Đồ án Thiết kế và thi công mô hình nhà nuôi chim yến điều khiển, giám sát từ xa

I CÔNG MÔ HÌNH NHÀ NUÔI CHIM YẾN ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT TỪ XA II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu: - Sử dụng module NANO32 và các linh kiện cần thiết liên quan đến đề tài. - Có thể giám sát và điều khiển hoạt động của các thiết bị qua Internet. 2. Nội dung thực hiện: • NỘI DUNG 1: Tìm hiểu đặc điểm điều kiện sinh trưởng của chim yến và khảo sát các nhà chim yến thực tế. • NỘI DUNG 2: Tìm hiểu mạch điều khiển trong nhà yến và các thiết bị ngoại vi cần thiết cho chim yến. • NỘI DUNG 3: Viết đề cương tóm tắt nội dung đề tài. ii • NỘI DUNG 4: Tiến hành vẽ sơ đồ khối, giải thích và lựa chọn linh kiện chính cho các khối. • NỘI DUNG 5: Vẽ sơ đồ nguyên lý và giải thích hoạt động của mạch. • NỘI DUNG 6: Thiết kế mạch điều khiển các thiết bị ngoại vi. • NỘI DUNG 7: Viết chương trình điều khiển cho hệ thống. • NỘI DUNG 8: Thiết kế website hiển thị thông tin và điều khiển các thiết bị. • NỘI DUNG 9: Thi công mô hình nhà nuôi chim yến và kết nối với website. • NỘI DUNG 10: Chạy thử nghiệm mô hình. • NỘI DUNG 11: Điều chỉnh lại hệ thống, mô hình. • NỘI DUNG 12: Viết sách luận văn. • NỘI DUNG 13: Báo cáo đề tài. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: / /2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: / /2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Phan Vân Hoàn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 30 tháng 12 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên 1: PHẠM NHƯ SANG Lớp: 14141DT1C MSSV:14141258 Họ và tên sinh viên 2: HUỲNH LÊ CÔNG TÚ Lớp: 14141DT2B MSSV:14141362 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ NUÔI CHIM YẾN ĐIỀUKHIỂN, GIÁM SÁT TỪ XA. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm (01/10 - 07/10) đồ án, tiến hành chọn đồ án. Tuần 2 - GVHD tiến hành xét duyệt đề tài (08/10 - 14/10) Tuần 3 - Viết đề cương tóm tắt nội dung đồ án. (15/10 - 21/10) - Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích Tuần 4 chức năng các khối. (22/10 - 28/10) - Lựa chọn linh kiện chính cho các khối. Tuần 5 - Thiết kế sơ đồ nguyên lý và giải thích hoạt (29/10 - 04/11) động của mạch. - Lựa chọn và mua linh kiện. Kiểm tra các Tuần 6 linh kiện. (05/11 - 11/11) - Vẽ mạch in PCB. Tuần 7 - Tiến hành thi công mạch. (12/11 - 18/11) - Kiểm tra mạch thi công. iv - Kiểm tra mạch thi công. Tuần 8 - Viết chương trình và thử nghiệm kiểm tra (19/11 - 25/11) hoạt động của mạch điều khiển. - Thiết kế và thi công máy phun sương và mô Tuần 9 hình nhà nuôi yến (26/11 - 02/12) - Viết chương trình điều khiển - Viết chương trình điều khiển. Tuần 10 - Thiết kế website, cơ sở dữ liệu. (03/12 - 09/12) - Chạy thử nghiệm, kiểm tra lỗi và tối ưu hệ thống. - Thiết kế, lắp ráp mô hình nhà nuôi yến Tuần 11 - Chạy thử nghiệm và chỉnh sửa hệ thống. (10/12 - 16/12) - Viết báo cáo. Tuần 12 - Chỉnh sửa hệ thống chạy tối ưu. (17/12 - 23/12) - Viết báo cáo Tuần 13 - Hoàn thiện báo cáo và gửi cho GVHD để (24/12 - 31/12) xem xét và góp ý. - Hoàn thiện báo cáo lần cuối trước khi in và Tuần 14 tiến hành nộp cuốn báo cáo cho GVHD để xác (01/01 - 06/01) nhận và ký tên. - Nộp báo cáo về Bộ môn Điện tử Công Tuần 15 nghiệp-y sinh. (07/01– 13/01) - Làm slide Power Point để bảo vệ đồ án tốt nghiệp. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) v LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi cam đoan đề tài đồ án tốt nghiệp do chính chúng tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Ths. Phan Vân Hoàn, có tham khảo một số tài liệu liên quan và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó, nội dung - kết quả trong đề tài đồ án tốt nghiệp hoàn toàn trung thực. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào, chúng tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về nội dung đề tài của mình. Người thực hiện đề tài Huỳnh Lê Công Tú Phạm Như Sang vi LỜI CẢM ƠN  Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy/Cô trong trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM nói chung và các Thầy/Cô trong khoa Điện-Điện tử nói riêng đã truyền đạt những kiến thức quý báu về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, những buổi thực hành nhiệt tình của các Thầy/Cô giúp chúng em có được những kiến thức vững vàng để có tiền đề hoàn thành đề tài cũng như trong sự nghiệp sau này. Lời tiếp theo, chúng em xin được phép gửi đến Thầy Phan Vân Hoàn lòng biết ơn và lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian hoàn thành Đồ Án Tốt Nghiệp. Cuối cùng, nhóm em cũng xin cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người cũng đã hỗ trợ, quan tâm, giúp đỡ và động viên trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành Đồ Án Tốt nghiệp. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành mục tiêu đề tài đặt ra nhưng do kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, mong quý Thầy/Cô thông cảm, mong nhận được những ý kiến chân thật và nhóm sẽ luôn học hỏi và khắc phục để có được kết quả tốt nhất. Nhóm em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Huỳnh Lê Công Tú Phạm Như Sang vii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iv LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... vi LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... vii MỤC LỤC ............................................................................................................... viii LIỆT KÊ HÌNH ........................................................................................................ xii LIỆT KÊ BẢNG ....................................................................................................... xv TÓM TẮT ............................................................................................................... xvi Chương 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU .................................................................................................... 1 1.3. NỘI DUNG THỰC HIỆN ............................................................................. 2 1.4. GIỚI HẠN ..................................................................................................... 2 1.5. BỐ CỤC ........................................................................................................ 3 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 4 2.1. KỸ THUẬT NUÔI CHIM YẾN ................................................................... 4 2.1.1. Đặc điểm và điều kiện sống của chim yến ............................................. 4 2.1.2. Tập tính sinh sản của chim yến .................................................................. 4 2.1.3. Xây mô hình nhà nuôi chim yến ................................................................ 5 2.1.3.1. Phần xây .............................................................................................. 5 2.1.3.2. Lắp đặt hệ thống và trang thiết bị bên trong mô hình nhà nuôi chim yến ............................................................................................................. 5 2.2. TỔNG QUAN VỀ WEBSITE ....................................................................... 7 2.2.1. Giới thiệu về Internet .............................................................................. 7 2.2.2. Giới thiệu về Website ............................................................................. 8 2.2.3. Ngôn ngữ HTML .................................................................................... 9 2.2.3.1. Giới thiệu ............................................................................................. 9 viii 2.2.3.2. Bố cục cơ bản của HTML ................................................................... 9 2.2.4. Ngôn ngữ CSS ...................................................................................... 10 2.2.4.1. Giới thiệu ........................................................................................... 10 2.2.4.2. Cấu trúc một đoạn CSS ..................................................................... 11 2.2.4.3. Các thuộc tính của CSS ..................................................................... 11 2.2.4.4. Các cách sử dụng CSS ....................................................................... 13 2.2.5. Ngôn ngữ PHP ...................................................................................... 14 2.2.6. MySQL ................................................................................................. 16 2.2.6.1. Giới thiệu ........................................................................................... 16 2.2.6.2. Các định nghĩa ................................................................................... 16 2.2.7. 000webhost ........................................................................................... 18 2.2.7.1. Giới thiệu ........................................................................................... 18 2.2.7.2. Những quyền lợi khi đăng kí sử dụng 000webhost gói $0,00 .......... 19 2.3. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG ................................................................. 19 2.3.1. Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 ...................................................... 19 2.3.1.1. Tổng quan .......................................................................................... 19 2.3.1.2. Thông số kỹ thuật của DHT11 .......................................................... 20 2.3.2. Module thời gian thực DS1307 ............................................................ 21 2.3.2.1. Tổng quan .......................................................................................... 21 2.3.2.2. Thông số kỹ thuật của module DS1307 ............................................ 21 2.3.3. Cảm biến ánh sáng BH1750 FVI .......................................................... 23 2.3.3.1. Tổng quan .......................................................................................... 23 2.3.3.2. Thông số kỹ thuật của BH1750 FVI ................................................. 23 2.3.4. ESP32 – NANO32 ................................................................................ 24 2.3.4.1. Tổng quan .......................................................................................... 24 2.3.4.2. Thông số kỹ thuật của ESP32 – NANO32 ........................................ 24 2.3.5. Relay SRD5VDC .................................................................................. 27 2.3.5.1. Tổng quan .......................................................................................... 27 2.3.5.2. Thông số kỹ thuật của Relay SRD5VDC .......................................... 28 2.3.6. LCD 20x4 ............................................................................................. 