TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ

ĐỒ ÁN
ĐIỆN TỬ - TỰ ĐỘNG HÓA
TÊN ĐỒ ÁN: Ứng dụng Internet vạn vật (IoT) vào hệ
thống chăm sóc cây trồng tự động

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thanh Hữu
Mã số sinh viên

: 18L1041032

Lớp

: Kỹ thuật cơ điện tử K52

Giáo viên hướng dẫn : TS. Võ Công Anh
Bộ môn

: Điều khiển – Tự động hóa

HUẾ, NĂM 2021
1


KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN KỸ THUẬT

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA

---------------------

-------------------

Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm 2021

BẢN GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ-TỰ ĐỘNG HÓA

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Hữu

Lớp: KTCĐT52

Nguyễn Quốc Toản
Nguyễn Thanh Long
Giáo viên hướng dẫn: TS.Võ Công Anh
Bộ môn: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa- Trường Đại học Nơng Lâm, Đại học Huế.
I. ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG INTERNET VẠN VẬT (IOT) VÀO HỆ THỐNG CHĂM
SÓC CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG
II. SỐ LIỆU BAN ĐẦU:
1.
2.
III. NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI:
1.Tổng quan về Intenet of thing và ứng dụng của chúng vào chăm sóc cây trồng
2.Giới thiệu tổng quan về các thiết bị phần cứng sử dụng trong hệ thống
3. Sơ đồ thuật toán, viết chương trình điều khiển và lắp đặt mơ hình

4. Xây dựng chương trình giám sát và điều khiển qua Internet.
5. Kết luận và đề nghị
IV. NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: 20-3-2021
V. NGÀY HỒN THÀNH ĐỀ TÀI: 22-08-2021
Trưởng bộ mơn

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN KỸ THUẬT

---------------------

ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
-------------------

Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm 2021


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
HỌC PHẦN ĐỒ ÁN : ĐIỆN TỬ- TỰ ĐỘNG HÓA
Họ và tên sinh viên :Nguyễn Thanh Hữu
Nguyễn Quốc Toản
Nguyễn Thanh Long
Lớp: KTCĐT52
TÊN ĐỒ ÁN: ỨNG DỤNG INTERNET VẠN VẬT (IOT) VÀO HỆ THỐNG CHĂM SĨC
CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG
Giáo viên hướng dẫn: TS. Võ Cơng Anh
Bộ mơn: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Nhận xét của Giáo viên hướng dẫn:
- Hình thức của đồ án:
- Thái độ của sinh viên:
- Tiến độ thực hiện:
- Nhận xét:
- Nội dung thực hiện theo yêu cầu đề tài (%), độ khó của đề tài:

Giáo viên hướng dẫn
(ký ghi rõ họ và tên)

3


KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN KTĐK VÀ TĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc


-------------------

---------------------

Thừa Thiên Huế, ngày … tháng … năm 2021

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Sinh viên: Nguyễn Thanh Hữu
Nguyễn Quốc Toản
Nguyễn Thanh Long
Giáo viên hướng dẫn: TS.Võ Công Anh Bộ môn:Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
TÊN ĐỒ ÁN: ỨNG DỤNG INTERNET VẠN VẬT (IOT) VÀO HỆ THỐNG CHĂM SÓC
CÂY TRỒNG TỰ ĐỘNG
Tuần
lễ

Ngày/tháng

1

14-05-2021

Khối lượng
Đã thực hiện (%)
30%

Tiếp tục thực hiện (%)

GVHD ký tên


60%

2
Duyệt lần 1: Đánh giá khối lượng hoàn thành _____ % :

3
4

Được tiếp tục làm ĐA
7-08-2021

90%

Không tiếp tục thực hiện ĐA
10%

5
6
Duyệt lần 2: Đánh giá khối lượng hoàn thành _____ % :

