TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO

THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
---o0o---

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TRỒNG TỰ

ĐỘNG

GVHD: ĐINH THỊ THANH HOA

NHÓM: 3
SVTH: NGUYỄN VĂN THÔNG LỚP: CĐ ĐĐT 18G

LÊ ANH TUẤN LỚP: CĐ ĐĐT 18G

CAO KHÁNH DUY LỚP: CĐ ĐĐT 18G

TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2020

 LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài với nội dung nghiên cứu,thiết kế và chế tạo
hệ thống tưới cây tự động, nhóm đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học ở
trường, trong thực tế. Cùng với sự giúp đỡ của cô Đinh Thị Thanh Hoa cho tới nay
đã hoàn thành những yêu cầu của đề tài. Đó là nghiên cứu, thiết kế mạch điều khiển
của hệ thống tưới cây tự động đạt độ chính xác và hoạt động tốt.
Em xin chân thành cảm ơn cô Đinh Thị Thanh Hoa đã tận tình chỉ bảo và
giúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Do kiến thức còn hạn chế và thời gian hạn chế trong quá trình thực hiện đồ
án nhóm không tránh khỏi những sai xót kính mong cô chỉ dẫn, bỏ qua và giúp đỡ
nhóm.Nhóm rất mong được sự đóng góp của cô và các bạn để nội dung đề tài này
ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG
DẪN

........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
........................................................................................................................................
TP.HCM, ngày … tháng…..năm
20…

Giảng viên hướng dẫn

(GV ký tên và ghi rõ họ tên)
 MỤC LỤC

Trang
LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...................................................................1

1.1 GIỚI THIỆU.....................................................................................................1

1.2 KHÁI NIỆM, NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG...........2

1.2.1 Tổng quan về thiết kế hệ thống tưới.............................................................2

1.2.2 Thiết kế hệ thống tưới..................................................................................3

1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ĐẠT ĐƯỢC.....................................................................4

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN.....................................................................5

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO.................................................................5

2.2 BOARD ARDUINO UNO R3...............................................................................6

2.2.1 Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của ARDUINO UNO R3..............................6

2.2.2 Cấu trúc của vi điều khiển..............................................................................8

2.3 MÀN LCD 16x2....................................................................................................8

2.4 LIQUID CRYSTAL I2C.......................................................................................9

2.5 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT TH-50K......................................................................11

2.6 ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU 5VDC..................................................................................13

2.7 NGUỒN 7,4V SỬ DỤNG KHAY 2 PIN 3,7V......................................................13

2.8 MODULE RELAY 5VDC.....................................................................................15

2.9 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTEUS.................................................................18

2.10 THƯ VIỆN ARDUINO TRONG PROTEUS......................................................18

2.11 ARDUINO IDE LẬP TRÌNH CHO ARDUINO.................................................19

2.12 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH IN ALTIUM................................................20

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG LẮP ĐẠT PHẦN CỨNG..........................23

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI........................................................................................................23

3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ...........................................................................................24

3.3 SƠ ĐỒ MẠCH IN.................................................................................................26

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ THI CÔNG PHẦN MỀM..............................................27

4.1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN......................................................................................27

4.2 CHƯƠNG TRÌNH CODE.....................................................................................28

KẾT LUẬN................................................................................................................31

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................32

 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

I. GIỚI THIỆU

Tại một số địa phương đã canh tác một số loại cây, hoa, rau có giá trị kinh tế cao,
tuy nhiên hiện nay vẫn còn ít các đơn vị nào tiến hành nghiên cứu thiết kế các mô hình tự
động đáp ứng điều kiện kinh tế, môi trường của nước ta. Thực tế trong cuộc sống ngày
càng bận rộn, nhiều người vẫn có thú vui là trồng những cây cảnh, vườn rau trong không
gian trống của nhà mình như sân thượng, ban công. Tuy nhiên, trong những lúc bạn bận
các công việc hằng ngày thì những cây cảnh và vườn hoa ở nhà sẽ không ai tưới nước.