28 2.3.6.1. Tổng quan .......................................................................................... 28 2.3.6.2. Thông số kỹ thuật của LCD 20x4 ..................................................... 29 ix 2.3.7. Mạch chuyển đổi I2C cho LCD ............................................................ 30 2.3.8. Mạch phát nhạc mp3 tích hợp amply 2W ............................................. 31 2.3.9. Động cơ tạo hơi nước 1 led 24V ........................................................... 32 2.3.10. Hệ thống sưởi –máy sấy tóc mini 850W .............................................. 33 2.3.11. Hệ thống thông gió – quạt tản nhiệt 12V .............................................. 33 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .............................................................. 35 3.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................ 35 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................ 35 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ................................................................ 35 3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch .................................................................... 36 3.2.2.1. Khối cảm biến ................................................................................... 36 3.2.2.2. Khối thời gian thực ............................................................................ 40 3.2.2.3. Khối hiển thị ...................................................................................... 41 3.2.2.4. Khối điều khiển thiết bị ngoại vi ....................................................... 42 3.2.2.5. Khối xử lý và kết nối Internet ........................................................... 45 3.2.2.6. Khối nguồn ........................................................................................ 46 3.2.3. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ................................................................... 48 Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ..................................................................... 50 4.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................ 50 4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................. 50 4.2.1. Mạch in PCB ......................................................................................... 50 4.2.2. Thi công bo mạch ................................................................................. 51 4.2.3. Lắp ráp và kiểm tra ............................................................................... 52 4.3. THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG .......................................................... 52 4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ........................................................................... 53 4.4.1. Lưu đồ giải thuật ................................................................................... 53 4.4.2. Phần mềm lập trình cho ESP32 – NANO32 ......................................... 57 4.4.2.1. Giới thiệu phần mềm lập trình .......................................................... 57 4.4.2.2. Viết chương trình cho hệ thống ......................................................... 61 4.5. THIẾT KẾ WEBSITE ................................................................................. 63 4.5.1. Tạo webhost .......................................................................................... 63 4.5.2. Tạo cơ sở dữ liệu – Databases .............................................................. 65 x 4.5.3. Xử lý dữ liệu với database và thiết kế website ..................................... 70 4.5.3.1. Quản lý File ....................................................................................... 70 4.5.3.2. Thiết kế giao diện Trang chủ ............................................................. 70 4.5.3.3. Thiết kế trang điều khiển và giám sát ............................................... 71 4.5.3.4. Thiết kế trang lịch sử mô hình nhà yến ............................................. 74 4.6. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN VÀ THAO TÁC ............................................... 75 4.6.1. Tài liệu huớng dẫn .................................................................................... 75 4.6.2. Quy trình thao tác ..................................................................................... 75 Chương 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .......................................... 77 5.1. KẾT QUẢ .................................................................................................... 77 5.2. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ............................................................................. 77 5.2.1. Hệ thống phun sương ............................................................................ 77 5.2.2. Hệ thống sưởi ........................................................................................ 78 5.2.3. Hệ thống quạt thông gió ....................................................................... 79 5.3. KẾT QUẢ HÌNH ẢNH MÔ HÌNH............................................................. 80 5.4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ..................................................................... 84 5.4.1. Ưu điểm ................................................................................................ 84 5.4.2. Nhược điểm .......................................................................................... 85 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 86 6.1. KẾT LUẬN ................................................................................................. 86 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................................................. 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 88 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 90 xi LIỆT KÊ HÌNH Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1: Giao thức TCP/IP. ....................................................................................... 7 Hình 2.2: Website trên các thiết bị kết nối internet. ................................................... 8 Hình 2.3: Bố cục HTML. ............................................................................................ 9 Hình 2.4: Giao diện bố cục trang web đặc trưng. ..................................................... 10 Hình 2.5: Hiệu ứng HTML và CSS. ......................................................................... 11 Hình 2.6: Cấu trúc một đoạn CSS. ............................................................................ 11 Hình 2.7: Logo webhost. ........................................................................................... 19 Hình 2.8: Cảm biến nhiệt độ DHT11. ....................................................................... 20 Hình 2.9: Module DS1307 RTC. .............................................................................. 21 Hình 2.10: Các chân kết nối của DS1307 RCT. ....................................................... 22 Hình 2.11: Cảm biến ánh sáng BH1750. .................................................................. 23 Hình 2.12: Sơ đồ chân BH1750. ............................................................................... 23 Hình 2.13: Module NANO32. ................................................................................... 24 Hình 2.14: Sơ đồ chân NANO32. ............................................................................. 24 Hình 2.15: Relay SRD5VDC. ................................................................................... 28 Hình 2. 16: LCD20x4. ............................................................................................... 28 Hình 2.17: Sơ đồ chân LCD 20x4. ............................................................................ 30 Hình 2.18: Mạch chuyển đổi I2C. ............................................................................. 31 Hình 2.19: Mạch phát nhạc MP3. ............................................................................. 32 Hình 2.20: Động cơ tạo hơi nước 1 led. .................................................................... 32 Hình 2.21: Máy sấy tóc mini 850W. ......................................................................... 33 Hình 2.22: Quạt tản nhiệt 12V. ................................................................................. 34 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống. ................................................................................. 35 Hình 3.2: Sơ đồ chân và kết nối với khổi xử lý của DHT11. ................................... 37 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý nhiệt độ. ......................................................................... 38 Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến ánh sáng. ............................................... 39 Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực. ........................................................ 40 Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị. .................................................................. 42 Hình 3.7: Sơ đồ chân Relay SRD5VDC. .................................................................. 43 Hình 3.8: Sơ đồ chân C1815. .................................................................................... 43 Hình 3.9: Sơ đồ chân diode. ...................................................................................... 44 Hình 3.10: Sơ đồ khối điều khiển thiết bị ngoại vi. .................................................. 44 xii Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý và kết nối Internet. ...................................... 46 Hình 3.12: Nguồn xung. ............................................................................................ 46 Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn. .................................................................. 48 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. .................................................................... 49 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.1: Sơ đồ mạch in............................................................................................ 50 Hình 4.2: Sơ đồ bố trí linh kiện 3D. .......................................................................... 51 Hình 4.3: Bo mạch sau khi in và rửa. ........................................................................ 51 Hình 4.4: Mạch điều khiển thực tế sau khi hàn và láp ráp linh kiện. ....................... 52 Hình 4.5: Tổng quan mô hình. .................................................................................. 53 Hình 4.6: Mặt sau mô hình. ....................................................................................... 