7
8

Được tiếp tục làm ĐA
21-08-2021

100%

Không tiếp tục thực hiện ĐA

0%

9
10

4


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay trên thế giới với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – cơng nghệ
đã góp phần giúp chất lượng cuộc sống con người không ngừng được nâng cao.
Thêm vào đó sự xâm nhập trực tiếp của internet vào cuộc sống của chúng ta
ngày càng nhiều. Nhu cầu của con người ngày càng cao đưa đến những thách
thức liên quan đến việc quan sát, nhận biết, xử lí tự động các dữ liệu online một
cách hiệu quả. Từ những thực tiễn đó, kích thích sự tị mị, tìm hiểu của con
người, là nguồn cảm hứng cho các ứng dụng thông minh ra đời. Là một sinh
viên Khoa Cơ khí – Cơng nghệ, Trường Đại học Nơng Lâm Huế, với những kiến
thức đã học cùng với mong muốn được tìm hiểu và được thử sức thiết kế một đề
tài hay và thú vị trong việc thực thi các nhu cầu của con người thông qua mạng
Internet. Đề tài “Ứng dụng Internet vạn vật (IoT) vào hệ thống chăm sóc cây
trồng tự động” mà chúng em chọn cho đồ án mơn học là sẽ giúp ích cho con
người về việc quan sát, kiểm tra từ đó đưa ra cảnh báo hoặc thực thi một nhu cầu
nào đó của chính người sử dụng cụ thể áp dụng trong nơng nghiệp có tính qui
mơ lớn.
Trong q trình thực hiện bài báo cáo của mình, chúng em đã cố gắng hết sức
để hoàn thành một cách tốt nhất. Nhưng với kiến thức và sự non nớt khi mới
thực hiện nên khó tránh khỏi những sai sót mong thầy cơ đóng góp để đề tài của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Võ Công Anh đã nhiệt tình quan sát, giúp đỡ
và hướng dẫn chúng em qua từng yêu cầu của đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn!
Huế, ngày tháng năm 20
Sinh viên

5


MỤC LỤC

6


Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm qua, việc trồng thực phẩm đã trở thành một xu hướng tồn
cầu, và nó tiếp tục phát triển. Nó đã trở nên hiện đại, tạo thành xu thế, và những
thương hiệu làm vườn thông minh mới xuất hiện nhanh hơn bao giờ hết. Những
lợi ích mà vườn thơng minh mang lại là không thể phủ nhận:
 Hoạt động hiệu quả hơn
Thời tiết có tác động khá nhiều và làm giảm năng suất trong một năm nhất
định. Nhưng trong hệ thống nông nghiệp thông minh, thời tiết là yếu tố thực sự
rất nhỏ đối với sản xuất lương thực vì nó thường diễn ra trong nhà và dựa vào hệ
thống nước được lắp đặt bao gồm ánh sáng nhân tạo và các chất dinh dưỡng đã
được có sẵn trong đất thơng qua các hệ thống đo dưỡng chất, độ PH, độ ẩm...
 .Tình hình tài chính bền vững hơn
- Hầu hết các hệ thống làm vườn thông minh đều tiết kiệm nước, năng
lượng và khơng gian đáng kể.
- Bên cạnh đó, tiền đầu tư khơng lãng phí, nó mang lại nhiều hiệu quả về
mặt tài chính, giúp tài chính của chúng ta bền vững. Điều này được chứng minh
bằng việc tiết kiệm nước, điện và không gian.

 Hạn chế sử dụng các chất hóa học đối với thực phẩm
Nơng dân buộc phải sử dụng thuốc trừ sâu
hóa học để đảm bảo sản lượng tốt khi các yếu
tố môi trường tác động xấu đối với cây trồng.
Như chúng ta đã đề cập ở trên, thời tiết, yếu tố
môi trường được giảm xuống tối thiểu ở nơng

Hình 1.1: Hệ thống canh tác

nghiệpthống
thơngsửminh,
đó chất
khơng có nhu cầu
truyền
dụng do
nhiều
thựchọc
sự sử dụng các chất điều chỉnh tăng
hóa
trưởng hóa học.