Hình 1.1 Hệ thống tưới cây trồng

Ngoài phương pháp tưới thủ công, các phương pháp tưới còn lại đều cần được
thiết kế, tính toán các thông số cho phù hợp. Nhìn chung, các phương pháp tưới có dùng
ống đều có cùng nguyên lý tính toán trên cơ sở môn học cấp thoát nước và thủy lực
đường ống, đó là: xác định diện tích tưới, nguồn nước, nhu cầu nước tưới phù hợp với
từng loại cây trồng, diện tích, địa hình vùng tưới. Từ các thông số này, ta sẽ tính toán
đường kính ống chính, ống phụ, ống nhánh, vận tốc nước chảy trong ống, áp lực nước
trong ống; tính toán chiều dài của các loại ống, các chi tiết nối (co, tê, van, lơi vv…), số

Trang 1
lượng các bét phun, bét đế chân, ống dẫn đến gốc vv..và cuối cùng là lập bảng tổng hợp
số lượng các loại vật tư, tính toán chí ít mua vật tư, tiền công xây lắp vv..

Hình 1.2. hệ thống tưới tự động dàn rau mầm

1.2 KHÁI NIỆM ,NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

Thiết kế hệ thông tưới cây tự động đòi hỏi phải có một số thông tin về các vật tư thiết
bị, về bộ vi xử lí, các bộ cảm biến, bộ điều khiển đóng cắt...Vậy nên việc đặt ra bài toán
thiết kế là rất cần thiết.

1.2.1 Tổng quan về thiết kế hệ thống tưới

Để thiết kế hệ thống tưới nước cho cây trồng, cần quan tâm đến các vấn đề sau:

– Hình dạng vùng tưới.

– Diện tích vùng tưới.

– Số cây cần cung cấp nước tưới.

– Nhu cầu nước của loại cây trồng/đơn vị thời gian (lít/ngày).

– Địa hình khu tưới.

Để xác định hình dáng, diện tích vùng tưới, không có cách nào khác hơn là phải đo đạc.
Khoảng cách giữ các cây cũng là yếu tố tạo nên chất lượng yêu cầu đề ra. Khoảng cách
cũng tạo ra sự chênh lệch lượng nước tới nếu không đều chênh lệch cũng cao tạo sản
phẩm kém. Với diện tích to quy hoạch lớn chúng ta nên đo chính xác vừa đủ với lưu
lượng nước chúng ta cần tưới phù hợp với công suất bơm. + Khi đã có “cái nền” là hình
dáng, diện tích ta bắt đầu phát họa sơ đồ bố trí cây trồng.

1.2.2 thiết kế hệ thống tưới:

a . Xác định lần tưới nhu cầu nước/lần tưới và khả năng cung cấp nước:

Tùy thuộc loại cây trồng, ta xác định lần tưới và nhu cầu nước cho mỗi lần tưới.Số
lần tưới phụ thuộc vào đặc tính của loài cây trồng và khả năng giữa ẩm của đất.Ta chỉ cần
tính toán gần đúng thông số về lần tưới dùng để tính toán nguồn nước.

Trong sản xuất, sẽ dựa vào thực tế đất đai, thời tiết để điều chỉnh số lần tưới cho phù
hợp.Nhu cầu nước/lần tưới là thông số quan trọng để tính toán, thiết kế hệ thống tưới và
tính toán nguồn nước.Chuyên ngành thủy lợi có bảng tra nhu cầu nước cho các loại cây
trồng/vụ hoặc ngày hoặc có thể tra nghiên cứu trên mạng; tuy nhiên, người trồng cũng có
nhiều kinh nghiệm thực tế để xác định nhu cầu nước tưới cho mỗi loại cây trồng.Trong
thực tế, nhu cầu nước của cây trồng ít hơn nhiều so với lượng nước ta cung cấp; do vậy
mà lượng nước tưới tùy thuộc vào phương pháp tưới.Thông thường nhu cầu nước tưới
cho một cây cần tưới giao động từ 5-10 lít (tưới nhỏ giọt); 15-20 lít (tưới phun tia) 30 đến
40 lít nước (tưới rãnh, tưới phun mưa).

Từ xác định được nhu cầu nước của cây cho mỗi lần tưới, số lần tưới/tháng, số tháng
cần tưới, ta xác định được nhu cầu nguồn nước tưới.

b ) Phân chia khu tưới:

Nếu bạn chỉ tưới cho diện tích nhỏ trở lại thì chỉ là 1 khu tưới; nhưng nếu diện tích
tưới lớn hơn phải phân chia vùng tưới thành nhiều khu tưới. Nếu chi khu tưới quá lớn,
công suất máy bơm và đường kính ống dẫn nước chính sẽ tăng lên rất lớn dẫn đến không
có hiệu quả kinh tế.