53 Hình 4.7: Lưu đồ giải thuật chính của hệ thống. ....................................................... 54 Hình 4. 8: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển loa. ........................................ 55 Hình 4.9: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển thiết bị chế độ Manual. ......... 56 Hình 4.10: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển thiết bị chế độ Auto. ............ 57 Hình 4.11: Phần mềm lập trình Arduino IDE. .......................................................... 58 Hình 4.12: Các bước cài phần mềm Arduino IDE trên website. .............................. 58 Hình 4.13: Các bước cài đặt IDE khi hoàn tất tải về máy. ....................................... 59 Hình 4.14: Giao diện Arduino IDE phiên bản 1.8.8. ................................................ 59 Hình 4.15: Phần mềm Python. .................................................................................. 60 Hình 4.16: Phần mềm Git. ........................................................................................ 61 Hình 4.17: Tạo Website mới trên webhost. .............................................................. 64 Hình 4.18: Kết quả khi tạo website mới. .................................................................. 64 Hình 4.19: Thanh công cụ quản lý website trên webhost. ........................................ 65 Hình 4.20: Bảng điền thông tin tạo database mới. .................................................... 66 Hình 4.21: Database mới. .......................................................................................... 66 Hình 4.22: Quản lý database. .................................................................................... 66 Hình 4.23: Giao diện quản lý Database. ................................................................... 67 Hình 4.24: Tạo một bảng database mới. ................................................................... 67 Hình 4.25: Giao diện quản lý file. ............................................................................. 70 Hình 4.26: Giao diện trang chủ. ................................................................................ 71 Hình 4.27: Giao diện điều khiển loa. ........................................................................ 71 Hình 4.28: Giao diện điều khiển loa tự động. ........................................................... 72 Hình 4.29: Giao diện chọn chế độ điều khiển cho các thiết bị. ................................ 72 Hình 4.30: Giao diện điều khiển thiết bị chế độ Manual. ......................................... 73 Hình 4.31: Giao diện hiển thị các thông số của các cảm biến. ................................. 73 Hình 4.32: Giao diện nhập giới hạn trên và dưới thông số nhiệt độ. ........................ 74 Hình 4.33: Giao diện nhập giới hạn trên và dưới thông số độ ẩm. ........................... 74 xiii Hình 4.34: Giao diện trang lịch sử mô hình nhà yến. ............................................... 75 Chương 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.1: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi phun sương làm việc. .................................. 78 Hình 5.2: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi máy sấy tóc làm việc. .................................. 79 Hình 5.3: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi máy quạt làm việc. ...................................... 80 Hình 5.4: Mạch điều khiển hệ thống. ........................................................................ 81 Hình 5.5: Mặt sau mô hình. ....................................................................................... 81 Hình 5.6: Mặt trước mô hình. ................................................................................... 82 Hình 5.7: Bên trong mô hình. ................................................................................... 82 Hình 5.8: Mặt hai bên của mô hình. .......................................................................... 83 Hình 5.9: Vị trí đặt các cảm biến. ............................................................................. 83 Hình 5.10: Màn hình LCD 20x4 hiển thị các thông số. ............................................ 84 xiv LIỆT KÊ BẢNG Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1: Một số thuộc tính nổi bật trong các nhóm như sau: ................................. 12 Bảng 2.2: Các loại dữ liệu trong MySQL. ................................................................ 16 Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Bảng 4.1: Các phím chức năng trên thanh công cụ: ................................................. 60 Bảng 4.2: Cấu trúc dữ liệu của bảng database “thongtinnhayen”. ............................ 68 Bảng 4.3: Cấu trúc dữ liệu của bảng database “dieukhien”. ..................................... 68 Bảng 4.4: Cấu trúc dữ liệu của bảng database “dangnhap”. ..................................... 69 Chương 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Bảng 5.1: Thông số nhiệt độ - độ ẩm khi phun sương làm việc ............................... 77 Bảng 5.2: Thông số nhiệt độ độ ẩm khi máy sưởi làm việc..................................... 78 Bảng 5.3: Thông số nhiệt độ độ ẩm khi quạt làm việc ............................................ 79 xv TÓM TẮT Ngày nay, mô hình nhà nuôi chim yến không còn xa lạ với chúng ta, đặc biệt những mô hình này rất phát triển tại các tỉnh miền Trung và Đông Nam Bộ. Tuy nhiên việc xây nhà nuôi yến của tư nhân phần lớn chỉ dựa vào kinh nghiệm, chưa có một quy trình kỹ thuật cụ thể, do đó việc nuôi yến mới chỉ là tự phát, không chuyên nghiệp dẫn đến nhiều thiệt hại, lãng phí đáng tiếc. Nhà nuôi chim yến cần đáp ứng được những tiêu chuẩn kỹ thuật nhất định nếu chủ nhân muốn đầu tư vào loại hình này. Nhà chim yến cần được thiết lập các tiêu chuẩn về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm...phù hợp với đặc tính làm tổ yến và sinh sản của loài chim yến. Ngoài ra, hệ thống âm thanh để "Gọi" yến về cũng cần phải được chú trọng để thu hút đủ lượng yến cần thiết. Hiện nay, việc đưa máy móc, công nghệ hiện đại vào sản suất nông nghiệp trên thế giới rất phổ biến, đặt biệt là các nước phát triển. Tuy nhiên, so với thế giới ngành nông nghiệp nước ta còn khá lạc hậu, trong đó có chăn nuôi, mô hình sản xuất nhỏ lẻ, ít ứng dụng khoa học, công nghệ hiện đại vào sản xuất, dẫn đến năng suất thấp, chất lượng kém. Chính vì vậy, nhằm góp phần đưa công nghệ kĩ thuật áp dụng vào chăn nuôi trong nước nhiều hơn, ứng dụng được thực tế hơn nên nhóm đã quyết định làm đề tài: “ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH NHÀ NUÔI CHIM YẾN ĐIỀU KHIỂN, GIÁM SÁT TỪ XA” sử dụng Module Nano32. Dự án này sẽ thay thế cho việc nuôi chim yến truyền thống bằng chức năng tự động sẵn có. Nó sẽ giám sát những thay đổi vật lý của môi trường nuôi và duy trì cho các điều kiện lý tưởng với những thay đổi cần thiết. Ngoài ra, người sử dụng còn có thể nắm bắt thông tin cũng như điều chỉnh một số thông số cho thiết bị thông qua website. xvi CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ những lợi ích của chim yến mà đem lại như: bổ phổi, bổ huyết, thanh nhiệt, tăng sức đề kháng của cơ thể, kích thích miễn dịch chống bệnh virus như cúm gà,... vì vậy yến sào được xem như là vị thuốc và thực phẩm quý báu mà thiên nhiên đã ban tặng cho chúng ta. Nên việc có rất nhiều mô hình nhà nuôi yến mọc lên, đặc biệt là ở các vùng Trung và Đông Nam Bộ, cũng đã kh...5 = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo không có nghĩa. Đọc dữ liệu: Sau khi giao tiếp được với DHT11, DHT11 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5 byte kết quả của Nhiệt độ và độ ẩm. 2.3.1.2. Thông số kỹ thuật của DHT11 Cảm biến DHT11 gồm 2 chân cấp nguồn (VCC và GND) và 1 chân tín hiệu DATA, đã gắn led báo nguồn và điện trở ở ngõ ra DATA nên chỉ cần nối trực tiếp DATA với chân vi điều khiển là được. DHT11 có các thông số như sau: - Nguồn cung cấp: 3 – 5 VDC. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 20 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Dòng sử dụng: 2.5mA (khi truyền dữ liệu). - Tần số lấy mẫu tối đa 1Hz (1 giây 1 lần). - Dải độ ẩm hoạt động: 20% - 90% RH, sai số ± 5% RH. - Dải nhiệt độ hoạt động: 0°C - 50°C, sai số ± 2°C. 2.3.2. Module thời gian thực DS1307 2.3.2.1. Tổng quan Module thời gian thực DS1307 (RTC) có chức năng lưu trữ thông tin ngày tháng năm cũng như giờ phút giây, nó hoạt động như một chiếc đồng hồ có thể xuất dữ liệu ra ngoài qua giao tiếp I2C. Module được thiết kế kèm theo một viên pin đồng hồ có khả năng lưu trữ thông tin lên đến 10 năm mà không cần cấp nguồn 5V nào khác từ bên ngoài. Module đi kèm với EEPROM AT24C32 có khả năng lưu trữ thêm thông tin lên đến 32Kbit. Hình 2.9: Module DS1307 RTC. 2.3.2.2. Thông số kỹ thuật của module DS1307 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 21 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.10: Các chân kết nối của DS1307 RCT. Module DS1307 RTC gồm 12 chân được chia thành 2 bên P1 và P2. P1 là các chân kết nối với thiết bị điều khiển, P2 là các chân mở rộng để kết nối thêm các module I2C khác. Cụ thể như sau: - BAT: là nguồn nuôi chip. Nguồn này từ (2V – 3.5V) ta lấy pin có nguồn 3V. Đây là nguồn cho chip hoạt động liên tục khi không có nguồn Vcc mà DS1307 vẫn hoạt động theo thời gian. - Vcc: là nguồn giao tiếp I2C. Điện áp cung cấp 5V và được dùng chung với vi xử lý. Nếu như Vcc không có mà VBAT có thì DS1307 vẫn hoạt động nhưng không đọc và ghi dữ liệu được. - GND: là nguồn Mass. - SCL và SDA: là hai bus dữ liệu của DS1307. Thông tin truyền và ghi đều được truyền qua 2 đường truyền này theo chuẩn giao tiếp I2C. Thông số kỹ thuật của module DS1307: - Nguồn cung cấp: 5VDC. - Khả năng lưu trữ 32Kbit với EEPROM AT24C32. - Sử dụng giao thức 2 dây I2C. - Ngõ ra tần số 1Hz. - Lưu trữ thông tin giờ phút dây AM/PM. - Lịch lưu trữ chính xác lên tới năm 2100. - Có pin đồng hồ lưu trữ thông tin. - Kích thước: 16 x 12 x 23mm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 22 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.3. Cảm biến ánh sáng BH1750 FVI 2.3.3.1. Tổng quan BH1750 là một cảm biến ánh sáng kỹ thuật số được sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux (1 lux là độ rọi có được của một bề mặt diện tích 1 mét vuông có thông lượng chiếu sáng 1 lumen, 1 lux=1 lm/m2). Cảm biến có bộ chuyển đổi ADC 16bit và bộ tiền xử lý nên giá trị xuất ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kì xử lý hay tính toán thông qua chuẩn giao tiếp I2C. Hình 2.11: Cảm biến ánh sáng BH1750. 