7


 Cung cấp thực sạch quanh năm và có cấu hình đơn giản
Việc áp dụng nơng nghiệp thơng minh
trong nhà sẽ cho phép bạn có thể tự quản lý
ngay chính “Vườn thơng minh” của chính
mình, điều chỉnh hợp lý cho loại cây trồng
mà chủ nhà áp dụng… Từ đó, việc sử dụng

lương thực sạch cụ thể là rau, củ… sạch sẽ
khơng cịn là điều khó khan do “vườn thơng
minh” của bạn có thể cung cấp lượng rau củ
sạch quanh năm. Bên cạnh đó, việc đầu tư và
lắp đặt vơ cùng đơn giản nhưng đem lại hiệu
quả vơ cùng to lớn.

Hình 1.2: Canh tác thực phẩm

Và để tối ưu hơn, chúng em nghĩ đến việc giám sát, điều khiển các yếu tố
ngoại cảnh như độ ẩm đất, ánh sáng, nhiệt độ ở mức phù hợp nhất cho cây phát
triển tốt bằng cách ứng dụng Internet of Things.
1.2 Internet vạn vật (IoT) là gì?
Nói một cách đơn giản, Internet of Things là khi tất cả mọi thứ đều được kết
nối với nhau qua mạng Internet, người dùng (chủ) có thể kiểm sốt mọi đồ vật
của mình qua mạng chỉ bằng một thiết bị thông minh, chẳng hạn như
smartphone, PC…
Thuật ngữ “Internet of Things” (viết tắt là IoT) dạo gần đây xuất hiện khá
nhiều và thu hút khơng ít sự quan tâm chú ý của thế giới cơng nghệ. Vì sự bùng
nổ của IoT trong tương lai sẽ có tác động mạnh mẽ tới cuộc sống, cơng việc và
xã hội lồi người.
Thực tế, Internet of things đã manh nha từ nhiều thập kỹ trước. Tuy nhiên
mãi đến năm 1999 cụm từ IoT mới được đưa ra bởi Kevin Ashton, Ông là một
nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các
quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp khơng dây dùng sóng
radio) cũng như một số loại cảm biến khác.

8



Ứng dụng của Internet of things
IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, có thể kể ra một số thư như sau:
• Ứng dụng trong nơng nghiệp
• Quản lí các thiết bị cá nhân
• Tự động hóa ngơi nhà
• Quản lí và lập kế hoạch quản lí đơ thị
• Quản lí chất thải…
Tác động của IoT rất đa dạng, trên các lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây
dựng và tự động hóa, giao thơng….
1.3 Giới thiệu chung về hệ thống chăm sóc cây trồng tự động
Vườn nhà kính là một ứng dụng
không quá mới trên thế giới nhưng vẫn
chưa phổ biến với nền nông nghiệp
nước ta hiện nay. Cây được trồng trong
một hệ thống nhà được bao bọc xung
quanh bởi nilong. Hệ thống này có thể
điều chỉnh được nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng... mang lại sản phẩm chất lượng
trong nông nghiệp, hiệu quả kinh tế
cao và ngăn chặn sâu bệnh từ ngoài lây
lan vào vườn rau, hạn chế bớt ảnh
Hình 1.3 Mơ hình vườn nhà kính

hưởng xấu từ khí hậu như mưa gió,
nắng nóng, sương muối, …

9


1.3.1 Hệ thống tưới phun sương


Tưới phun sương là hình thức
đưa nước tưới dưới dạng mưa nhân
tạo nhờ các thiết bị hỗ trợ và đầu
phun. Tưới phun sương nhằm tiết
kiệm một lượng nước khổng lồ, tiết
kiệm công tưới. Tưới phun sương đáp
ứng tốt yêu cầu tưới, làm sạch lá,
nước được phân bố đều, cây sinh

Hình 1.4: Hệ thống tưới phun sương

trưởng tốt.

1.3.2 Hệ thống làm mát, thơng gió
Hệ thống làm mát, thơng gió
làm mát bằng thơng gió tự nhiên
phía trên mái hoặc bên hơng của
vườn sử dụng quạt thơng gió và
đẩy khí lưu thơng trong vườn
nhằm làm giảm nhiệt độ khi nhiệt
độ khơng khí q cao gây ảnh
hưởng xấu đến cây trồng và làm
thơng thống khống khí, giúp cây
sinh trưởng tốt hơn.