Khi phân chia khu tưới, bạn phải lên bản vẽ thể hiện rõ hình dáng, diện tích từng khu
tưới, kích thước các cạnh của khu tưới, vẽ các hàng cây và chiều dài mỗi hàng cây, từ đây
ta sẽ tính được số lượng cây trồng trong mỗi khu tưới, tính ra đường kính, chiều dài của
đường ống chính.
c ) Tính toán đường ống chính:

Đường ống chính tải nước tưới đến từng khu tưới và cho cả vùng tưới, do đó, ta phải
tính toán được chiều dài và đường kính ống phù hợp và cả áp lực để chọn loại ống phù
hợp (lớn quá sinh thừa – tốn tiền vô ích, ống nhỏ quá không cung cấp đủ nước cho khu
tưới, ống kém dễ hỏng dẫn đến tốn kém…).

1.3 GIỚI HẠN MÀ ĐỀ TÀI ĐẠT ĐƯỢC

Nhóm đã mô phỏng hệ thống trên phần mền và phát triển thành mô hình
mạch in thực tế :

- Hoàn thành tốt các mạch điện tử.

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của các mạch điện tử và cảm biến TH-
50K., đông cơ DC 5V,Adruino UNO R3

- Lắp ráp các bộ phận mạch điện và cảm biến vào khung cơ khí chắc
chắn, đảm bảo an toàn và tính thẩm mĩ cao

- Hệ thống hoạt động tương đối ổn định

Những điểm chưa đạt được và nguyên nhân

- Chưa tự viết được toàn bộ code mà phải tìm hiểu trên mạng

- sử dụng những cảm biến chưa có độ chính xác cao

- mạch tương đối đơn giản và chưa có độ chính xác cao

 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ARDUINO.

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY trên toàn
thế giới trong vài năm gần đây,gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị
trường thiết bị di động. Số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải
rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng
phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.

Hình 2.1 những thành vienr khởi xướng Arduino

Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các
trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc
ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng
để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác.

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các
thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi
bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn
ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả 9 với người ít am hiểu về
điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp
và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. Chỉ với khoảng $30, ngƣời

Trang 5
dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều
khiển chừng ấy thiết bị.

Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua
vào thế kỷ thứ 9 là King Arduino. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào
năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư
Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường
Interaction Design Instistute Ivrea(IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả,
tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng
tốt đẹp của những người dùng đầu tiên.Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người
tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.

2.2 BOARD ARDUINO UNO R3

2.2.1 Sơ đồ chân và sơ đồ nguyên lý của ARDUINO UNO R3

Arduino board có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác
nhau như: Arduino Mega, Aruino LilyPad... Trong số đó, Arduino Uno R3 là một
trong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất bởi chi phí và tính linh động của
nó.

Hình 2.2 Sơ đồ chân của UNO R3

- Chip điều khiển chính: ATmega328P

 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

- Chip nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2

- Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC
(nếu sử dụng nguồn ngoài từ giắc tròn DC Hshop.vn khuyên bạn nên cấp nguồn từ
6~9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt, nếu bạn cắm 12VDC thì IC ổn áp rất
nóng, dễ cháy và gây hư hỏng mạch).

- Số chân Digital I/O: 14 (trong đó 6 chân có khả năng xuất xung PWM).

- Số chân PWM Digital I/O: 6

- Số chân Analog Input: 6

- Dòng điện DC Current trên mỗi chân I/O: 20 mA

- Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA

- Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader.

- SRAM: 2 KB (ATmega328P)

- EEPROM: 1 KB (ATmega328P)

- Clock Speed: 16 MHz

- LED_BUILTIN: 13

Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần được lưu ý:

- Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu không bị mất ngay cả khi tắt
điện. Về vai trò, ta có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để chứa dữ liệu trên
board. Chương trình được viết cho Arduino sẽ được lưu ở đây. Kích thước của
vùng nhớ này thông thường dựa vào vi điều khiển được sử dụng, ví dụ như
ATmega8 có 8KB flash memory. Loại bộ nhớ này có thể chịu được khoảng 10,000
lần ghi / xoá.

- RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mất dữ liệu khi ngắt điện
nhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh. Kích thước nhỏ hơn Flash Memory
nhiều lần.

- EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có chu kì ghi
/ xoá cao hơn - khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ. Để đọc / ghi dữ liệu ta

Trang 7
 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino.

Trang 8
Ngoài ra, board Arduino còn cung cấp cho ta các pin khác nhau như pin cấp nguồn
3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND...

2.2.2 Cấu trúc của vi điều khiển.

Arduino Uno được xây dựng với phân nhân là vi điều khiển ATmega328P sử
dụng thạch anh có chu kì dao động là 16 MHz. Với vi điều khiển này, ta có tổng
cộng 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới 13 (trong đó có 6 pin PWM, được
đánh dấu ~ trước mã số của pin). Song song đó, ta có thêm 6 pin nhận tín hiệu
analog được đánh kí hiệu từ A0 - A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được như
các pin ra / vào bình thường (như pin 0 - 13). Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin
đặc biệt vì nối trực tiếp với LED trạng thái trên board.

Trên board còn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và 1 ngõ
cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay
thông qua ắc-quy nguồn.

Hình 2.3 Arduino UNO R3

2.3 MÀN LCD 16x2.

Thông số kỹ thuật LCD 16x2

LCD 16x2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.

- LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 - D7) và 3 chân điều
khiển (RS, RW, EN).

- 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.
 - Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế
độ dữ liệu.

- Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.

Hình 2.4 LCD 16x2

LCD 16x2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.

2.4 LIQUID CRYSTAL I2C.

Module I2C Arduino

LCD có quá nhiều nhiều chân gây khó khăn trong quá trình đấu nối và chiếm
dụng nhiều chân trên vi điều khiển.

Module I2C LCD ra đời và giải quyết vấn để này cho bạn.

Thay vì phải mất 6 chân vi điều khiển để kết nối với LCD 16x2 (RS, EN, D7,
D6, D5 và D4) thì module IC2 bạn chỉ cần tốn 2 chân (SCL, SDA) để kết nối.

Module I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 16x2, LCD
20x4, ...) và tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.

Ưu điểm
 -Tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

-Dễ dàng kết nối với LCD.

Hinh 2.5 Sơ đồ đấu nối giao tiếp IC2 với LCD 16x2.

Thông số kĩ thuật

- Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC.

- Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780).

- Giao tiếp: I2C.

- Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2).

- Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt.

- Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD.

Các lỗi thường gặp khi sử dụng I2C LCD

- Hiển thị một dãy ô vuông.

- Màn hình chỉ in ra một ký tự đầu.

- Màn hình nhấp nháy.

Các lỗi này chủ yếu là do sai địa chỉ bus, để fix lỗi các bạn thay địa chỉ mặc định là
"0x27" thành "0x3F.
Trong trường hợp vẫn không được các bạn fix lỗi bằng cách nạp code tìm địa chỉ
bus của I2C.

Sau khi tìm xong các bạn thay địa chỉ vừa tìm được vào vị trí "0x27" là xong.

Module I2C LCD 16x2 Arduino UNO

GND GND

VCC 5V

SDA A4/SDA

SCL A5/SCL

2.5 CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT TH-50K.

Cảm biến độ ẩm đất Soil Moisture Sensor thường được sử dụng trong các mô
hình tưới nước tự động, vườn thông 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.

- Phát hiện độ ẩm trong đất

- Phát hiện nước
Khi sử dụng, cắm đầu dò của module vào cát, hoặc đất. Nếu có độ ẩm vượt qua mức
cài
đặt thì đèn sẽ sáng lên.
 Hình 2.6 Cảm biến độ ẩm đất TH-50K

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động: 3.3~5VDC

- 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
thông qua mạch so sánh LM393 tích hợp.

VCC 3.3-5V

GND GND Nguồn ngoài

DO Đầu ra tín hiệu số (mức cao hoặc mức

thấp)

AO Đầu ra tín hiệu tương tự (Analog)

2.6 ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU 5VDC.

Động cơ được sử dụng kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, hoạt động ổn định, bơm
tự mồi được xây dựng với công tắc áp suất tự động. Chức năng bảo vệ quá nhiệt,
tiếng ồn thấp, chống axit kiềm, chống ăn mòn.

