến DHT11 ..................................................26
Hình 3.14 Đồ thị điện trở và nhiệt độ .................................................................26
Hình 3.15 Cấu tạo của cảm biến độ ẩm ..............................................................27
Hình 3.16 Module cảm biến đo độ ẩm đất .........................................................27
Hình 3.17 Sơ đồ ngun lí cảm biến đo độ ẩm đất ............................................28
Hình 3.18 IC 393 ................................................................................................30
Hình 3.19 Sơ đồ chân ic393 ...............................................................................30
Hình 4.1 Mơ hình tưới phun ...............................................................................36
Hình 4.2 Tưới nhỏ giọt .......................................................................................37
Hình 4.3 Sơ đồ khối của hệ thống ......................................................................38
Hình 4.4 Lưu đồ giải thuật của hệ thống ............................................................40
Hình 4.5 Thiết kế mạch phần cứng.....................................................................41
Hình 4.6 Một số giao diện điều khiển trên Blynk ..............................................41
Hình 4.7 Giao diện điều khiển trên điện thoại....................................................42
Hình 4.8 Mơ hình thực tế....................................................................................47
Hình 4.9 Mơ hình thực tế....................................................................................47
vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Một số chức năng chính của Arduino IDE ......................................... 10
Bảng 3.2 Các kiểu dữ liệu .................................................................................. 12
Bảng 3.3 Các phép toán logic ............................................................................. 13
Bảng 3.4 Các chân của ESP8266EX .................................................................. 18
vii
LỜI CẢM ƠN
Sau gần 5 tháng thực hiện thiết lập dự án kỹ thuật “THIẾT KẾ HỆ THỐNG
TƯỚI TỰ ĐỘNG” đã hoàn thành.
Lời đầu tiên chúng em muốn xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của
thầy Vũ Đức Vạn, khoa Điện chuyên ngành Điều khiển Tự động của trường Đại học
cơng nghiệp TP.HCM.Trong q trình làm đồ án thầy đã tận tình hướng dẫn ,chỉ dạy
cũng như cung cấp các kinh nghiệm thực tế, các tài liệu,vật liệu liên quan cho chúng
em trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học này.
Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện trường Đại Học Cơng
Nghiệp TP.HCM đã tận tình giảng dạy trong suốt quá trình học cũng như nhận được
các ý kiến góp ý. Chính các thầy cơ đã xây dựng cho chúng em những kiến thức nền
tảng và những kiến thức chun mơn để có thể hồn thiện đồ án này cũng như cơng
việc của mình sau này. Em xin chân thành cảm ơn!
viii
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nền nông nghiệp của nước ta là nền nơng nghiệp vẫn cịn lạc hậu cũng như
chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế.Rất nhiều kĩ thuật
quy trình trồng trọt ,chăm sóc được tiến hành một cách chủ quan và khơng được đảm
bảo đúng u cầu.Có thể nói trong nơng nghiệp ngồi những kĩ thuật trồng trọt chăm
sóc thì tưới nước là một trong những khâu quan trọng nhất của trồng trọt,để đảm bảo
cây sinh trưởng và phát triển bình thường,tưới đúng và tưới đủ theo yêu cầu của cây
trồng sẻ không sinh sâu sâu bệnh ,hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn,đạt năng
suất ,hiệu quả cao
Mặt khác hiện nay nước ta đang trông giai đoạn công nghiệp hóa ,hiện đại hóa
các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con
người .vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu ,thiêt kế,chế tạo đưa vào thực tiễn
ngày càng được áp dụng ngày càng nhiều.Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng
loại( vòi phun mưa ,phun sương ,nhỏ giọt…) có thơng số khác nhau phục vụ cho các
loại cây trồng khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan,
Trung Quốc… sẽ rất thuận tiện người lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của
mình.Việc tính tốn để lựa chọn thiết bị hệ thống tưới phù hợp ,đáp ứng được nhu cầu
tưới theo nông học cây trồng và phù hợp điều kiện kinh tế , kĩ thuật cho hiệu quả cao
là việc cần thiết cho việc phát triển trên diện rộng của hệ thống tưới này.Hệ thống tưới
phun đáp ứng độ ẩm cho cây trồng phát triển tốt ,hệ thông tiết kiệm nước tạo cho cây
trồng hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi ,thối hóa đất ,khơng gấy ơ nhiễm mơi
trường. Hệ thống tưới nước tự động có thể kết hợp với bón phân,phun thuốc hóa học.