Hình 1.5: Quạt thơng gió và làm mát
vườn rau

1.3.3 Đèn chiếu sáng

Đèn sẽ được bật tự động vào những ngày trời mù, ánh sáng mặt trời không
đủ cho cây quang hợp và phát triển hoặc tăng số giờ chiếu sáng vào những mùa
cây ra hoa, kết trái. Khi trời tối chế độ này sẽ được tắt đi.

10


1.4 Hệ thống giám sát và điều khiển
1.4.1 Hệ thống giám sát
Hiển thị các giá trị đo được như nhiệt độ, cường độ ánh sáng, độ ẩm đất, các
trạng thái làm việc của các thiết bị như quạt, bơm nước, đèn lên web và màn
hình tại chỗ, gần với vườn để người nông dân dễ dàng giám sát các thông số
điều kiện khí hậu với vườn của mình khi ở vườn hoặc đi xa.
1.4.2 Hệ thống điều khiển
Hệ thống sử dụng hai phương pháp điều khiển là:
•
•

Bằng tay
Tự động

Điều khiển bằng tay bằng cách đến trực tiếp vườn, điều khiển các thiết bị
bằng cách nhấn nút trên tủ điện hoặc điều khiển các thiết bị trên web bằng điện
thoại hoặc máy tính mà khơng cần đến trực tiếp vườn.
Điều khiển tự động: Các cảm biến sẽ đo giá trị môi trường và so sánh với giá
trị đặt. Nếu chưa phù hợp sẽ điều khiển các thiết bị tác động như quạt, bơm, đèn
để cây trơng có mơi trường sinh trưởng tốt.

11



CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHẦN CỨNG
2.1 Sơ đồ tổng qt

Hình 2.1 Sơ đồ tổng qt đề tài
Mơ tả hệ thống
Hệ thống gồm 6 bộ phận chính:
-

-

-

-

Bộ phần xử lí: sử dụng vi điều khiển Arduino Uno R3 có chức năng tính
tốn, xử lí dữ liệu được đưa về từ các cảm biến, từ đó đưa ra các tín hiệu
điều khiển hoạt động của các thiết bị cơ cấu chấp hành, cũng như đưa ra
tín hiệu hiển thị trên màn hình hiển thị LCD.
Bộ phận cảm biến: bao gồm cảm biến cường độ ánh sáng, cảm biến nhiệt
độ, cảm biến độ ẩm đất có chức năng thu thập dữ liệu môi trường, đưa đến
bộ phận xử lý để phân tích, so sánh.
- Bộ phận hiển thị và chấp hành: gồm có màn hình LCD 16x2 để hiển thị
giá trị cảm biến đo được; quạt dùng để làm mát khi nhiệt độ vượt quá
nhiệt độ cho phép; bơm nước để tưới nước cho cây trồng, cùng hệ thống
đèn led để đảm bảo đủ ánh sáng cho quang hợp của cây trồng.
Bộ phận điều khiển: gồm có 5 nút bấm thực hiện các chức năng: chọn
chế độ làm việc (auto/manual), 1 nút điều khiển đèn (on/off), 1 nút điều
khiển quạt (on/off), 1 nút điều khiển bơm nước (on/off), 1 nút reset hệ
thống.

Bộ phận thu-phát sóng wifi: sử dụng Module wifi NodeMCU Esp8266
để kết nối song wifi, thông qua thực hiện nhiệm vụ trao đổi dữ liệu giữa
hệ thống và mạng Internet.
12


-

Giao diện giám sát và điều khiển: được viết bằng ngơn ngữ html, có thể
sử dụng máy tính hay smart phone để truy cập, có chức năng hiển thị giá
trị cảm biến đo được, các nút chức năng điều khiển hiển thị chấp hành
cũng như nhập giá trị đặt cho hệ thống.