Hình 2.7 máy bơm 1 chiều 5Vdc

Thông số kĩ thuật :

- Điện Áp: 3 - 5V DC

- Dòng : 300mA

- Kích Thước: 23x43mm

- Đầu Hút Nước Vào: 5mm

- Đầu Nước Ra:

+ Đầu Chui 45mm

+ Đầu Bao Ngoài: 75mm

- Lưu lượng :1.1-1.6L/Phút

2.7 NGUỒN 7,4 V SỬ DỤNG KHAY 2 PIN 3,7V

Sử dụng 2 cục pin 3,7v vừa làm nguồn cho board Arduino vừa làm nguồn cho
động cơ máy bơm 5Vdc dễ dàng sử dụng và nhỏ gọn , tiện lợi.
 Hình 2.8 khay pin và pin 3,7V

Thông số kỹ thuật :

- Điện Áp: DC 3.7V (Khi đầy pin lên đến 4.2V)

- Khuyến cáo không sử dụng pin 2.5V, khi đó pin sẽ bị chết và không sử dụng lại
được Pin được sử dụng nhiều lần

- Kích Thước: 65x18MM

- Kiểu 18650

- Dung lượng (ghi trên Pin): 6800mAH

- Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ ~ 45 ℃

2.8 MODULE RELAY 5VDC.

Rơ-le là một loại linh kiện điện tử thụ động rất hay gặp trong các ứng dụng thực
tế. Khi bạn gặp các vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao, ngoài ra
có thể dễ dàng bảo trì, thì rơ-le chính là cái bạn cần

Trên thị trường chúng ta có 2 loại module rơ-le: module rơ-le đóng ở mức
thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng), module rơ-le đóng ở mức
cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng). Nếu sơ sánh giữa 2 module rơ-
le có cùng thông số kỹ thuật thì hầu hết mọi kinh kiện của nó đều giống nhau, chỉ
khác nhau ở chỗ cái transistor của mỗi module. Chính vì cái transistor này nên mới
sinh ra 2 loại module rơ-le này đấy (có 2 loại transistor là NPN - kích ở mức cao, và
PNP - kích ở mức thấp).

Hình 2.9 module relay SRD-05VDC-SL-C

Sơ đồ nguyên lí:

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý của module relay

Thông số của module relay SRD-05VDC-SL-C

Đặc tính:
- Lựa chọn vật liệu nhựa cho nhiệt độ cao và hiệu suất giải pháp hóa học tốt hơn
- Các loại kín có sẵn
- Mạch từ rơle đơn giản để đáp ứng chi phí sản xuất hàng loạt
thấp Sự chỉ rõ:
- Model: SRD-5VDC-SL-C
- Điện áp cuộn dây: DC 5V
- Điện trở cuộn dây: 70Ω ~ 80Ω
- Điện trở tiếp xúc: 100Ω Max
- Thời gian hoạt động: tối đa 10ms
- Thời gian phát hành: Tối đa 5ms
- Nhiệt độ môi trường: -25 ° C đến 70 ° C
- Độ ẩm hoạt động: 45 đến 85% rh
 - Dòng điện hoạt động: 43mA ~ 46mA
- Phát hành hiện tại: 15mA ~ 18mA
- Pin: 5Pin
- Điện trở cách điện: ≥100M (Ohm)
Ứng dụng: Thiết bị trong nước, máy văn phòng, âm thanh, thiết bị, ô tô, vv

Hình 2.11 Module relay

2.9 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG PROTUEUS.

Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử
bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều
khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử
của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiên điện tử thông dụng,
đặc biệt hỗ trợ cho các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola. Phần mềm bao gồm 2
chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dung để vẽ mạch in. Proteus
là công cụ mô phỏng cho các loại vi điều khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng vi điều
khiển PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, 26 HC11,… Các giao tiếp I2C, SPI,CAN,
USB, Ethenet… Ngoài ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu
quả.

Hình 2.12 phần mềm proteus v8.1.