Hơn thế nữa, với việc thiết kế hệ thống tưới tự động giúp con người không phải trực
tiếp tưới cho cây,chủ động thời gian, tiết kiệm chi phí .Với hệ thống này,việc tưới cây
sẻ là tự động tùy theo nhiệt độ thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp. Người lao
động sẻ không cần phải quan tâm đến việc tưới cây , cây sẻ sinh trưởng và phát triển
tốt nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn.
1
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
Hình 1.1 Minh họa IOT trong nông nghiệp
1.2. Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương) là hệ thống thiết bị tưới tốt
nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng trên các
nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết
kiệm sức lao động và chi phí nhân cơng. Vốn đã rất phổ biến từ nhiều nước trên thế
giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới
trở thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người
nông dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa nơng nghiệp nơng thơn nhưng
khơng phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào xử dụng vì chi phí đầu tư cao. Mặt
khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống con người, làm
cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại. Kỹ thuật điện tử phát
triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc hiện đại thay thế cho con người
những cơng việc nặng nhọc và địi hỏi sự chính xác cao. Kỹ thuật điện tử phát triển đã
nhanh chóng được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực: công nghiệp, giao thông vận
tải, hàng không vũ trụ...Các thiết bị điều khiển tự động giữ vai trị cực kỳ quan trọng
góp phần lớn cho sự tiến bộ không ngừng của các lĩnh vực này. Ngành nơng nghiệp
nước ta hiện nay cịn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên, và với những phương pháp
sản xuất canh tác truyền thống không mang lại năng suất cao. Khi kinh tế xã hội phát
triển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và lượng nâng cao. Do đó
cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển được các thông
số của môi trường như :nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp
2
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
với từng giai đoạn phát triển của cây trồng. Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên
em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế : “Hệ Thống Tưới Tự Động ’’ .
1.3. Mục đích nghiên cứu
Mục đích tổng thể của nghiên cứu: thiết kế, xây dựng mơ hình tưới tiêu tự động
theo điều kiện môi trường cây trồng, tự động bơm tưới thông minh, điều khiển từ xa
thông qua Smart Phone phù hợp với cây trồng trong nhà tại các khu đô thị hay các khu
vườn quy mô vừa và nhỏ. Với các mục tiêu cụ thể:
- Tự động: hệ thống vườn điều khiển bơm tưới thơng minh có chức năng tự
động, giảm thiểu tối đá sức ảnh hưởng từ sức lao động.
- Năng suất, hiệu quả: có năng suất khá cao, hiệu quả lớn, khi cây được chăm
sóc theo nhu cầu của chính cây trồng dựa trên các yếu tố của môi trường trồng như
nhiệt độ, độ ẩm hay độ ẩm trong đất.
- Tiết kiệm được thời gian: Giảm thiểu tối đa cơng sức và thời gian chăm sóc
cho con người.
- Kinh tế: Mơ hình vườn thơng minh được thiết kế với các bộ phận, linh kiện và
công nghệ tối giản nhất nhằm vừa có thể đáp ứng được yêu cầu và vừa tiết kiệm chi
phí để làm sao cho mơ hình vừa có hiệu quả vừa khơng gây tốn kém kinh tế.
- An toàn: cây được trồng hoàn toàn nhờ dinh dưỡng từ các chất hữu cơ có từ
đất, khơng có bất kì loại thuốc hay phân bón nào.
- Chủ động: người trồng chủ động về thời gian, cây trồng, chăm sóc, giám sát ở
mọi lúc mọi nơi
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nội dung đề tài nghiên cứu, em tiến hành phương pháp nghiên
cứu sau:
• Các kết quả nghiên cứu kế thừa :
-
Kế thừa cơng trình nghiên cứu của các thế hệ trước về cơ sở lý thuyết của
các phần mềm lập trình và mơ phỏng.
-
Kế thừa các nghiên cứu có trong thực tiễn.