2.2 Arduino
2.2.1 Giới thiệu về 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. Phần cứng bao gồm một
board mạch nguồn mở 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
2.2.2 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,…

Hình 2.2 Arduino UNO R3
Bảng 2.1 Thông số cơ bản
Vi điều khiển


ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16MHz

Dòng tiêu thụ

Khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC
13


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 30mA
I/O
Dòng ra tối đa (5V)

500mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50mA

Bộ nhớ flash

32KB (ATmega328) với 0.5 KB dùng bởi
bootloader

SRAM

2KB (ATmega328)

EEPROM

1KB (ATmega328)

2.2.3 Lý do chọn board Arduino Uno R3
-

Lập trình dễ dàng với ngơn ngữ tương tự như C, C ++…

Giá thành rẻ nhưng đáp ứng đầy đủ những gì cần thiết.
Dễ bảo quản, sữa chữa và tin cậy.
Dung lượng khá lớn đủ để chứa được những chương trình phức tạp.
Giao tiếp được với các thiết bị khác như máy tính, điện thoại và nối
mạng.
Việc gắn các cảm biến hay moduel cho board Arduino Uno R3 bằng
cách gắn phía trên board tạo thành tầng và gọn gang.

2.3 Mạch thu phát Wifi ESP8266 wifi NodeMCU
2.3.1 Giới thiệu về ESP8266 NodeMCU
Mạch thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU là kit phát triển dựa trên nền chip
Wifi ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp
trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử
dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.
Mạch thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU được thiết kế hướng đến các ứng
dụng liên quan đến IoT, dữ liệu được truyền qua sóng wifi giúp cho dữ liệu
được truyền tải đến bất cứ nơi nào có kết nối internet.

14


Hình 2.3 Mạch Esp8266 NodeMCU
Thơng số kỹ thuật:
•Tích

hợp Wifi 2.4GHz.

•Chip

nạp và giao tiếp UART: CP2102.


•Số

chân Digital: 11 chân giao tiếp mức 3.3VDC

•Số

chân Analog: 1 chân

•Cấp
•Tích

nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.

•Tương

thích hồn tồn với trình biên dịch Arduino.

2.3.2 Sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU

Hình 2.4 Sơ đồ chân ESP8266 NodeMCU
15


NodeMCU có tổng cộng 13 chân GPIO tuy nhiên một số chân được dùng cho
những mục đích quan trọng khác vì vậy chúng ta phải lưu ý khi sử dụng như
sau:
•


Tất cả các GPIO đều có trở kéo lên nguồn bên trong (ngoại trừ GPIO16
có trở kéo xuống GND). Người dùng có thể cấu hình kích hoạt hoặc khơng
kích hoạt trở kéo này.

•

GPIO1 và GPIO3: hai GPIO này được nối với TX và RX của bộ UART0,
NodeMCU nạp code thông qua bộ UART này nên tránh sử dụng 2 chân GPIO
này.

•

GPIO0, GPIO2, GPIO15: đây là các chân có nhiệm vụ cấu hình mode cho
ESP8266 điều khiển quá trình nạp code nên bên trong NodeMCU (có tên gọi
là strapping pins) có các trở kéo để định sẵn mức logic cho chúng như sau:
GPIO0: HIGH, GPIO2: HIGH, GPIO15: LOW. Vì vậy khi muốn sử dụng các
chân này ở vai trò GPIO cần phải thiết kế một nguyên lý riêng để tránh xung
đột đến q trình nạp code.

•

GPIO9, GPIO10: hai chân này được dùng để giao tiếp với External Flash
của ESP8266 vì vậy cũng không thể dùng được (đã test thực nghiệm).
Như vậy, các GPIO còn lại: GPIO 4, 5, 12, 13, 14, 16 có thể sử dụng bình
thường

Hình 2.5 Kết nối ESP8266 với Arduino Uno R3
2.4. Cảm biến DHT11
Hình 2.6 DHT11


16


DHT11 là cảm biến rất thơng dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất dễ lấy dữ liệu
thơng qua giao tiếp 1-wrie (giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu duy nhất).
Cảm biến được tích hợp bộ xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về được chính xác
mà khơng cần phải qua bất kỳ tính tốn nào.
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•
•