2.10 THƯ VIỆN ARDUINO TRONG PROTEUS

Thư viện Arduino là một bổ sung rất hay cho phần mềm mô phỏng Proteus nó
giúp cho việc mô phỏng Arduino được thuận tiện và dễ dàng hơn thay vì chỉ mô
phỏng được chip ATmega328 (nhân của Arduino), thư viện này được phát triển bởi
các kĩ sư Cesar, Osaka, Daniel Cezar, Roberto Bauer và được đăng tải trên blog
tiếng Bồ Đào Nha: http://blogembarcado.blogspot.de/ Thư viện bao gồm các linh
kiện sau:

- Arduino Uno (Phiên bản chip ATmega328 chân DIP).

- Arduino Uno (Phiên bản chip ATmega328 chân SMD.

- Arduino Mega.

- Arduino Lilypad.

- Arduino Nano.

- Cảm biến siêu âm Ultrasonic V2.

Hình 2.13 Thư viện arduino trong proteus.

2.11 ARDUINO IDE VÀ LẬP TRÌNH CHO ARDUINO

Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại nhiều
lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần mềm.
Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa
trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với ngƣời làm kỹ thuật. Và quan trọng hơn là
số lượng thư viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ
lớn.

Hình 2.14 giao diện phần mềm Arduino IDE.

Arduino là phần mềm dùng để lập trình cho arduino. Môi trường lập trình cho
arduino là IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows,
Macintosh OSX và Lunix. Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này
hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng hơn bởi người dùng có kinh nghiệm.

Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++.Và ngôn ngữ
lập trình này dựa trên nền tảng của ngôn ngữ C của AVR nên ngƣời dùng hoàn toàn
có thể nhúng thêm code viết bằng AVR vào chương trình nếu muốn. Hiện tại,
Arduino IDE có thể download từ trang chủ http://arduino.cc/.

2.12 PHẦN MỀM MÔ PHỎNG MẠCH IN ALTIUM

Altium Designer là một trong những công cụ thiết kế mạch điện tử mạnh nhất và
được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Altium cung cấp cho người dùng một môi
trường làm việc hết sức chuyên nghiệp đòi hỏi người dùng phải có kiến thức và
nhạy bén với phần mềm mới. Đó cũng chính là một trở ngại lớn cho những người
lần đầu tiếp xúc với phần mềm trong khi việc làm chủ một phần mềm thiết kế là rất
cần thiết đối với một kĩ sư hiện nay.

Altium Designer có một số đặc trưng sau:

- Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file,
quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế.

- Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu,
phân tích lắp ráp linh kiện. Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa
mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới.

- Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện,
netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…

- Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả
các linh kiện nhúng, số, tương tự…

- Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnh
các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB.

- Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không gian
3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra
khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D

- Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại.

Từ đó, chúng ta thấy Altium designer có nhiều điểm mạnh so với các phần
mềm khác như đặt luật thiết kế, quản lý đề tài mô phỏng dễ dàng, giao diện thân
thiện,…
Hình 2.15 Giao diện phần mềm ALTIUM
 CHƯƠNG 3: THIẾT KỀ THI CÔNG LẮP ĐẶT PHẦN CỨNG

CHƯƠNG 3: THIẾT KỀ THI CÔNG LẮP ĐẶT PHẦN

CỨNG
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI

Hệ thống tưới tự động cho máy bơm nước tự động được biểu diễn như sau:

NGUỒN 5V NGUỒN 5V

CẢM BIẾN ĐỘ ẨM ĐẤT TH-50K

LCD+I2C

Arduino
UNO
R3
NGUỒN
7.4Vdc

NGUỒN RELAY 5V
3.7Vdc

MOTOR 5V VƯỜN

Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống

Trang 23
-Giảỉ thích nguyên lý :

Khi độ ẩm đạt ngưỡng cài đặt thì cảm biến xuất ra tín hiệu tương ứng về Adruino
xử lý sau đó xuất tín hiệu lên LCD để hiển thị độ ẩm .Adruino sẽ đưa tín hiệu điều
khiển Relay 5v để đóng ngắt động cơ , dùng nguồn chung cho arduino và motor
bằng khay 2 pin 3.7V

3.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Nhóm độ ẩm được truyền Arduino ra LCD. Về vấn đề mô phỏng vẫn phải thực
hiện trên thực tế vì không có thư viện mô phỏng trên Proteus nhưng có thể thay thế
bằng cảm biến độ ẩm DHT11 trên proteus để mô phỏng. Tiếp đến là phần kết nối
với relay để điều khiển động cơ DC một chiều 5V. Việc cài đặt thông quá các
button được so sánh qua điện áp trong vi điều khiển thông qua lập trình.
Hình 3.2 Mạch mô phỏng trên proteus.
3.3 SƠ ĐỒ MẠCH IN

Để làm ra mạch in hoàn chỉnh, ta cần thiết kế mạch in trên phần mềm ALTIUM ,
phần mềm chuyên hỗ trợ thiết kế mạch in trên máy tính và dễ dàng sử dụng.