•
Định hướng nghiên cứu
-
Nghiên cứu phần mềm lập trình và mơ phỏng trên máy tính.
-
Tìm ra phương pháp lập trình đơn giản, dễ sử dụng, hiệu quả.
•
Kiểm chứng
3
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
-
Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi và từ đó hồn thiện hệ
thống.
1.5. Kết cấu
-
Tổng quan về đề tài
-
Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển
-
Thiết kế hệ thống tưới tự động
-
Kết quả và định hướng phát triển
4
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI TỰ
ĐỘNG
2.1. Khái niệm về hệ thống tự động điều khiển
Hệ thống điều khiển tự động bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển các
quá trình xảy ra trong tự nhiên, cuộc sống mà khơng có sự tham gia trực tiếp của
conngười. Hệ thống là tập hợp các thành phần vật lý có mối liên hệ tác động qua lại
lẫn nhau để chỉ huy, tự hiệu chỉnh hoặc điều khiển một hệ thống khác.Hệ thống điều
khiển tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:
- Hệ thống báo cháy
- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ
- Hệ thống chiếu sáng
- Hệ thống bơm nước trong môi trường sản xuất
- Các máy tự động- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động
- Các máy điều khiển theo chương trình, robot
Hình 2.1 Hệ thống tưới tiêu tự động
5
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
2.2. Vai trò của tự động hóa trong q trình sản xuất
Lịch sử phát triển và hồn thiện của cơng cụ, phương tiện sản xuất phát triển
trên cơ sở cơ giới hóa và điện khí hóa. Khi có những đột phá mới trong lĩnh vực công
nghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì cơng nghệ tự động có cơ hội phát
tiển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích cho xã hội. Đó là mấu chốt của năng suất, giá
thành, chất lượng.Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hóa vào sản xuất sẽ mang lại
những hiệu quả không nhỏ giúp giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động, cải
thiện điều kiện sản xuất, đáp ứng cường độ cao về sản xuất hiện đại, thực hiện chun
mơn hóa và hốn đổi sản xuất. Từ đó sẽ tăng khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản
xuất.Trong một tương lại gần tự động hóa sẽ đóng vai trị vơ quan trọng và khơng thể
thiếu, bởi vì nó khơng chỉ ứng dụng trong sản xuất mà cịn ứng dụng phục vụ đời sống
con người. Trong sản xuất nó thay thế con người những công việc cơ bắp nặng
nhọc,công việc nguy hiểm, độc hại, công việc tinh vi hiện đại. Cịn trong đời sống con
người những cơng nghệ này sẽ được ứng dụng phục vụ nhu cầu sống. Nó sẽ là phương
tiện không thể thiếu trong đời sống chúng ta.
Hình 2.2 Ứng dụng của tự động hóa trong nơng nghiệp
2.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng.
Công trường thực vật là căn cứ địa sản xuất nơng nghiệp của hiện đại hóa. Tồn
bộ q trình đều có thể điều khiển tự động để giảm bớt sức người, nâng cao sản
lượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới tiêu, song nó chỉ phát
triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước chậm phát triển tuy nền nông
6
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
nghiệp chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự động hóa cho việc tưới cây vẫn còn rất
chậm. Hiện nay, được sự trợ giúp của nước ngoài các nước đang phát triển đã đưa dần
tự động hóa vào đời sống và sản xuất, đặc biệt là các nước đông nam á trong đó có
Việt Nam. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của cơng nghệ chế tạo thiết bị tự động
hóa, kết hợp với thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ thông tin, đã cho
phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực. Có thể nói tự động hóa trở
thành xu hướng tất yếu cho mọi lĩnh vực cho bất kì quốc gia, vùng lãnh thổ nào.
2.4. Thực trạng vấn đề tưới cây tại Việt Nam
Nước là một yếu tố không thể thiếu trong đời sống của mỗi loại cây trồng.Tùy
từng giai đoạn phát triển khác nhau mà nhu cầu cây trồng cần nhiều hay ít nước.