2.3.3.2. Thông số kỹ thuật của BH1750 FVI BH1750 gồm 5 chân trong đó 2 chân nguồn (Vcc và GND), 2 chân kết nối chuẩn giao tiếp I2C (SCL và SDA) và 1 chân địa chỉ ADD được dùng để đặt lại địa chỉ bus I2C nếu cần (mặc định là 0x23 với trở thấp, nếu gắn chân ADD lên cao thì địa chỉ trở thành 0x5C). Vcc SCL SDA ADD GND Hình 2.12: Sơ đồ chân BH1750. Cảm biến BH1750 có dải đo rộng, thời gian đo nhanh và độ chính xác cao, tiêu thụ điện năng thấp nhờ tính năng tự ngắt. Các thông số chính như sau: - Nguồn cung cấp: 3.3 – 5V. - Chuẩn giao tiếp I2C (0x23 mức thấp, 0x5C mức cao). - Độ phân giải cao 1 – 65535 lux. - Khả năng chống nhiễu sáng ở tần số 50Hz/60Hz. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 23 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Sự biến đổi ánh sáng nhỏ ± 20%. - Độ ảnh hưởng bởi ánh sáng hồng ngoại rất nhỏ. - Kích thước: 21 x 16 x 3.3mm. 2.3.4. ESP32 – NANO32 2.3.4.1. Tổng quan NANO32 là sản phẩm hợp tác của hai công ty Makersia và Gravitech từ Thái Lan, thiết kế dựa trên nền tảng từ ESP32 SoC, với bộ xử lý Xsensa Dual-Core 32-bit khi được cung cấp 600DMPIS. Hình 2.13: Module NANO32. 2.3.4.2. Thông số kỹ thuật của ESP32 – NANO32 Hình 2.14: Sơ đồ chân NANO32. Thông số kỹ thuật NANO32: - Module: ESP32 SoC, hỗ trợ giao tiếp Wifi và Bluetooth BLE. - Crystal: 40MHz. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 24 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - RTC: 32.768KHz. - Điện năng tiêu thụ thấp. - Bộ nhớ flash: 4MB. - Giao tiếp: FTDI231, kết nối qua Cable Micro USB. - Có khả năng nạp tự động (không thông qua 2 nút nhấn Reset và Flash như NodeMCU). - Nguồn ra 3.3V với dòng tối đa đến 1A. Thông số kỹ thuật ESP32 SoC: - CPU: ESP32 Xtensa Dual-Core 32-bit LX6 khi được cung cấp 600DMPIS. - SRAM: 520 KB. - Wifi: 802.11BGN HT40, baseband, stack và LWIP. - Bluetooth: gồm bluetooth truyền thống và BLE(Blutooth Low Ennergy). - Flash: 4Mbyte (32Mbit). - Điện áp hoạt động: 2.2-3.6V. - GPIO: 32 chân. ESP32 Wifi: - 802.11 b/g/n/e/i. - 802.11 n (2.4GHz), lên đến 150 Mbps. - 802.11 e: Kết nối không dây đa phương tiện. - WMM-PS, UAPSD. - Block ACK. - Kết hợp A-MPDU và A-MSDU. - Chức năng giám sát và quét tự động. - Bảo mật: (WPA)/WPA2/WPA2-Enterprise/Wi-Fi Protected Setup(WPS). - Chế độ: BSS Station Mode/SoftAP Mode. ESP32 Bluetooth: - Bluetooth: v4.2 BR/EDR và BLE. - Công suất truyền dẫn: 10dBm. - NZIF: -98 dBm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 25 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Adaptive Frequency Hopping (AFH). - Chuẩn HCI: SDIO/SPI/UART. - UART HCI tốc độ cao, lên đến 4Mbps. - Blutooth 4.2. - Service Discover Protocol (SDP). - General Access Profile (GAP). - Security Manage Protocol (SMP). - Bluetooth Low Energy (BLE). - ATT/GATT. - HID. - Tất cả cấu hình dựa trên GATT đều được hỗ trợ. - SSP tương tự như GATT. - A2DP / AVRCP / SPP, HSP / HFP, RFCOMM. - CVSD và SBC: audio. - Bluetooth Piconet và Scatternet. 32 chân GPIO: - 3xUARTs: UART0, UART1, UART2. - 4xSPI: SPI0, SPI1, HSPI và VSPI. - 2xI2C. - 2xI2C. - ADC input: 12. - I/O: tất cả các chân GPIO đều điều khiển được PWM và Timer. - Debug: OpenODC. - TRAX buffer: 32 kb. - Hỗ trợ flash ngoài lên đến 16MB. - Hỗ trợ giao tiếp SD Card. Bảo mật: - Chuẩn bảo mật: IEEE 802.11 bao gồm WFA, WPA/WPA2 và WAPI. - Security boot. - Flash encryption. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 26 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - 1024-bit OTP, có thể lên đến 768-bit cho người dùng. - Cryptographic hardware acceleration: ▪ AES. ▪ HASH (SHA-2). ▪ RSA. ▪ ECC. ▪ Random Number Generator (RNG). Cảm biến, ngoại vi: - Bộ khuếch đại analog. - Cảm biến Hall. - 10 chân cảm biến điện dung (capacitive touch). - Crystal: 32KHz. 2.3.5. Relay SRD5VDC 2.3.5.1. Tổng quan Relay là một chuyển mạch hoạt động bằng điện. Dòng điện chạy qua cuộn dây relay tạo ra một từ trường hút lõi sắt non làm thay đổi công tắc chuyển mạch. Dòng điện qua cuộn dây có thể được bật hoặc tắt vì thế relay có hai vị trí chuyển mạch qua lại. Các chân đấu nối và chân chuyển mạch của relay thường được kí hiệu là COM/POLE, NC và NO: - COM/POLE: là nơi kết nối đường cấp nguồn chờ. - NC và NO là hai chân chuyển đổi. Trong đó: ▪ NC là điểm thường đóng, chân COM/POLE được kết nối với NC khi cuộn dây rơle không nhiễm từ (khi 2 đầu cuộn dây không được cấp điện). ▪ NO là điểm thường mở, COM/POLE được kết nối với NO khi cuộn dây rơle được từ hóa (được cấp điện). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 27 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.15: Relay SRD5VDC. 2.3.5.2. Thông số kỹ thuật của Relay SRD5VDC Có những thông số kỹ thuật như sau: - Điện áp điều khiển: 5V. - Dòng cực đại: 10A. - Thời gian tác động: 10ms. - Thời gian nhả hãm: 5ms. - Nhiệt độ hoạt động: -45°C ~ 75°C. 2.3.6. LCD 20x4 2.3.6.1. Tổng quan LCD 20x4 là loại LCD có 4 dòng và mỗi dòng hiển thị được 20 kí tự, đây là loại màn hình được sử dụng rất phổ biến trong các loại mạch điện, với màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị chữ và số trong bảng mã ASCII. Mỗi ô text của LCD bao gồm các tinh thể lỏng, các chấm này kết hợp với nhau theo trình tự “ẩn” hoặc “hiện” sẽ tạo nên các kí tự cần hiển thị và mỗi ô chỉ hiển thị được một kí tự duy nhất. Hình 2.16: LCD20x4. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 28 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.6.2. Thông số kỹ thuật của LCD 20x4 Bao gồm 16 chân, cụ thể như sau: - Chân 1 (Vss): chân nối đất cho LCD. - Chân 2 (VDD): chân cấp nguồn cho LCD (nguồn tối đa 5V). - Chân 3 (VEE): chân điều chỉnh độ tương phản của LCD. - Chân 4 (RS): chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC). ▪ Logic “0”: bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi”-write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc”- read). ▪ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD. - Chân 5 (R/W): là chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc. - Chân 6 (E): là chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E. ▪ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E. ▪ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp. - Chân 7 – 14 (DB0 – DB7): Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này: ▪ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7. ▪ Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7. - Chân 15: nguồn dương cho đèn nền. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 29 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chân 16: GND cho đèn nền. Hình 2.17: Sơ đồ chân LCD 20x4. Các thông số kỹ thuật LCD 20x4: - Nguồn cung cấp: 5V. - Ngõ giao tiếp: 16 chân. - Màu sắc: xanh dương hoặc xanh lá. - Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C. - Nhiệt độ hoạt động: -10 ~ 60°C. 2.3.7. Mạch chuyển đổi I2C cho LCD LCD có khá nhiều chân gây khó khăn cho quá trình kết nối vì chiếm nhiều chân của vi điều khiển. Module chuyển đổi I2C sẽ hỗ trợ cho vi điều khiển chỉ cần giao tiếp 2 chân SLC và SDA để kết nối. Module hỗ trợ cho các loại LCD sử dụng driver HD44780 (LCD1602, LCD2004,), kết nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết vi điều khiển hiện nay. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 30 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.18: Mạch chuyển đổi I2C. Thông số kỹ thuật của mạch chuyển đổi I2C cho LCD: - Điện áp cung cấp: 2.5 – 6 VDC. - Địa chỉ mặc định: 0x27(có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2). - Kích thước 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H). - Trọng lượng: 5g. - Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt. - Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD. 2.3.8. Mạch phát nhạc mp3 tích hợp amply 2W Mạch hỗ trợ đọc định dạnh MP3 từ thẻ nhớ và USB, tự động play khi được nhấn nút nguồn. Board được tích hợp sẵn jack 3.5mm thông dụng và bộ khuếch đại âm thanh 2W giúp phát trực tiếp ra loa công suất nhỏ (3W). Trên board hỗ trợ các nút Mode: volume + -, pause / play, mode switching, lặp 1 bài hoặc phát theo danh sách, hay phát theo vòng. Thông số kỹ thuật của mạch phát nhạc mp3 tích hợp amply 2W: - Nguồn sử dụng: 3.7 – 5.5 VDC. - Kích thước mạch: 45 x 36 mm. - Hỗ trợ thẻ nhớ 32G, TF card 16G, khi khởi động nguồn, thẻ nhớ sẽ được ưu tiên trước, sau đó là USB (khi sử dụng USB nên dùng nguồn 5V, vì một số USB sẽ không chạy tại điện áp 3.7V). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 31 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.19: Mạch phát nhạc MP3. 2.3.9. Động cơ tạo hơi nước 1 led 24V Động cơ tạo hơi nước có 1 led để báo nguồn, dùng để tạo ra hơi nước, độ ẩm. Thông số kỹ thuật của động cơ tạo hơi nước1 led: - Nguồn cung cấp: 24VAC hoặc 28VDC. - Công suất: 15W. - Tần số hoạt động: 1700 ± 50 kHz. - Độ sâu cách mặt nước: 15mm ~ 35mm. - Kích thước: 46.8 x 24 x 13.5 mm. - Jack nguồn: ϕ 5.5 x 2.1mm. - Lượng sương: 450 ml/H. - Trọng lượng: 130g. Hình 2.20: Động cơ tạo hơi nước 1 led. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 32 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.10. Hệ thống sưởi –máy sấy tóc mini 850W Do chưa tìm được thiết bị phù hợp nhất cho mô hình nhà nuôi yến nên chúng em quyết định sử dụng máy sấy tóc mini để làm hệ thống sưởi. Máy sấy tóc mini tiện dụng với kích thước nhỏ gọn, cầm tay có thể gập nhỏ lại khi không sử dụng. Vỏ nhựa cao cấp, cách điện và cách nhiệt tốt, hoàn toàn yên tâm khi sử dụng. Các thông số kỹ thuật của máy sấy tóc mini 850W: - Nguồn cung cấp: 220V. - Tần số hoạt động: 50Hz. - Công suất: 850W. - Trọng lượng: 240gr. - Kích thước: 11 x 16 x 7.5cm. Hình 2.21: Máy sấy tóc mini 850W. 2.3.11. Hệ thống thông gió – quạt tản nhiệt 12V Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 12VDC. - Dòng: 0.25A. - Công suất: 5W. - Kích thước: 12 x 12 x 2.5cm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 33 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.22: Quạt tản nhiệt 12V. Quạt tản nhiệt có chức năng thông gió và làm giảm độ ẩm cho môi trường nhà yến. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 34 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1. GIỚI THIỆU Hệ thống gồm website điều khiển bằng các thiết bị kết nối mạng và bộ điều khiển với ngõ ra công suất. Bộ điều khiển trung tâm sẽ nhận lệnh và xử lý điều khiển thiết bị. Các thiết bị phải được điều khiển một cách thông minh và tiện dụng cho người dùng. Nội dung thiết kế được trình bày bao gồm: - Thiết kế sơ đồ khối hệ thống. - Tính toán và thiết kế mạch. - Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Từ các yêu cầu của đề tài ta có sơ đồ hệ thống được vẽ trên phần mềm Visio như sau: Khối điều khiển thiết bị Khối cảm biến ngoại vi Khối xử lý trung tâm và kết nối Internet Khối thời gian thực Khối hiển thị Khối điều khiển thiết bị 220VAC ngoại vi Khối nguồn - Khối cảm biến - Khối thời gian thực - Khối hiển thị - Khối xử lý trung tâm và kết nối Internet Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống. Sơ đồ khối gồm 6 khối, chức năng của từng khối như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 35 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ - Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn bộ các khối còn lại. - Khối xử lí trung tâm và kết nối internet: Điều khiển toàn bộ hoạt động của bộ điều khiển - quản lí truyền và nhận dữ liệu với websever, điều khiển thiết bị. - Khối cảm biến: Khối có nhiệm vụ đọc giá trị của các cảm biến đưa vào khối xử lý. - Khối thời gian thực: Khối có nhiệm vụ cung cấp giá trị thời gian thực cho thiết bị. Nhờ thời gian thực, thiết bị có thể hoạt động đúng so với thời gian thực tế. Khối xử lý sẽ lấy thời gian này nhằm so sánh với điều kiện để bật tắt thiết bị loa, máy phun sương, máy sưởi và quạt. - Khối điều khiển thiết bị ngoại vi: Khối có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khối xử lý để điều khiển ngõ ra relay đóng mở khóa các thiết bị ngoại vi gồm: loa, máy phun sương, máy sưởi, quạt. - Khối hiển thị: Hiển thị thông tin các giá trị cảm biến và trạng thái hoạt động của các thiết bị. 3.2.2. Tính toán và thiết kế mạch 3.2.2.1. Khối cảm biến Khối có nhiệm vụ đọc các giá trị cảm biến đưa vào khối xử lý trung tâm. ❖ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm dùng để đo hai đại lượng là nhiệt độ và độ ẩm của môi trường, để người dùng có thể xác định được hai đại lượng này một cách dễ dàng và chính xác nhất, từ đó có thể so sánh với điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của chim yến để điều chỉnh cho thích hợp. Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại cảm biến nhiệt độ, độ ẩm có thể sử dụng trong đề tài như AMT1001,DHT21, DHT22,nhưng DHT11 là cảm biến cơ bản và giá rẻ so với các cảm biến khác, rất thích hợp cho những ứng dụng thu thập dữ liệu cơ bản. Do đó nhóm quyết định sử dụng cảm biến này. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 36 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3V - 5V VCC DHT11 DATA MCU GND GND Hình 3.2: Sơ đồ chân và kết nối với khổi xử lý của DHT11. Trong đó: + Chân 1: GND. + Chân 3: VCC. + Chân 2: DATA giao tiếp theo chuẩn một chân vi xử lý. Nên chỉ cần mắc với một chân tín hiệu số của Nano32. Các thông số chính của linh kiện DHT11: Dữ liệu ngõ ra của cảm biến DHT11 là dạng số, có thể dùng bất cứ vi điều khiển nào để lấy dữ liệu ra. Dữ liệu độ ẩm mà cảm biến đo được mức từ 20% ~ 90%. Nhiệt độ đo từ 0 ~ 50 Độ C, thời gian trả dữ liệu < 50ms. Nguồn hoạt động 3-5V nên có thể lấy nguồn trực tiếp từ vi xử lý trung tâm Nano32 hay lấy từ nguồn xung. Với những thông tin như vậy thì DHT11 có thể đáp ứng được mục đích sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 37 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý nhiệt độ. Trong đó: + VCC, GND là các chân nguồn. + DATA là chân dữ liệu của DHT11 nối với GPIO17 Nano32. Nguyên lý hoạt động: Nano32 thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian >18ms. Khi đó DHT11 sẽ hiểu Nano32 muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm.Nano32 đưa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào. Sau khoảng 20-40us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >40us mà chân DATA ko được kéo xuống thấp nghĩa là ko giao tiếp được với DHT11. Chân DATA sẽ ở mức thấp 80µs sau đó nó được DHT11 kéo nên cao trong 80µs. Bằng việc giám sát chân DATA, Nano32 có thể biết được có giao tiếp được với DHT11 ko. Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của Nano32 với DHT. ❖ Cảm biến đo cường độ ánh sáng : Cảm biến đo cường độ ánh sáng là thiết bị đo cường độ ánh sáng môi trường và chuyển về giá trị số theo đơn vị chung là Lux. Từ đó người sử dụng có thể đọc được cường độ ánh sáng ở nơi cần đo và áp dụng cho nhu cầu sử BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 38 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ dụng. Cụ thể, ta cần phải biết được mức độ ánh sáng ở mô hình nhà nuôi chim yến để có thể xây dựng phù hợp với điều kiện sống của chim yến. Có rất nhiều loại cảm biến nhiệt độ ngoài thị trường như: cảm biến ánh sáng quang trở, cảm biến BH1750 FVI,nhưng loại phù hợp nhất là BH1750 FVI vì có ADC nội và bộ tiền xử lý nên xuất ra giá trị trực tiếp là cường độ ánh sáng theo đơn vị lux. Ngoài ra, người dùng còn có thể dễ dàng kết nối cảm biến BH1750 với vi điều khiển thông qua kết nối I2C. Hơn nữa BH1750 sử dụng đơn giản và chính xác hơn nhiều lần so với dùng cảm biến quang trở để đo cường độ ánh sáng với dữ liệu thay đổi trên điện áp dẫn đến việc sai số cao. Do vậy nhóm quyết định sử dụng linh kiện này để đo cường độ ánh sáng cho mô hình. Các thông số chính của BH1750 : Sử dụng nguồn: 3~5VDC, giao tiếp chuẩn I2C, khoảng đo: 1 → 65535 lux. Khả năng chống nhiễu sáng ở tần số 50Hz hoặc 60Hz và độ ảnh hưởng của áng sáng hồng ngoại thì không đáng kể. Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến ánh sáng. Trong đó: + SDA, SCL là các chân kết nối với I2C của Nano 32 qua địa chỉ khai báo là 0X23. + VCC, GND là các chân nguồn. + ADD là chân không sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 39 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Nguyên lý hoạt động: Cảm biến ánh sáng BH1750 giao tiếp với vi điều khiển Nano32 thông qua I2C ở GPIO22 và GPIO21. Cảm biến BH1750 chuyển từ cường độ ánh sáng sang kỹ thuật số và gửi giá trị về khối xử lý trung tâm. 3.2.2.2. Khối thời gian thực Khối có nhiệm vụ cung cấp giá trị thời gian thực cho thiết bị. Nhờ thời gian thực, thiết bị có thể hoạt động đúng so với thời gian thực tế. Khối xử lý sẽ lấy thời gian này nhằm so sánh với điều kiện để bật tắt thiết bị loa. Thời gian thực có thể lấy trực tiếp nhờ mạng wifi. Nhưng phòng trường hợp mất wifi, cần có 1 module thời gian thực để thiết bị có thể hoạt động tốt nhất. Có một số module thời gian thực hiện có trên thị trường: DS3231, DS1307, nhưng thông dụng nhất là loại DS1307 RTC, nó đáp ứng đầy đủ điều kiện về thời gian, có thể lưu được thời gian bằng pin đồng hồ tới 10 năm và kết nối dễ dàng thông qua giao tiếp I2C cùng với giá thành rẻ, vì vậy nhóm quyết định sử dụng Module DS1307. Như đã trình bày ở phần cơ sở lý thuyết Vbat là nguồn nuôi cho chip. Nguồn này từ ( 2V- 3.5V) ta lấy pin có nguồn 3V. Đây là nguồn cho chip hoạt động liên tục khi không có nguồn Vcc mà DS1307 vẫn hoạt động theo thời gian Vcc là nguồn cho giao tiếp I2C. Điện áp cung cấp là 5V chuẩn và được dùng chung với vi xử lý. Nếu mà Vcc không có mà Vbat có thì DS1307 vẫn hoạt động bình thường nhưng mà không ghi và đọc được dữ liệu. Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý khối thời gian thực. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 40 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Trong đó: - Hàng chân mở rộng bên trái của DS1307 kết nối thêm thiết bị I2C (Không sử dụng). - Hàng chân bên phải của DS1307: + GND là nguồn Mass chung cho cả VCC và Vbat. + SCL và SDA là hai bus dữ liệu của DS1307. Thông tin truyền và ghi đều được truyền qua 2 đường truyền này theo chuẩn I2C, ở đây địa chỉ giao tiếp I2C trong chương trình là 0X68. 3.2.2.3. Khối hiển thị Chức năng khối hiển thị: dùng để hiển thị thông tin dạng chữ và số giúp người dùng có thể quan sát rõ ràng ở cự ly gần mà không cần sử dụng thiết bị kết nối Internet để giám sát trên website. Cụ thể hiển thị ra màn hình các thông số cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng. Ngoài ra còn hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị. Có nhiều linh kiện để lựa chọn cho khối hiển thị như: LCD, Led ma trận, nhưng nhóm sử dụng LCD 20x4 (có 4 dòng và mỗi dòng hiển thị được 20 kí tự) vì có giá thành rẻ, tiết kiệm năng lượng, dễ điều khiển và quan sát thuận tiện và rõ ràng. Các thông số kỹ thuật LCD 20x4: - Nguồn cung cấp: 5V. - Ngõ giao tiếp: 16 chân. - Màu sắc: xanh dương, chữ đen. - Dòng cung cấp từ 8mA đến 10mA. Để giao tiếp LCD 20x4 với Nano32, nhóm sử dụng thêm Module hỗ trợ giao tiếp I2C để dễ dàng kết nối vì LCD20x4 có 16 chân, khó để kết nối toàn bộ các chân với Nano32, thay vào đó sẽ chỉ cần kết nối 2 dây nguồn (Vcc và GND) và 2 dây giao tiếp I2C (SDA, SCL) qua địa chỉ 0x27 trong chương trình. Ngoài ra Module I2C còn tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD giúp người dung dễ dàng quan sát. Cụ thể ta có sơ đồ nguyên lý như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 41 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị. Trong đó: + SCL,SDA: là các chân giao tiếp I2C với Nano32. + VCC,GND là các chân nguồn. + Chân số 5→20 của module I2C giao tiếp với chân số 1→16 của LCD 20x4 tương ứng GND, VDD, VSS, RS, RW, EN, D0-D7, A, K 3.2.2.4. Khối điều khiển thiết bị ngoại vi Khối có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khối xử lý để điều khiển ngõ ra relay đóng mở khóa các thiết bị ngoại vi gồm: loa, máy phun sương, máy sưởi,quạt. Các linh kiện và thiết bị của khối: - Relay SRD5VDC: Relay nằm ở vị trí trung gian giữa thiết bị điều khiển và thiết bị cần điều khiển. Có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển từ khối xử lý để điều khiển các thiết bị có điện áp nuôi lớn xoay chiều (220VAC). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 42 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.7: Sơ đồ chân Relay SRD5VDC. • 2 chân coll đề được đưa dòng điện 5VDC chạy qua để đóng ngắt cuộn coil. • Chân common là chân nối với dây nóng của nguồn 220VAC. • Chân NC là thường đóng, không sử dụng trong trường hợp này, nên được bỏ trống. • Chân NO là chân thường mở. Chân này sẽ nối với chân cần cấp dây nóng nguồn 220VAC. Khi cuộn coil đóng lại, chân common sẽ được nối với NO. - Transistor C1815: • Transistor C1815 là transistor thuộc loại transistor NPN. • C1815 có Uc cực đại = 50V dòng Ic cực đại = 150mA. • Hệ số khuếch đại hFE của C1815 trong khoảng 25 đến 100. • Thứ tự các chân từ trái qua phải: E C B. Hình 3.8: Sơ đồ chân C1815. + Chân E được nối xuống GND. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 43 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ + Chân C được nối vào dây âm của cuộn dây relay. + Chân B sẽ được nối tới Nano32. Khi chân B mức 1. Chân C sẽ được kéo xuống GND và ngược lại. - Diode: Diode sẽ được dùng để chống dòng ngược từ relay đó để bảo vệ con C1815. Vì relay có cuộn dây, khi mất điện sẽ có dòng ngược, nếu dòng ngược quá lớn sẽ có thể làm hỏng con transitor Hình 3.9: Sơ đồ chân diode. - Điện trở: Điện trở được mắc giữa chân B của transistor C1815 và Nano32 nhằm hạn dòng kích. Theo datasheet của nhà sản xuất thì ta chọn giá trị điện trở là 10KΩ. - Dòng để điều khiển mỗi Relay theo datasheet là 43-46mA. Hình 3.10: Sơ đồ khối điều khiển thiết bị ngoại vi. Trong đó: • R1,R2,R3,R4 là các điện trở có giá trị 10 KΩ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 44 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ • Q1,Q2,Q3,Q4 là các transistor C1815. • D1,D2,D3,D4 là các diode 1N4007. • RL1,RL2,RL3.RL4 là các Relay SRD5VDC. • Các chân GPIO 19,GPIO 23,GPIO 18,GPIO 05 lần lượt là các chân điều khiển ngõ ra của các thiết bị máy phun sương, máy sưởi, loa và quạt. 3.2.2.5. Khối xử lý và kết nối Internet Khối xử lý và kết nối internet có nhiệm vụ nhận các giá trị từ cảm biến và các giá trị điều khiển từ website xuống. Từ đó, khối sẽ tính toán xử lý các điều kiện và điều khiển các thiết bị khối ngoại vi và đảm nhiệm việc đưa dữ liệu để hiển thị lên website. Trên thị trường có rất nhiều loại vi điều khiển để xử lý dữ liệu và kết nối trên internet như: ESP8266, ESP32, trong đó, ESP32 có nhiều ưu điểm và nâng cấp hơn so với ESP8266 ở tốc độ xử lý nhanh hơn, có hỗ trợ Bluetooth 4.2, có bộ nhớ SRAM, Flash và được tích hợp nhiều chân hơn, có hỗ trợ giao tiếp I2C dễ dàng. Từ những ưu điểm đó, nhóm em chọn loại vi điều khiển ESP32 để làm khối xử lý chính và quan trọng nhất. Cụ thể nhóm sẽ chọn dòng nâng cấp của ESP32 là Nano32 đều có những ưu điểm trên, thêm vào đó Nano32 còn có tốc độ xử lý khá nhanh và ổn định. Nano32: đây là linh kiện chính và duy nhất của khối xử lý và kết nối internet. Đây là linh kiện quan trọng nhất và được xem là bộ não điều khiển hoạt động của hệ thống. Với những tính năng mạnh mẽ, nâng cấp dựa trên nền tảng từ ESP32 SoC có thể đáp ứng tốt để phát triển các ứng dụng IOT. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 45 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý và kết nối Internet. 3.2.2.6. Khối nguồn Khối nguồn để cung cấp nguồn cho các khối còn lại, mọi hệ thống điện tử muốn hoạt động thì khổng thể thiếu thành phần này. Linh kiện cho khối nguồn: Nguồn xung là một bộ nguồn có tác dụng chuyển từ dòng điện xoay chiều sang dòng điện một chiều nhờ vào cơ chế dao động xung tạo mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung. Chúng ta biết rằng nguồn vô tuyến cổ điển sử dụng biến áp sắt từ để làm nhiệm vụ hạ áp rồi sau đó dùng chỉnh lưu kết hợp với ic nguồn tuyến tính tạo ra các cấp điện áp một chiều mong muốn như 3.3V, 5V, 6V, 9V, 12V Hình 3.12: Nguồn xung. Cấu tạo nguồn xung gồm: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 46 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ - Biến áp xung: Cũng cấu tạo gồm các cuộn dây quán trên một lõi từ giống như biến áp thông thường chỉ có điều biến áp này sử dụng lõi ferit còn biến áp thường sử dụng lỗi thép kỹ thuật điện. Với cùng một kích thước thì biến áp xung cho công suất lớn hơn biến áp thường rất nhiều lần. Ngoài ra biến áp xung hoạt động tốt ở dải tần cao còn biến áp thường chỉ hoạt động ở dải tần thấp. - Cầu chì: Bảo vệ mạch nguồn bị ngắn mạch. - Cuộn chống nhiễu, tụ lọc sơ cấp, diode chỉnh lưu: Có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều tích trữ trên tụ lọc sơ cấp để cung cấp năng lượng cho cuộn sơ cấp của máy biến áp xung. - Sò công suất/: Đây là một linh kiện bán dẫn dùng như một công tắc chuyển mạch, đó có thể là transistor, mosfet, IC tích hợp, IGBT có nhiệm vụ đóng cắt điện từ chân (+) của tụ lọc sơ cấp vào cuộn dây sơ cấp của biến áp xung rồi cho xuống mass. - Tụ lọc nguồn thứ cấp: Dùng để tích trữ năng lượng điện từ cuộn thứ cấp của biến áp xung để cấp cho tải tiêu thụ. Chúng ta biết rằng khi cuộn sơ cấp của biến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sò công suất thì xuất hiện từ trường biến thiên dẫn đến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra. Điện áp này được chỉnh lưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc thứ cấp để san phẳng điện áp. - IC quang và IC TL431: Có nhiệm vụ tạo ra một điện áp cố định để khống chế điện áp ra bên thứ cấp ổn định theo mong muốn. Chúng sẽ làm nhiệm vụ khống chế dao dộng đóng cắt điện vào cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu. - Tính dòng cung cấp cho các linh kiện: IT =INANO32 + IDHT11 + IDS1307 + IBH1750 + ILCD + 4IRL ≈ 700mA. Như vậy bộ nguồn xung ta chọn dòng trên 700mA. Ở đây nhóm chọn nguồn xung 5V4A có thể đáp ứng hoạt động của mạch. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn. Trong đó : - Nguồn 5VDC 2 chân lấy nguồn từ nguồn xung cung cấp cho vi điều khiển Nano32, cảm biến thời gian thực DS1307,...ses ta làm các bước sau: - Bước 1: Chọn công cụ “Quản lý databases” trên thanh công cụ. - Bước 2: Chọn nút “Database mới” sẽ hiển thị giao diện sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 65 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.20: Bảng điền thông tin tạo database mới. Điền những thông tin yêu cầu vào nhấn nút “Tạo”. Sau đó, Databases sẽ hiển thị như sau: Hình 4.21: Database mới. - Bước 3: Nhấp chuột vào nút “Quản lý” và chọn “PhpMyAdmin” để vào trang quản lý. Hình 4.22: Quản lý database. Trang quản lý sẽ có giao diện như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 66 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.23: Giao diện quản lý Database. - Bước 4: Ở trang quản lý, nhấp chuột vào tên database được tạo trước đó. Tạo bảng mới bằng cách nhập tên bảng và số cột rồi nhấn nút “Thực hiện”. Hình 4.24: Tạo một bảng database mới. Trong đó: ▪ Tên: Đặt tên cho cột. Nên đặt tên không dấu và viết liền. ▪ Kiểu: Định dạng kiểu dữ liệu cho cột tương ứng. ▪ Dài/giá trị: Thiết lập độ dài của kiểu dữ liệu đã chọn. ▪ A_I: Nếu được tích thì dữ liệu cột này sẽ tự động chèn dữ liệu khi chèn dữ liệu mới vào. (Ở bảng này, cột id sẽ bất đầu từ 0 và tăng một đơn vị khi các cột khác trong bảng được chèn dữ liệu mới vào). Lưu ý: Cột thời gian dùng kiểu dữ liệu TIMESTAMP. - Bước 5: Sau khi điền xong, chọn nút “Ghi lại” bên dưới để hoàn thành tạo bảng. Tương tự như vậy thì thiết bị của nhóm cần tạo các bảng như sau: • Bảng “thongtinnhayen”: dùng để chứa các thông tin cảm biến cũng như các thiết bị cho nmoo hình nhà yến. Dữ liệu được gửi từ Nano32. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Bảng 4.2: Cấu trúc dữ liệu cảu bảng database “thongtinnhayen”. Bảng “thongtinnhayen” Độ dài Tên Kiểu dữ liệu Mô tả dữ liệu id INT 255 Đánh số thứ tự các hàng. nhietdo VARCHAR 120 Giá trị cảm biến nhiệt độ. doam VARCHAR 120 Giá trị cảm biến độ ẩm. anhsang VARCHAR 120 Giá trị cảm biến ánh sáng. loa INT 1 Giá trị trạng thái của loa. Giá trị trạng thái của máy phun INT 1 mayphunsuong sương. maysuoi INT 1 Giá trị trạng thái của máy sưởi. quat INT 1 Giá trị trạng thái của máy quạt. chedoauto INT 1 Giá trị trạng thái của chế độ Auto. Chèn thời gian cập nhập tương ứng TIMESTAMP thoigian với mỗi giá trị ID • Bảng “dieukhien”: đây là bảng dùng để chứa các thông tin điều khiển cho mô hình nhà yến. Dữ liệu được cập nhật từ website điều khiển, do người sử dụng tù y biến điều chỉnh. Nano32 sẽ truy cập bảng này để lấy dữ liệu điều khiển các thiết bị khác. Bảng 4.3: Cấu trúc dữ liệu cảu bảng database “dieukhien”. Bảng “dieukhien” Độ dài Tên Kiểu dữ liệu Mô tả dữ liệu id INT 255 Đánh số thứ tự các hàng. loa INT 1 Giá trị điều khiển loa. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Giá trị điều khiển máy phun INT 1 mayphunsuong sương. maysuoi INT 1 Giá trị điều khiển máy sưởi. quat INT 1 Giá trị điều khiển máy quạt. giobatloa INT 2 Giờ bật loa ở chế độ auto. giotatloa INT 2 Giờ tắt loa ở chế độ auto. Giá trị giới hạn trên nhiệt độ ở INT 2 ghtrennhietdo chế độ auto. Giá trị giới hạn dưới nhiệt độ ở INT 2 ghduoinhietdo chế độ auto. Giá trị giới hạn trên độ ẩm ở chế INT 2 ghtrendoam độ auto. Giá trị giới hạn dưới độ ẩm ở chế INT 2 ghduoidoam độ auto. chedoauto INT 1 Giá trị trạng thái chế độ auto Chèn thời gian cập nhập tương TIMESTAMP thoigian ứng với mỗi giá trị ID • Bảng “dangnhap”: đây là bảng dùng để chứa các thông tin đăng nhập cho mô hình nhà yến. Bảng 4.4: Cấu trúc dữ liệu cảu bảng database “dangnhap”. Bảng “dangnhap” Độ dài dữ Tên Kiểu dữ liệu Mô tả liệu id INT 11 Đánh số thứ tự các hàng. username VARCHAR 150 Tên tài khoản đăng nhập. password VARCHAR 155 Mật khẩu tài khoản đăng nhập BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 69 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG 4.5.3. Xử lý dữ liệu với database và thiết kế website 4.5.3.1. Quản lý File Tất cả các file lập trình xử lý kết nối với database và giao diện web đều được tải lên nhờ công cụ quản lý file. Hình 4.25: Giao diện quản lý file. Các file xử lý dữ liệu với database chủ yếu được viết với ngôn ngữ PHP và kết hợp các lệnh có cú pháp sử dụng với mysql đã được giới thiệu các chương trước đó. Trước khi xử lý một database cần có lệnh kết nối với nó. Gồm các lệnh sau: - Lệnh kết nối database: mysql_connect('DB Host ',' DB User ','password'); - Lệnh lựa chọn database: mysql_select_db("DB Name "); Các file chương trình được viết và sửa chữa trên phần mềm Notepad ++ và đăng tải lên nhờ công cụ tải tệp từ máy tính. 4.5.3.2. Thiết kế giao diện Trang chủ Đây là giao diện sau khi đăng nhập thành công. File code chính có tên là “Trangchu.php”. Giao diện gồm có các tiêu đề: Trang chủ , Nội dung, Thông tin, Liên hệ và Đăng xuất. Truy cập vào trang web: https://mohinhnuoiyen.000webhostapp.com/index.php/ và đăng nhập sẽ có giao diện như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 70 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.26: Giao diện trang chủ. 4.5.3.3. Thiết kế trang điều khiển và giám sát Đây là trang quan trong nhất của web giúp người sử dụng vừa xem thông tin tình trạng của nhà yến, vừa điều chỉnh các thông số cho thiết bị. File code chính có tên là “index.php” lưu trong thư mục “dieukhien”. Đường link : https://mohinhnuoiyen.000webhostapp.com/dieukhien/ Giao diện gồm các phần sau: Hình 4.27: Giao diện điều khiển loa. - Dòng đầu tiên sẽ thể hiện trạng thái của Loa có được bật hay không. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG - Dòng chữ tiếp theo là dòng thể hiện trạng thái điều khiển. - Tiếp theo là 3 nút nhấn: Nếu nhấn nút bật loa và tắt loa sẽ tự động chuyển sang chế độ manual cho loa, loa sẽ bật hoặc tắt tùy ý người dùng. Nếu nhấn nút auto loa sẽ tự động bật tắt theo thời gian cài trước. - Bên dưới là 2 ô nhập liệu để nhập thời gian bật và tắt cho đèn led khi chạy chế độ auto. Để thay đổi, chỉ cần nhập số và nhấn cập nhật. Hình 4.28: Giao diện điều khiển loa tự động. - Mô hình nhà yến sẽ có 2 chế độ điều khiển bằng tay và tự động. Khi ta nhấn nút “Bật Auto” thì hệ thống sẽ tự bật tắt các thiết bị để điều chỉnh các thông số nhiệt độ, độ ẩm được người dùng cài đặt từ trước. Và khi nhấn nút “Tắt Auto” sẽ chuyển sang chế độ bật tắt thiết bị bằng tay. Hình 4.29: Giao diện chọn chế độ điều khiển cho các thiết bị. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.30: Giao diện điều khiển thiết bị chế độ Manual. Hình 4.31: Giao diện hiển thị các thông số của các cảm biến. - Trong phần giao diện điều khiển và giám sát nhóm đã thiết kế thêm các ô nhập ngưỡng trên và ngưỡng dưới cho các thông số nhiệt độ và độ ẩm để đảm bảo phù hợp nhất với từng điều kiện của các loài chim yến nhằm tạo môi trường phát triển tốt nhất. Tất nhiên giới hạn sẽ không nằm ngoài phạm vi cho phép. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.32: Giao diện nhập giới hạn trên và dưới thông số nhiệt độ. Hình 4.33: Giao diện nhập giới hạn trên và dưới thông số độ ẩm. 4.5.3.4. Thiết kế trang lịch sử mô hình nhà yến Đây là trang giúp người sử dụng vừa xem lịch sử thông tin tình trạng nhà yến. Lịch sử được thể hiện trong các bảng, giúp người dùng dễ dàng xem lại hoạt động cũ hơn. File code chính có tên là “lichsu.php”. Đường link trang lịch sử: https://mohinhnuoiyen.000webhostapp.com/lichsu.php BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.34: Giao diện trang lịch sử mô hình nhà yến. Bảng lịch sử gồm 20 thông tin gần nhất. Các dữ liệu sẽ được lấy từ cơ sở dữ liệu và hiển thị bao gồm id dữ liệu, nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, loa, phun sương, sưởi, quạt và thời gian dữ liệu được chèn. Ngoài ra người dùng còn có thể xuất file bảng lịch sử để có thể tiện theo dõi tình trạng hoạt động của nhà yến. 4.6. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN VÀ THAO TÁC 4.6.1. Tài liệu huớng dẫn Để có thể hoạt động được mô hình cần thực hiện các bước sau: Bước 1: Gắn bộ điều khiển lên sau mô hình Bước 2: Kết nối các cảm biến nhiệt độ - độ ẩm, cảm biến ánh sáng, màn hình LCD vào bộ điều khiển. Bước 3: Kết nối các thiết bị Máy phun sương, máy sưởi, quạt và loa vào bộ điều khiển. Bước 4: Cấp nguồn 5VDC cho bộ điều khiển bằng nguồn xung qua. Sau đó cấp nguồn 220VAC vào jack cắm AC để khởi động thiết bị. 4.6.2. Quy trình thao tác Để điều khiển và xem thông tin nhà yến cần thực hiện các thao tác sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG Bước 1: Truy cập vào website https://mohinhnuoiyen.000webhostapp.com sau đó đăng nhập vào tài khoản đã tạo trước đó. Bước 2: Trong mục “ Thông tin” ở trang chủ ta nhấp vào mục “Điều khiển & Giám sát”. Lúc vào giao diện ta có thể điều khiển thiết bị theo ý muốn và giám sát các thông số cảm biến. Bước 3: Xem lịch sử thông tin nhà yến bằng cách nhấp vào mục “ Lịch sử” trong mục “Thông tin”. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Chương 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1. KẾT QUẢ Sau một khoảng thời gian thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã đạt được một số kết quả sau: - Đã tìm hiểu và sử dụng được Nano32 trong việc thiết kế mạch điều khiển. - Đã kết hợp đươc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 với Nano32. - Đã giao tiếp được cảm biến ánh sáng BH1750, module thời gian thực DS1307 và LCD 20x4 thông qua phương thức I2C. - Nhóm đã biết và sử dụng được thêm được nhiều ngôn ngữ lập trình để lập trình WEB như HTML, CSS, PHP, MySQL,... - Từ những ngôn ngữ lập trình web, nhóm đã thiết được trang hiển thị thông tin, điều khiển thiết bị,xem lịch sử thông tin, ... - Nhóm đã có thể quản lí dữ liệu của thiết bị trên database hợp lý. - Nhóm đã lập trình được cho Nano32 truyền và nhận dữ liệu với cơ sở dữ liệu của website. - Kỹ năng tìm kiếm tài liệu, chọn lọc tài liệu nâng cao. 5.2. KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.2.1. Hệ thống phun sương Bảng 5.1: Thông số nhiệt độ - độ ẩm khi phun sương làm việc Thời gian (s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Nhiệt độ ( °C) 35 34 33 32 31 30 30 29 28 Độ ẩm (%) 60 62 69 71 74 76 81 86 89 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.1: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi phun sương làm việc. Nhận xét : khi hệ thống phun sương làm việc, độ ẩm của môi trường tăng dần khá đều.Tuy nhiên nhiệt độ lại giảm xuống theo thời gian. Kết luận: Hệ thống phun sương có thể được sử sụng để làm mát hoặc tăng ẩm. Trong mô hình này thì nhóm sử dụng hệ thống phun sương để tăng độ ẩm môi trường và làm mát. 5.2.2. Hệ thống sưởi Bảng 5.2: Thông số nhiệt độ độ ẩm khi máy sưởi làm việc Thời gian (s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Nhiệt độ ( °C) 29 29 30 30 32 34 34 35 35 Độ ẩm (%) 88 82 79 75 74 71 69 60 57 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.2: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi máy sấy tóc làm việc. Nhận xét : khi hệ thống máy sưởi làm việc , độ ẩm của môi trường giảm dần đều. Nhiệt độ tăng dần đều theo thời gian. Kết luận: Hệ thống sưởi có thể được sử sụng để làm tăng nhiệt hoặc giảm độ ẩm. Trong mô hình này thì nhóm sử dụng hệ thống máy sưởi để tăng nhiệt độ môi trường. 5.2.3. Hệ thống quạt thông gió Bảng 5.3: Thông số nhiệt độ độ ẩm khi quạt làm việc Thời gian (s) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Nhiệt độ ( °C) 34 34 33 33 32 29 30 29 29 Độ ẩm (%) 85 78 75 74 70 75 74 76 74 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.3: Biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm khi máy quạt làm việc. Nhận xét : khi hệ thống quạt làm việc độc lập , độ ẩm của môi trường giảm dần đều. Nhiệt độ cũng giảm nhẹ theo thời gian. Kết luận. Hệ thống quạt có thể được sử sụng để làm giảm nhiệt độ hoặc giảm độ ẩm. Trong mô hình này thì nhóm sử dụng hệ thống quạt để giảm độ ẩm môi trường. Tuy nhiên quạt không thể làm giảm nhiệt độ - độ ẩm của môi trường nhà yến khi nhiệt ẩm của môi trường bên ngoài nhà yến cao hơn bên trong. 5.3. KẾT QUẢ HÌNH ẢNH MÔ HÌNH Một số hình ảnh khi mô hình nhà nuôi yến hoàn chỉnh: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.4: Mạch điều khiển hệ thống. Hình 5.5: Mặt sau mô hình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.6: Mặt trước mô hình. Hình 5.7: Bên trong mô hình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 82 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.8: Mặt hai bên của mô hình. Cảm biến BH1750 Cảm biến DHT11 Hình 5.9: Vị trí đặt các cảm biến. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 83 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Hình 5.10: Màn hình LCD 20x4 hiển thị các thông số. 5.4. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Thiết bị điều khiển các thiết bị nhằm hỗ trợ việc nuôi chim yến, có thể giám sát, gửi thông tin và nhận dữ liệu điều khiển với cơ sở dữ liệu thông qua Website và cũng như trên LCD được kết nối trên mô hình nhà nuôi chim yến. Mô hình đã hoạt động đạt yêu cầu về gửi và nhận dữ liệu, thực hiện bật tắt thiết bị thành công ở cả hai chế độ: tự động và điều khiển bằng tay. Website hoạt động ổn định, dữ liệu luôn được cập nhật liên tục. Giao diện trực quan, rõ ràng, dễ dàng điều khiển ở bất cứ thiết bị nào có kết nối Internet. 5.4.1. Ưu điểm Từ những kết quả đạt được, nhóm em rút ra được những ưu điểm như sau: - Phần cứng được lắp đặt gọn gàng, mô hình rộng rãi nhằm tạo điều kiện môi trường thoáng đãng sát với thực tế để đo được nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng chính xác nhất. Khối điều khiển được thiết kế nhỏ gọn, sử dụng các linh kiện và thiết bị phổ biến, giá thành hợp lý và hoạt động khá ổn định. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 84 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ - Các thiết bị ngoại vi được sắp xếp cân xứng tạo tính thẩm mĩ và hoạt động tốt với yêu cầu đặt ra. - Trang web hiển thị trực quan, giao diện thân thiện, rất dễ điều khiển cho người mới sử dụng. Các thông số nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng rõ ràng và chính xác đo được từ các cảm biến. Trên bất kì thiết bị nào có kết nối Internet đều có thể điều khiển được mô hình. - Vẫn có thể hoạt động tốt ở chế độ Auto khi không có sự giám sát nào. 5.4.2. Nhược điểm Bên cạnh những ưu điểm đạt được, nhóm em vẫn còn những khuyết điểm mắc phải: - Tên Wifi và Mật khẩu để kết nối Internet là cố định trên code vi xử lý. Chỉ có thể thay đổi khi nạp lại chương trình vào Nano32. - Điều khiển thiết bị và hiển thị các thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng có thời gian trễ khá lâu khi thiết bị điều khiển trên website kết nối với mạng 3G/4G. Cụ thể, thời gian trễ từ 7 giây đến 25 giây. - Chưa ràng buộc tài khoản điều khiển trên Website, chỉ cẩn đăng nhập vào địa chỉ trang web là có thể điều khiển được hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 85 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1. KẾT LUẬN Sau thời gian thực hiện đề tài “Thiết kế và thi công mô hình nhà nuôi chim yến điều khiển từ xa”, nhóm chúng em đã học hỏi được nhiều kiến thức mới và củng cố lại kiến thức cũ, ngoài ra cũng đã thực hành từ việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mạch và mô hình, đến việc thiết kế trang web và áp dụng vào thực tiễn. Đồ án mà nhóm thực hiện rất sát với thời đại công nghệ IoT 4.0 hiện nay trong việc giám sát - điều khiển hệ thống nhà nuôi yến, giúp cho người sử dụng đạt được những kết quả tối ưu trong việc nuôi chim yến ngày càng phổ biến hiện nay. Mạch điều khiển đạt được những yêu cầu như: - Dữ liệu được cập nhật lên cơ sở dữ liệu và website ổn định. - Bật tắt các thiết bị qua trang web thành công. - Không xảy ra sai xót trong việc cập nhật trạng thái lên trang web. - Hệ thống có thể chạy hai chế độ: tự động và điều khiển bằng tay. - Các cảm biến và thiết bị như máy sưởi, máy quạt, máy phun sương, loa hoạt động rất ổn định. Nhóm chúng em cũng đã hiểu sâu hơn về việc thiết kế website: - Các ngôn ngữ thiết kế website như HTML, PHP, SQL, CSS, - Viết trang điều khiển cũng như giao diện website bằng 000webhost. Bên cạnh đó, vẫn còn những nhược điểm chưa khắc phục được như thời gian trễ khi kết nối mạng 3G/4G còn khá lâu, từ đó rút kinh nghiệm để giải quyết những nhược điểm nhằm mô hình đạt kết quả cao. 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN Từ đề tài mà nhóm em đã hoàn thành, có thể phát triển và mở rộng khả năng hoạt động của mô hình như sau: - Kết hợp với module SIM để có thể gửi thông tin khi thiết bị không có kết nối internet. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 86 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Kết hợp camera giám sát đưa lên website giúp người dùng xem đươc từ xa minh bạch thực tế hơn. - Lắp đặt còi hoặc thiết bị cảnh báo đèn về các sự cố trên thiết bị ngoại vi nếu có hư hỏng không thể hoạt động được. Thuận tiện trong việc sửa chữa, bảo hành. - Lắp đặt thiết bị hồng ngoại để xua đuổi những kẻ thù của chim yến vào ban đêm cũng như kẻ trộm có ý đồ xấu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo. 1. Datasheet module ESP32. 2. Datasheet DHT11. 3. Datasheet BH1750. 4. Datasheet DS1307. 5. Datasheet LCD 20x4. 6. Nguyễn Đình Phú, Nguyễn Trường Duy, “Giáo Trình: Kỹ Thuật Số, Xuất bản ĐH Quốc Gia”, Tp.HCM, 2013. 7. Nguyễn Đình Phú –“Vi điều khiển PIC”, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật, 2016. Tài liệu trên Internet. Kỹ thuật nuôi chim yến 1. Công ty TNHH Dũng Phi Yến, “Một số điều cơ bản về kỹ thuật nuôi chim yến trong nhà”, 2016. 2. Farmvina, “Chim yến”, https://nongnghiep.farmvina.com. Module ESP32-NANO32 1. Nick Chung, “Giới thiệu module ESP32 và hướng dẫn cài trình biên dịch trên Arduino Ide”, 2017. 2. tuanpmt-trinhduc-ducvinh727, “ESP32 Development Hardware” , 2017. Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm 1. Ksb, “Đọc cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11”, 2017. 2. Sc, “Websever thu thập dữ liệu DHT11 với ESP8266”, https://hocarm.org, 2016. 