Hình 3.3 mạch in trên phần mềm ALTIUM.

 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ , THI CÔNG PHẦN MỀM

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ , THI CÔNG

PHẦN MỀM
4.1 LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN HỆ THỐNG

Bắt đầu

ĐỌC TH-50K

SAI

NẾU ĐỘ ẨM
> NGƯỠNG

ĐÚNG

MOTOR BẬT

Kết thúc

Hình 3.5 Lưu đồ thuật toán hệ thống

Trang 27
4.2 CHƯƠNG TRÌNH CODE

#include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

int doam=0;

int doamyeucau=50;

int dentadoamyeucau=0;

int set = 1;

void setup()

{ lcd.begin(16,2);

lcd.backlight();

pinMode(4,INPUT);

pinMode(7,INPUT);

pinMode(6,INPUT);

pinMode(9,INPUT);

pinMode(10,OUTPUT);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print(" HE THONG TUOI ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print(" CHON SET DE CD");

delay(3000);
 lcd.clear();

void loop() {

if (digitalRead(4) == 1) set = 1;

if (digitalRead(9) == 1) set = 2;

if(set == 1)

doam = analogRead (A0);

doam = map(doam,1023,700,0,100);

dentadoamyeucau=doamyeucau-doam;

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("soil: ");

lcd.print(doam);

lcd.print("% ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("SET DO AM: ");

lcd.print(doamyeucau);

lcd.print("% ");

if (dentadoamyeucau< 1) digitalWrite(10,HIGH);

if (dentadoamyeucau>-1) digitalWrite(10,LOW);

delay(200);

}
 if( set ==2)

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("H yeu cau:");

lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(doamyeucau);

if (digitalRead(6)==0) {

delay(150);

if (digitalRead(6)==0) doamyeucau=doamyeucau-1;

if (digitalRead(7)==0) {

delay(150);

if (digitalRead(7)==0) doamyeucau=doamyeucau+1;

}
 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ , THI CÔNG PHẦN MỀM

KẾT LUẬN

Tóm tắt những điểm đạt được

Nhóm đã mô phỏng hệ thống trên phần mền và phát triển thành mô hình mạch in
thực tế :

 Hoàn thành tốt các mạch điện tử.

 Hiểu được nguyên lý hoạt động của các mạch điện tử và cảm biến TH-50K.,
đông cơ DC 5V,Adruino UNO R3

 Lắp ráp các bộ phận mạch điện và cảm biến vào khung cơ khí chắc chắn,
đảm bảo an toàn và tính thẩm mĩ cao

 Hệ thống hoạt động tương đối ổn định

Tóm tắt những điểm chưa đạt và nguyên nhân

 Chưa tự viết code hết cho hệ thống phải tìm hiểu trên mạng
 Hệ thống mang tính mô hình nhỏ cần thay thế một số chi tiết để phát
triển mô hình công suất lớn
 Do mô hình nhỏ nên độ ẩm đất không chuẩn xác so với đặt ngoài môi
trường nên cảm biến sẽ do không ổn định

Trang 31
 TÀI LIỆU THAM KHẢO

 https://www.youtube.com/watch?v=EscQfLicEi4
 https://www.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/pdf/68131/IRF/IRF3205.html
 Nguyễn Đức Thành. Đo lường điều khiển bằng máy tính. NXB Đại
học Quốc gia Tp. HCM. 2005.
 Trang Web của điện lực Việt Nam: http://www.evn.com.vn.
 Báo điện tử Việt Nam Net URL: http://vietnamnet.com.vn.
 Các tài liệu về OPC Server và OPC Client URL:
http://www.OPC.com.
 Trang Web của hãng Siemens :http://www.ad.siemens.de/simatic-pcs7

Trang Web của hãng Siemens: http://www.ad.siemens.de/training