Độ ẩm đồng ruộng mà cây rau màu luôn cần ở mức từ 65 - 80%. Do đó để rau
màu phát triển được thuận lợi nơng dân cần chú ý dưỡng ẩm cho cây liên tục nhất là
thời kỳ phát triển thân lá, ra hoa đậu quả và nuôi quả. Hiện nay ở Việt Nam, người
nông dân canh tác cây trồng chủ yếu theo phương pháp thủ công. Việc cung cấp nước
cho cây chủ yếu dựa trên kinh nghiệm, vì vậy mà hiệu quả đem lại khơng cao.Việc áp
dụng tưới tiết kiệm còn hạn chế chủ yếu là do chi phí đầu tư, nhất là đầu tư ban đầu,
đối với công nghệ tưới tiên tiến, tiết kiệm nước còn cao so với thu nhập của người dân
và địi hỏi có một kiến thức, trình độ nhất định khi sử dụng
2.5. Ảnh hưởng của nước tưới với cây trồng
Thành phần hóa học trong rau chiếm phần lớn là nước, lên đến 90%, do đó
lượng nước cây hấp thụ vào trong tự nhiên là rất lớn. Nước còn là môi trường sống của
một số loại rau như rau muống, rau cần. Nước là nơi chất khống hồ tan được rễ hút
trực tiếp vào ni cây. Để có năng suất rau cao, người trồng cần đảm bảo lượng nước
đủ theo nhu cầu của từng loại rau. Nơi trồng rau sạch phải gần nguồn nước đảm bảo,
được lấy từ giếng khoan, ao hồ có nước lưu thơng.
Khơng được dùng nước tưới từ hệ thống chất thải sinh hoạt, nước từ các bệnh
viện, các khu công nghiệp chưa được qua hệ thống xử lý. Nước tưới bẩn không chỉ
làm rau bị chết mà còn gây độc hại tới sức khỏe cho người tiêu dùng.
2.6. Ảnh hưởng của độ ẩm với cây trồng
Độ ẩm trong khơng khí, trong đất có tác động trực tiếp đến các giai đoạn sinh
trưởng của cây như sự nảy mầm, ra hoa, kết hạt, thời gian chín quả, chất lượng rau, sản
lượng, sinh trưởng dinh dưỡng, phát sinh sâu bệnh và bảo quản hạt giống.
7
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
Cây yêu cầu về đất trồng rau phải có độ ẩm thích hợp. Đảm bảo sức giữ nước
của đất phải bé hơn sức hút nước của cây và có tính thấm nước tốt để độ ẩm đó nhanh
chóng chuyển đến cung cấp cho cây. Độ ẩm đất thích hợp trong tầng đất bộ rễ hoạt
động thay đổi theo yêu cầu sinh lý của từng loại cây trồng qua các thời kỳ sinh trưởng
khác nhau.
Giới hạn của độ ẩm thích hợp thường trùng với độ chứa ẩm tối đa của đất. Phụ
thuộc chủ yếu vào thành phần cơ giới và kết cấu đất, nằm trong phạm vi từ 70 – 85%.
Giới hạn dưới thích hợp dao động xung quanh độ ẩm là từ 60 – 70% độ chứa
ẩm tối đa của đất.
2.7. Ảnh hưởng của nhiệt độ với cây trồng
Đây là yếu tố quan trọng nhất trong quá trình sinh trưởng và sự phát triển của
cây rau. Nhiệt độ chính là tác động tạo nên các vùng khí hậu khác nhau trên trái đất và
từ đó có các loại rau riêng biệt cho từng vùng. Mỗi lồi rau địi hỏi phải có nhiệt độ
thích hợp để sống. Một số loài rau sinh trưởng tốt ở nhiệt độ < 5ºC, đem trồng vào
mùa nóng sẽ ngừng sinh trưởng. Các loại rau như bắp cải, su hào, cải trắng, củ cải phát
triển tốt ở ngưỡng 13 – 15°C, cao nhất lên đến 27°C, nếu nhiệt cao hơn cây sẽ chết.