Điện áp hoạt động: 3-5V(DC)
Dãi độ ẩm hoạt động: 20%-90% RH, sai số ± 5%RH
Dãi nhiệt độ hoạt động: 0-50°C, sai số ± 2°C
Khoảng cách truyền tối đa: 20m

2.5 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750

Hình 2.7 Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750
Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 (hình 2.7) được sử dụng để đo cượng
độ ánh sáng theo đơn vị lux, cảm biến có ADC nội và bội tiền xử lý nên giá trị
được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà khơng phải qua bất kỳ
xử lý hay tính tốn nào thơng qua giao tiếp I2C.
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•
•


Điện áp: 3-5V.
Chuẩn giao tiếp: I2C.
Khoảng đo: 1-65535 lux
Kích cỡ: 21*16mm

17


2.6 Cảm biến độ ẩm đất

Hình 2.8 Cảm biến độ ẩm đất

Cảm biến độ ẩm đất thường được sử dụng trong các mơ hình tưới nước tự
động, vườn thơng minh,... cảm biến giúp xác định độ ẩm của đất qua đầu dò và
trả về giá trị Analog, Digital qua 2 chân tương ứng để giao tiếp với Vi điều khiển
để thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau.
Thông số kỹ thuật:
• Điện áp làm việc: 3.3-5V.
• Tín hiệu đầu ra:
- Analog: theo điện áp cấp nguồn tương ứng.
- Digital: High hoặc Low, có thể điều chỉnh độ ẩm mong muốn bằng
biến trở thơng qua mạch so sánh LM393 tích hợp.
• Kính thước: 3x1.6 cm.

18


2.7 Đèn led thanh


Hình 2.9 Led thanh
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Nguồn sáng: LED SMD siêu sáng
Tính năng tiết kiệm điện, bảo vệ mơi trường, tuổi thọ cao
Nhiệt độ mơi trường thích ứng: -20°C đến 70 °C
Cắt, nối thuận tiện, dễ dàng, an tàn tuyệt đối
Thể tích nhỏ, dễ vận chuyển, sử dụng
Số lượng bóng: 72LED/m
Kích thước: 1m x 5.5mm x 4mm
Điện áp: 12V DC
Công suất tiêu thụ: 18W
Tuổi thọ: 30000-50000h
Màu sắc: Trắng lạnh, trắng tinh, trắng ấm

19


2.8 Quạt DC 12V


Hình 2.10 Quạt DC 12V
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•

Điện áp: 12 VDC
Dịng: 0.16 A- 2300RPM
Kích thước: 50x50cm

2.9 Bơm nước

Hình 2.11 Bơm nước
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•
•
•
•
•
•

Điện áp: 9 - 12 V
Công suất: 12W
Lưu lượng: 2L/phút
Trọng lượng: 0.2 Kg
Dài: 88mm
Ngang: 39mm

Bơm cao lên được đến 2m
Loại bơm màng, khả năng tự hút
20


2.10 Module 4 relay

Hình 2.13 Module 4 relay
Module 4 relay sử dụng nguồn DC để ni mạch, tín hiệu kích có thể tùy
chọn kích mức cao hoặc mức thấp qua Jumper trên mỗi relay. Thích hợp cho các
thiết bị sử dụng mức tín hiệu 12V DC.
Thơng số kỹ thuật:
•
•
•
•

Điện áp ni mạch: 5-12 VDC
Dịng tiêu thụ: 200mA/1Relay
Tín hiệu kích: High (3,3-5 VDC) hoặc Low (0 VDC)
Kích thước: 72 x 55 x 19mm

2.11 Màn hình LCD 16x2

Hình 2.14 Màn hình LCD 16x2
Màn hình text LCD 16x2 có khả năng hiển thị 2 dịng với mỗi dịng 16 ký tự,
màn hình có độ bền cao, rất phổ biến dùng để hiển thị thơng số cảm biến thu
được.
Thơng số kỹ thuật:
• Điện áp: 2,5-6 V.

• Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm
21


• Chữ trắng, nền xanh dương
• Địa chỉ mặc định: 0x27
• Có đèn led nền, có thể sử dụng biến trở hoặc PWM điều chỉnh độ sang
• Có thể điều khiển với 6 dây tín hiệu
Bảng 2.2 Sơ đồ chân của LCD 16x2
CHÂ
N
1
2
3

KÝ HIỆU

MÔ TẢ

GIÁ TRỊ

VSS
VCC
V0

GND

0V
5V


4

RS

5

R/W

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

E
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
A

K

Độ tương phản
RS=0 (mức thấp) chọn thanh ghi lệnh
Lựa chọn thanh ghi RS=1 (mức cao) chọn thanh ghi dữ liệu
Chọn thanh ghi R/W=0 thanh ghi viết
đọc viết dữ liệu
R/W=1 thanh ghi đọc
Enable

Chân
liệu

truyền

dữ

8 bit: DB0DB7

Cực dương led nền 0V đến 5V
Cực âm led nền
0V

22


2.12 Mạch giao tiếp I2C cho LCD

Hình 2.15 Mạch chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD
Để sử dụng các loại LCD có driver là HD44780 (LCD 1602, LCD 2004,… )

cần có ít nhất 6 chân của MCU kết nối với các chân RS, EN, D7, D6, D5 và D4
để có thể giao tiếp với LCD.
Nhưng với mạch chuyển đổi giao tiếp I2C cho LCD, chỉ cần 2 chân (SDA và
SCL) của MCU kết nối với 2 chân (SDA và SCL) của module là đã có thể hiển
thị thơng tin lên LCD. Ngồi ra có thể điều chỉnh được độ tương phản bởi biến
trở gắn trên module.
Bảng 2.3 Thông số cơ bản mạch I2C LCD
THƠNG SỐ
Kích thước
Trọng lượng
Điện áp hoạt động
Jump chốt
Biến trở xoay độ tương phản cho LCD

GIÁ TRỊ
41.5mm(L)X19mm(W)X15.3MM(H)
5g
2.5v-6v
Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

23


CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN, VIẾT CHƯƠNG TRÌNH
ĐIỀU KHIỂN VÀ LẮP ĐẶT MƠ HÌNH
3.1 Ngun lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Hệ thống được thiết kế hoạt động với hai chế độ AUTO và MANUAL:
 Với chế độ AUTO, dữ liệu từ các cảm biến độ ẩm đất, nhiệt độ, cường
độ ánh sáng sẽ được thu thập truyền về bộ phận sử lý là Arduino. Tại

đây dữ liệu được sử lí và hiển thị lên màn hình LCD đồng thời thơng
qua module Wifi ESP8266 NodeMCU gửi lên, hiển thị trên giao diện
wed.
• Cùng lúc này số liệu thu được sẽ được Arduino xử lí và so
sánh với giá trị đã được người dùng đặt trên web.
• Nếu nhiệt độ đo được lớn hơn nhiệt độ đặt (35*C), arduino
xuất tín hiệu kích mở relay - bật quạt làm mát, nếu nhỏ hơn
hoặc bằng - tắt relay.
• Nếu cường độ ánh sáng đo được thấp hơn cường độ đặt (80
lux), xuất tín hiệu mở relay – bật đèn led chiếu sang bổ xung,
nếu cao hơn hoặc bằng – tắt relay. Kể từ thời điểm 18h, chức
năng điều khiển tự động sẽ được tắt cho đến thời điểm 6h ngày
hơm sau.
• Khi độ ẩm đất thấp hơn độ ẩm đặt (60%), xuất tín hiệu mở
relay – bật máy bơm nước, khi độ ẩm cao hơn hoặc bằng 60%
- tắt relay.
- Với chế độ MANUAL, các số liệu cảm biến thu được cũng được hiển
thị ở màn hình LCD và giao diện wed nhưng hoạt động của các thiết bị
đèn, quạt hay máy bơm được người dùng điều khiển trực tiếp tại chỗ
bằng nút nhấn hay trên giao diện wed mà không phụ thuộc vào giá trị
đặt.

24


3.2 Sơ đồ thuật tốn

Hình 3.1 Sơ đồ thuật tốn hệ thống

25