3. Vivek Gupta, “Arduino leonardo pro micro with dht11 and 128×64 oled display tutorial”, 2017. Cảm biến ánh sáng 1. Claws, “An Arduino library for the digital light sensor breakout boards containing the BH1750FVI IC”, https://github.com, 2016. Thời gian thực BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sc, “Đồng hồ thời gian thực cho ESP8266”, https://hocarm.org, 2017. 2. NTP_PRO, “Giao tiếp I2C và sử dụng module Realtime clock DS1307 (module RTC)”, 2015. Kết hợp ESP32 – NANO32 với MySQL và PHP 1. Vivek Gupta, “Creating your own iot cloud from scratch using php, mysql, esp12e”, 2017. 2. Admin, “ESP32 Arduino: Asynchronous HTTP webserver”, https://techtutorialsx.com, 2017. 3. Mjrovai, “IOT Made Simple: Playing With the ESP32 on Arduino IDE”, https://www.instructables.com, 2017. 4. Php online, “Bài 10: kết hợp php và mysql trong ứng dụng website”, 2014. Mã màu sắc – thiết kế Website 1. Adobe Color CC, https://color.adobe.com. Icon và ký tự tạo biểu tượng nút nhấn. 1. Ionicons, https://ionicons.com/. 2. Phan Hoàng Công, “Tuyển tập 10 mẫu button ấn tượng trên Codepen”, https://kipalog.com, 2015. Thiết kế Website 1. Webcoban, “Tổng quan về HTML”, 2. Hocwebchuan, “Các bài học cơ bản”, https://hocwebchuan.com/. 3. Vietjack, “Hàm xử lý Date và Time trong SQL”, https://vietjack.com, 2017. 4. Hostinger, “000webhost”, https://vn.000webhost.com/. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 89 PHỤ LỤC PHỤ LỤC Chương trình con Nano32 đọc nhiệt độ, độ ẩm: #define DHTPIN 17 #define DHTTYPE DHT11 static char celsiusTemp[7]; static char fahrenheitTemp[7]; static char humidityTemp[7]; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); float nhietdo,doam; void _KT_Nhiet_Do() { doam = dht.readHumidity(); dtostrf(doam, 6, 2, humidityTemp); nhietdo = dht.readTemperature(); dtostrf(nhietdo, 6, 2, humidityTemp); if (isnan(doam) || isnan(nhietdo)) { Serial.println("Failed to read from DHT sensor!"); return; } } Chương trình con Nano32 đọc ánh sáng: float anhsang; BH1750 lightMeter(0x23); void anh_sang() { anhsang = lightMeter.readLightLevel(); } Chương trình Nano32 hiển thị LCD: LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4); byte degree[8] = { 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000}; void hienthi_lcd () { lcd.setCursor(3,0); lcd.print(round(nhietdo)); lcd.write(1); lcd.print("C"); lcd.print(" "); lcd.setCursor(11,0); lcd.print(round(doam)); lcd.print(" %"); lcd.setCursor(3,1); lcd.print(round(anhsang)); lcd.print(" lx"); if(Bat_Tat_Loa == 0) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 90 PHỤ LỤC lcd.setCursor(0,2); lcd.print("LOA:OFF"); } else { lcd.setCursor(0,2); lcd.print("LOA:ON "); } if(Che_Do_Auto == 0) { lcd.setCursor(9,1); lcd.print("AUTO TAT"); } else { lcd.setCursor(9,1); lcd.print("AUTO BAT"); } if(Bat_Tat_Phun_Suong == 0) { lcd.setCursor(8,2); lcd.print("SUONG:OFF"); } else { lcd.setCursor(8,2); lcd.print("SUONG:ON "); } if(Bat_Tat_May_Suoi == 0) { lcd.setCursor(0,3); lcd.print("SUOI:OFF"); } else { lcd.setCursor(0,3); lcd.print("SUOI:ON "); } if(Bat_Tat_Quat == 0) { lcd.setCursor(9,3); lcd.print("QUAT:OFF"); } else { lcd.setCursor(9,3); lcd.print("QUAT:ON "); } } Chương trình con Nano32 điều khiển loa, máy phun sương, máy sưởi và quạt: void _Dieu_Khien() { ///// điều khiển bật tắt đèn////////// if(loa==0) {Bat_Tat_Loa=0; digitalWrite(5,0);} else if(loa==1) {Bat_Tat_Loa=1; digitalWrite(5,1);} else { if(Gio_Bat_Loa > Gio_Tat_Loa) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 91 PHỤ LỤC if( hour >= Gio_Tat_Loa & hour < Gio_Bat_Loa){Bat_Tat_Loa=0; digitalWrite(5,0);} else {Bat_Tat_Loa=1; digitalWrite(5,1);} } else { if( hour >= Gio_Bat_Loa & hour < Gio_Tat_Loa){Bat_Tat_Loa=1; digitalWrite(5,1);} else {Bat_Tat_Loa=0; digitalWrite(5,0);} } } if(Che_Do_Auto == 0) { // điều khiển bật tắt phun sương//////////////////////// if(mayphunsuong==0) {Bat_Tat_Phun_Suong=0; digitalWrite(19,0);} else if(mayphunsuong==1) {Bat_Tat_Phun_Suong=1; digitalWrite(19,1);} //điều khiển bật tắt máy sưởi////////// if(maysuoi==0) {Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23,0);} else if(maysuoi==1) {Bat_Tat_May_Suoi=1; digitalWrite(23,1);} //Điều khiển bật tắt quat/////////////// if(quat==0) {Bat_Tat_Quat=0;digitalWrite(18,0);} else if(quat==1) {Bat_Tat_Quat=1;digitalWrite(18,1);} } ////////////chế dộ tự đông//////////////////////// else { if(doam GH_Doam_Low) { Bat_Tat_Phun_Suong=0; digitalWrite(19, 0); Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23, 0); Bat_Tat_Quat=0; digitalWrite(18, 0); Serial.print("Do am on dinh");Serial.println(); if (nhietdo GH_ND_Low) { Bat_Tat_Phun_Suong=0; digitalWrite(19, 0); Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23, 0); Bat_Tat_Quat=0; digitalWrite(18, 0); Serial.print("Nhiệt độ ổn định");Serial.println(); } else if(nhietdo >= GH_ND_High) { Bat_Tat_Phun_Suong=1; digitalWrite(19, 1); Bat_Tat_Quat=0; digitalWrite(18, 0); Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23, 0); Serial.print("May quat ON");Serial.println(); } else { Bat_Tat_May_Suoi=1; digitalWrite(23, 1); Bat_Tat_Quat=0; digitalWrite(18, 0); Bat_Tat_Phun_Suong=0; digitalWrite(19, 0); Serial.print("May suoi ON");Serial.println(); } } else if(doam >=GH_Doam_High) { Bat_Tat_Quat=1; digitalWrite(18, 1); Bat_Tat_Phun_Suong=0; digitalWrite(19, 0); Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23, 0); Serial.print("Do am cao");Serial.println(); } else { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 92 PHỤ LỤC Bat_Tat_Phun_Suong=1; digitalWrite(19, 1); Bat_Tat_May_Suoi=0; digitalWrite(23, 0); Bat_Tat_Quat=0; digitalWrite(18, 0); Serial.print("Do am thap");Serial.println(); } } Chương trình con Nano32 Kết nối với Websever: void _Ket_Noi_Web(){ WiFiClient client; const int httpPort = 80; if (!client.connect(host, httpPort)) { Serial.println("connection failed"); return; } String url = "/dieukhien/read.php"; //////// Truy cập vào đường link web để lấy dữ liệu//////////////// client.print(String("GET ") + url + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Connection: close\r\n\r\n"); delay(600); String section="header"; while(client.available()){ String line = client.readStringUntil('\r'); if (section=="header") { // headers.. if (line=="\n") { // skips the empty space at the beginning section="json"; } } else if (section=="json") { // print the good stuff section="ignore"; String result = line.substring(1); // Cú pháp JSON int size = result.length() + 1; char json[size]; result.toCharArray(json, size); StaticJsonBuffer jsonBuffer; JsonObject& json_parsed = jsonBuffer.parseObject(json); delay(100); if (!json_parsed.success()) { Serial.println("parseObject() failed"); return; } //// lấy từng dữ liệu điều khiển từ web////////////// loa = json_parsed["dieukhien"][0]["loa"]; mayphunsuong = json_parsed["dieukhien"][0]["mayphunsuong"]; maysuoi = json_parsed["dieukhien"][0]["maysuoi"]; quat = json_parsed["dieukhien"][0]["quat"]; Gio_Bat_Loa = json_parsed["dieukhien"][0]["giobatloa"]; Gio_Tat_Loa = json_parsed["dieukhien"][0]["giotatloa"]; Che_Do_Auto = json_parsed["dieukhien"][0]["chedoauto"]; GH_ND_Low = json_parsed["dieukhien"][0]["ghduoinhietdo"]; GH_ND_High = json_parsed["dieukhien"][0]["ghtrennhietdo"]; GH_Doam_Low = json_parsed["dieukhien"][0]["ghduoidoam"]; GH_Doam_High = json_parsed["dieukhien"][0]["ghtrendoam"]; } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 93 PHỤ LỤC } delay(50); //////////////chương trình điều khiển////////////////////////// if (!client.connect(host, httpPort)) { } //////// Tạo chuỗi dữ liệu để gửi lên web///////////////////// String url2 = "/api/trangthainhayen/insert.php?nhietdo=" + String(nhietdo) + "&doam=" + String(doam) + "&anhsang=" + String(anhsang) + "&loa="+ String(Bat_Tat_Loa) + "&mayphunsuong="+ String(Bat_Tat_Phun_Suong)+ "&maysuoi="+ String(Bat_Tat_May_Suoi)+ "&quat=" + String(Bat_Tat_Quat)+ "&chedoauto=" + String(Che_Do_Auto); ///////////// Lệnh gửi dữ liệu lên Web///////////////////////////// client.print(String("GET ") + url2 + " HTTP/1.1\r\n" + "Host: " + host + "\r\n" + "Connection: close\r\n\r\n"); delay(100); while(client.available()){ String line = client.readStringUntil('\r'); } delay(100); } Chương trình php kết nối với database: <?php define('DB_USER', "id7365888_dulieunhayen"); define('DB_PASSWORD', "dulieunhayen123"); define('DB_DATABASE', "id7365888_dulieunhayen"); define('DB_SERVER', "localhost"); ?> Chương trình php lấy dữ liệu điều khiển: <?php header("Access-Control-Allow-Origin: *"); header("Content-Type: application/json; charset=UTF-8"); $response = array(); $filepath = realpath (dirname(__FILE__)); require_once($filepath."/db_connect.php"); $db = new DB_CONNECT(); $result = mysql_query("SELECT *FROM dieukhien") or die(mysql_error()); if (mysql_num_rows($result) > 0) { $response["dieukhien"] = array(); while ($row = mysql_fetch_array($result)) { $dieukhien = array(); $dieukhien["id"] = $row["id"]; $dieukhien["loa"] = $row["loa"]; $dieukhien["mayphunsuong"] = $row["mayphunsuong"]; $dieukhien["maysuoi"] = $row["maysuoi"]; $dieukhien["quat"] = $row["quat"]; $dieukhien["giobatloa"] = $row["giobatloa"]; $dieukhien["giotatloa"] = $row["giotatloa"]; $dieukhien["chedoauto"] = $row["chedoauto"]; $dieukhien["ghduoinhietdo"] = $row["ghduoinhietdo"]; $dieukhien["ghtrennhietdo"] = $row["ghtrennhietdo"]; $dieukhien["ghduoidoam"] = $row["ghduoidoam"]; $dieukhien["ghtrendoam"] = $row["ghtrendoam"]; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 94 PHỤ LỤC array_push($response["dieukhien"], $dieukhien); } $response["success"] = 1; echo json_encode($response); } else { $response["success"] = 0; $response["message"] = "No data on dieukhien found"; echo json_encode($response); } ?> Chương trình php lấy dữ liệu trạng thái các cảm biến và các thiết bị: <?php header("Access-Control-Allow-Origin: *"); header("Content-Type: application/json; charset=UTF-8"); $response = array(); $filepath = realpath (dirname(__FILE__)); require_once($filepath."/db_connect.php"); $db = new DB_CONNECT(); $result = mysql_query("SELECT *FROM thongtinnhayen") or die(mysql_error()); if (mysql_num_rows($result) > 0) { $response["thongtinnhayen"] = array(); while ($row = mysql_fetch_array($result)) { $thongtinnhayen = array(); $thongtinnhayen["id"] = $row["id"]; $thongtinnhayen["nhietdo"] = $row["nhietdo"]; $thongtinnhayen["doam"] = $row["doam"]; $thongtinnhayen["anhsang"] = $row["anhsang"]; $thongtinnhayen["loa"] = $row["loa"]; $thongtinnhayen["mayphunsuong"] = $row["mayphunsuong"]; $thongtinnhayen["maysuoi"] = $row["maysuoi"]; $thongtinnhayen["quat"] = $row["quat"]; $thongtinnhayen["chedoauto"] = $row["chedoauto"]; array_push($response["thongtinnhayen"], $thongtinnhayen); } $response["success"] = 1; echo json_encode($response); } else { $response["success"] = 0; $response["message"] = "Khong tim thay du lieu nha yen"; echo json_encode($response); } ?> BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 95