Các loại rau xà lách cuốn, rau diếp, ngò tây, cải canh thường phát triển tốt ở 16°C,
có thể chịu được khi nhiệt độ xuống 7°C. Các loại đậu đỗ, bầu bí, ớt, cà chua phát triển
ở 15 – 30°C.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sự nảy mầm của hạt, ví dụ hành có thể
nảy mầm ở nhiệt độ 2°C, cà rốt và các loại cải 5°C, bầu bí nảy mầm ở 35°C. Nhiệt độ
cịn ảnh hưởng đến sự phát triển, quá trình nở hoa, chất lượng sản phẩm, khả năng bảo
quản, thời gian ngủ của hạt và ảnh hưỏng lớn đến sự phát triển của sâu bệnh trên các
loại rau.
8
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÍ THUYẾT
Bằng tất cả các kiến thức đã được học và nguồn tài liệu phong phú đa dạng trên
internet chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu tất cả các tài liệu liên quan cũng như
được sự trợ giúp của giáo viên hướng dẫn để tìm các tài liệu. Sau đây chúng em xin
trình bày một số nội dung cơ bản dưới đây
3.1. Tổng quan về Arduino IDE
3.1.1. Giới thiệu về Arduino IDE
Intergrated Development Environment (IDE) là một nền tảng ứng dụng được
viết bằng ngơn ngữ lập trình Java. Nó được sử dụng để viết và tải các chương trình lên
các board Arduino, nhưng cũng với sự trợ giúp của các lõi bên thứ 3, các bảng phát
triển nhà cung cấp khác. (Wikipedia). Cơng cụ này có thể chạy trên Windows, MAC
OS X và Linux.
a.
Yêu cầu hệ thống
Hệ điều hành: Windows 10 phiên bản 14393.0 trở lên
Mac OS X 10.8 Mountain Lion hoặc mới hơn
Kiến trúc: x86
Cài đặt sẵn Java Runtime Environment (JRE)
b.
Giao diện
Hình 3.1 Giao diện lập trình Arduino IDE
9
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
c.
Vùng soạn thảo
Hình 3.2 Vùng soạn thảo
d.
Vùng lệnh
Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dưới là các
icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu tả như
sau:
Bảng 3.1 Một số chức năng chính của Arduino IDE
Chức năng
icon
Chức năng Biên dịch chương trình đang soạn thảo để kiểm
tra các lỗi lập trình.
Biên dịch và upload chương trình đang soạn thảo.
Mở một trang soạn thảo mới.
Mở các chương trình đã lưu.
Lưu chương trình đang soạn
Mở cửa sổ Serial Monitor để gửi và nhận dữ liệu giữa máy
tính và board Arduino.
10
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
e.Vùng thông báo
Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để ý rằng góc dưới cùng bên
phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử dụng.
Hình 3.3 Vùng thông báo
3.1.2 Cài đặt thư viện
a. Cài đặt thư viện cho board
Vào File chọn Preferences, vào textbox Additional Board Manager URLs thêm
đường link sau vào:
/>Nhấn OK để hoàn tất
- Tiếp theo vào Tool chọn Board chọn Boards Manager
Ta kéo xuống và click vào ESP8266 by ESP8266 Community, chọn vào Install.
Chờ phần mềm tự động tải xuống và cài đặt
- Chọn Board để lập trình cho ESP8266:
Kết nối mudule USB-to-UART vào máy tính. Vào Tool chọn Board chọn
NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module), chọn cổng COM tương ứng với module
USB-to-UART tương ứng.
b. Cài đặt thư viện cho các hàm
Vào Sketch chọn Include Library chọn Manage Libraries tìm và chọn
Blynk
by Volodymyr Shymanskyy và DHT sensor library by Adafruit và chọn Install.
3.2. Ngôn ngữ lập trình C
C là ngơn ngữ lập trình máy tính bắt buộc , có mục đích chung hỗ trợ lập trình
có cấu trúc , phạm vi biến từ vựng và đệ quy , trong khi hệ thống kiểu tĩnh ngăn chặn
các hoạt động ngoài ý muốn. Theo thiết kế, C cung cấp các cấu trúc ánh xạ hiệu quả
theo các hướng dẫn máy điển hình và đã tìm thấy việc sử dụng lâu dài trong các ứng
dụng được mã hóa trước đó bằng ngơn ngữ lắp ráp . Các ứng dụng này bao gồm các hệ
11
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
điều hành, cũng như khác nhau phần mềm ứng dụng cho các máy tính khác nhau,
từ siêu máy tính đến các hệ thống nhúng .
3.2.1 Các lệnh, hàm,cấu trúc trong ngôn ngữ lập trình C
a. Dịng chú thích
Có 2 cách để cho các chú thích vào trương trình C. Để có thể viết chú thích trên
dịng (inline comment) thì cần hai gạch chéo ở trước và kết thúc tại dịng đó ln. Chú
thích theo dạng khối thì có thể trên nhiều dịng và cần phải viết trong /* và */. Ví dụ:
// This is an inline comment
/* This is a block comment.
It can span multiple lines. */
b. Biến
Để khai báo một biến có kiểu cơ bản, tên của kiểu được ghi ra trước sau đó đến
tên của biến mới (hay của nhiều biến mới cách phân cách nhau bởi dấu phẩy)
Bảng 3.2 Các kiểu dữ liệu
Ý nghĩa
Tên kiểu
Đơn vị cơ bản nhất có thể địa chỉ hóa được; nó là một byte. Đây là
char
một kiểu nguyên.
Loại số nguyên theo kích cỡ tự nhiên nhất của các máy tính.
Thơng thường nó có thể lấy trọn một khoảng có thể địa chỉ hố được của
int
một word với độ lớn biến thiên từ 16, 23, hay 64 bit tùy theo kiến trúc
của CPU và hệ điều hành.
float
Một giá trị dấu chấm động có độ chính xác đơn.
double
Một giá trị dấu chấm động có độ chính xác kép.
Ví dụ : char red;
int blue, yellow;
c. Hằng số
Có thể sử dụng từ khố const để trình biên dịch biết rằng một biến không được
phép thay đổi giá trị của nó.
12
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
Ví dụ: double const pi = 3.14159;
d. Phép tốn số học
Những kí hiệu quen thuộc +, -, *, / được dùng cho các phép toán số học cơ bản, và
phép chia lấy số dư (%) có thể dùng để trả về số dư một phép chia hai số nguyên.
e. Cấu trúc điều kiện
C cung cấp cú pháp if tiêu chuẩn thường được thấy trong hầu hết các ngơn ngữ lập
trình. Cú pháp của nó cùng với bảng biểu diễn những phép tốn quan hệ/logic như sau:
Bảng 3.3 Các phép tốn logic
Phép tốn
Mơ tả
a == b
Bằng
a != b
Không bằng
a>b
Lớn hơn
a >= b
Lớn hơn hoặc bằng
a
Nhỏ hơn
a <= b
Nhỏ hơn hoặc bằng
!a
Phủ định logic
a && b
Logic và
a || b
Logic hoặc
Ví dụ:
int modelYear = 1990;
if (modelYear < 1967) { NSLog(@"That car is an antique!!!"); }
else if (modelYear <= 1991)
{ NSLog(@"That car is a classic!");
C cũng có cú pháp switch, tuy nhiên chỉ nhận biến số nguyên, không nhận số
thực, con trỏ hoặc đối tượng Objective-C. Điều này khiến nó khơng mềm dẻo bằng cú
pháp if trước đó.
13
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
Ví dụ :
// Switch statements (only work with integral types)
switch (modelYear)
{ case 1987:
NSLog(@"Your car is from 1987.");
break;
case 1988:
NSLog(@"Your car is from 1988.");
break;
default:
NSLog(@"I have no idea when your car was made.");
break; }
f.
Vòng lặp
Vòng lặp while và for được dùng để duyệt qua các giá trị, và các từ khoá liên quan
như break hay continue cho phép bạn thốt khỏi vịng lặp hồn tồn hoặc bỏ qua 1
vịng lặp.
Ví dụ:
int modelYear = 1990;// While loopsint i = 0;while (i<5)
{
if (i == 3) { NSLog(@"Aborting the while-loop");
break;
}
NSLog(@"Current year: %d", modelYear + i);
i++;
}
g. Định nghĩa tên của kiểu dữ liệu
Có thể dùng #define để định nghĩa tên của một kiểu dữ liệu:
#define relayPinbom1
D0 //định nghĩa tên kiểu relayPinbom1ở chân D0
h. Đưa thư viện có sẵn vào chương trình
Ví dụ:
#include <DHT.h> // khai báo thư viện DHT (nhiệt độ ,độ ẩm)
14
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
3.2.2 Các hàm của Blynk
a. Pin ảo
Pin ảo dùng để gửi bất kỳ dữ liệu nào từ vi điều khiển đến ứng dụng Blynk và
quay lại.Trong ứng dụng có 126 chân pin ảo để có thể điều khiển và lưu giá trị
Pin ảo có thể được sử dụng để giao tiếp với các thư viện bên ngoài (Servo, LCD
và các thư viện khác) và thực hiện chức năng tùy chỉnh.
Phần cứng có thể gửi dữ liệu tới Widgets qua Virtual Pin như thế này:
Blynk.virtualWrite(pin, "abc");
Blynk.virtualWrite(pin, 123);
b. Wigets
Widgets là các mô-đun giao diện. Mỗi mơ-đun trong số nó thực hiện một chức
năng đầu vào / đầu ra cụ thể khi giao tiếp với phần cứng.
Có 4 loại Widgets:
Bộ điều khiển : được sử dụng để gửi các lệnh điều khiển phần cứng
Hiển thị : được sử dụng để hiển thị dữ liệu từ các cảm biến và các nguồn khác;
Thông báo : gửi tin nhắn và thông báo;
Giao diện : các widget để thực hiện các chức năng nhất định;
Khác : các vật dụng không thuộc về bất kỳ danh mục nào;
c. digitalWrite()
Khi hàm này được gọi chương trình sẽ ghi tín hiệu vào chân digital của vi điều
khiển
Ví dụ
digitalWrite(relayPinden, 1)
d. Gửi dữ liệu từ ứng dụng đến phần cứng
Ta có thể gửi bất kỳ dữ liệu nào từ Widgets trong ứng dụng tới phần cứng.
Tất cả các widget điều khiển có thể gửi dữ liệu đến các Pin ảo trên phần cứng .
BLYNK_WRITE(V1) //Button Widget is writing to pin V1
{
int setcold = param.asInt();
}
e. Lấy dữ liệu từ phần cứng
Đẩy dữ liệu từ phần cứng sang widgets trong ứng dụng qua Pin ảo.
15
Đồ án tốt nghiệp
Nguyễn Hồng Sơn
Nguyễn Đăng Tiệp
Ví dụ:
BLYNK_READ(V5)
{
// This command writes Arduino's uptime in seconds to Virtual Pin V5
Blynk.virtualWrite(5, millis() / 1000);
}
f.
Blynk.connected ()
Trả về true khi phần cứng được kết nối với Blynk Server, false nếu khơng có
kết nối hoạt động với máy chủ Blynk.
g. Đồng bộ hóa
- Đối với phần cứng
Nếu phần cứng mất kết nối Internet hoặc đặt lại, ta có thể khơi phục tất cả các
giá trị từ widgets trong ứng dụng Blynk.
BLYNK_CONNECTED() {
Blynk.syncAll();
}
//here handlers for sync command
Blynk.syncAll() lệnh phục hồi tất cả các giá trị của widget dựa trên các giá trị
lưu cuối cùng trên máy chủ. Tất cả các trạng thái pin analog và kỹ thuật số sẽ được
khôi phục. Mỗi Pin ảo sẽ thực hiện sự kiện BLYNK_WRITE.
- Đối với ứng dụng
Nếu ta cần giữ cho phần cứng của mình đồng bộ hóa với trạng thái của widgets
ngay cả khi ứng dụng đang sử dụng ngoại tuyến Blynk.virtualWrite.
h. Blynk.run ()
Chức năng này phải được gọi thường xuyên để xử lý các lệnh đến và thực hiện
kết nối Blynk. Nó thường được gọi là trong void loop() {}.
i.
Thơng báo
Tiện ích thơng báo đẩy cho phép ta gửi thông báo đẩy từ phần cứng đến thiết
bị. Hiện tại nó cũng chứa 2 tùy chọn bổ sung:
- Thông báo khi phần cứng ngoại tuyến - bạn sẽ nhận được thông báo đẩy trong
trường hợp phần cứng của bạn ngoại tuyến.
16
