LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử: Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v
LỜI CẢM ƠN vi
MỞ ĐẦU vii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động 1
1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất 1
1.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng 2
1.4. Các dạng chính của hệ thống tưới tự động 2
1.5. Các nghiên cứu ở nước ngoài 11
1.6. Các nghiên cứu trong nước 12
1.7. Quy trình công nghệ 12
1.8. Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung 13
1.9. Kết luận chương 1 13
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 14
2.1 Xây dựng sơ đồ khối 14
2.2 Chức năng của từng khối 15
2.2.1. Khối vi điều khiển PIC 18F4520 15
2.2.2. Khối cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. 21
2.2.3. Khối hiển thị thời gian thực Ds1307 25
2.2.4. Khối hiển thị LCD 29
2.2.5. Khối nguồn sử dụng LM2576 31
2.2.6. Khối tạo dao động 32
2.3. Giao thức I2C 32
2.3.1. Giới thiệu 32
2.3.2. Đặc điểm giao tiếp I2C 32
2.3.3. Chế độ hoạt động (tốc độ truyền) 34
2.3.4. Tín hiệu START và STOP. 36
2.4. Lưu đồ thuật toán 37
2.5. Kết luận chương 2 38
CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 39
3.1. Mô hình thực nghiệm 39
3.1.1. Sơ đồ nguyên lí 39
3.1.2. Sơ đồ mạch in và mạch thực tế 40
3.2. Đánh giá và kết luận 42
3.2.1. Kết quả đạt được 42
3.2.2. Kết luận chương 3 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
PHỤ LỤC 46
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Hệ thống tưới nước phun mưa 2
Hình 1. 2. Hệ thống tưới nước phun xương 2
Hình 1. 3. Hệ thống tưới nước nhỏ giọt 2
Hình 1. 4. Hệ thống tưới nước cảnh quan, cây cỏ 2
Hình 2. 1. Sơ đồ khối của hệ thống tưới nước tự động 2
Hình 2. 2. Sơ đồ chân của PIC 18F4520 2
Hình 2. 3. Tổ chức bộ nhớ chương trình 2
Hình 2. 4. Bộ nhớ dữ liệu RAM 2
Hình 2. 5. Cảm biến LM35 2
Hình 2. 6. Cảm biến HS1101 2
Hình 2. 7. Chip cảm biến SHT10 2
Hình 2. 8. Cảm biến SHT10 2
Hình 2. 9. Sơ đồ chân của SHT10 2
Hình 2. 10. Sơ đồ ghép nối MCU với SHT10 2
Hình 2. 11. Sơ đồ chân của Ds1307 2
Hình 2. 12. Sơ đồ tổ chức bộ nhớ của Ds1307 2
Hình 2. 13. Tổ chức bộ nhớ của các thanh ghi thời gian của Ds1307 2
Hình 2. 14. Khối hiển thị LCD 2
Hình 2. 15. Sơ đồ chân của LM2576 2
Hình 2. 16. Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn 2
Hình 2. 17. Trình tự truyền bit trên đường truyền 2
Hình 2. 18. Tín hiệu Start và Stop 2
Hình 2. 19. Lưu đồ thuật toán 2
Hình 3. 1. Sơ đồ nguyên lí 2
Hình 3. 2. Mạch in 2D 2
Hình 3. 3. Mạch khi được khởi tạo 2
Hình 3. 4. Cài đặt thời gian 2
Hình 3. 5. Cài đặt nhiệt độ, độ ẩm 2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
SSP
Synchronous Serial Port
Cổng giao tiếp đồng bộ
SPI
Serial Peripheral Interface
Giao diện ngoại vi nối tiếp
I2C
Inter- Intergrated Circuit
Chuẩn giao tiếp nối tiếp
PSP
Parallel Slave Port
Cổng giao tiếp song song
SFG
Special Function Register
Thanh ghi chức năng đặc biệt của bộ nhớ dữ liệu
GPR
General Purpose Register
Thanh ghi mục đích chung
MSSP
Master Synchronous Serial Port
Khối giao diện đồng bộ nối tiếp
RTC
Real- Time Clock
Đồng hồ thời gian thực
SQW/ OUT
Square Wave/ Output Driver
Ngõ ra tạo xung vuông của Ds1307
LCD
Liquid Crystal Display
Màn hình hiển thị LCD
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách thủ công và không đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông học ngoài những kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng trọt, để đảm bảo cây trồng sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tươi đủ theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất hiệu quả cao.
Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào thực tiễn ngày càng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun nước, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, dây tưới nhỏ giọt) có thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây trồng khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc sẽ rất thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu của mình. Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ấm gốc, độ ẩm lả và không khí cho cây trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp cho con người không phải tưới cây, không phải tốn chi phí nhân công tưới nước cũng như giám sát thời gian tưới cây, Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ, thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm . . . Tất cả các điều kiện đó sẽ đưa vào hệ thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơm nước. Người lao động sẽ không cần quan tâm đến việc tưới cây sẽ được sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn.
Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương . . .) là hệ thống thiết bị tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng ở các nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến tử nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa, nông nghiệp hóa nông thôn nhưng không phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào sử dụng vì chi phí đầu tư cao.
Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống con người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại. Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc hiện đại thay thế cho con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi độ chính xác cao.
Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên và với những phương pháp canh tác truyền thống không mang lại năng suất cao. Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và lượng nâng cao. Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển các thông số của môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm không khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng.
Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống, bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển các quy trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia trực tiếp của con người.
Hệ thống tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:
- Hệ thống điều hòa không khí.
- Hệ thống tự động báo cháy.
- Hệ thống điều chỉnh độ ẩm.
- Hệ thống tưới nước tự động . . .
Trong môi trường sản xuất:
- Các máy tự động.
- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động.
- Các robot, máy tính . . .
1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất
2.5. Kết luận chương 2
Dựa trên những lí thuyết căn bản về thiết kế mạch ta tiến hành xây dựng sơ đồ khối của hệ thống. Từ sơ đồ khối đó, ta tiến hành phân tích hoạt động và chức năng của từng khối. Bên cạnh đó chúng ta cũng cần tìm hiểu thêm về các giao thức truyền dữ liệu của vi điều khiển PIC 18F4520 với các thiết bị ngoại vi như: Giao thức I2C, RS232… để phục vụ cho việc viết chương trình cho mạch điện ở chương tiếp theo.
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành Thank quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý thầy cô trong khoa Điện Tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Đồ án tốt nghiệp ngành Điện tử: Thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v
LỜI CẢM ƠN vi
MỞ ĐẦU vii
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 1
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động 1
1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất 1
1.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng 2
1.4. Các dạng chính của hệ thống tưới tự động 2
1.5. Các nghiên cứu ở nước ngoài 11
1.6. Các nghiên cứu trong nước 12
1.7. Quy trình công nghệ 12
1.8. Các vấn đề cần nghiên cứu bổ sung 13
1.9. Kết luận chương 1 13
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG 14
2.1 Xây dựng sơ đồ khối 14
2.2 Chức năng của từng khối 15
2.2.1. Khối vi điều khiển PIC 18F4520 15
2.2.2. Khối cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. 21
2.2.3. Khối hiển thị thời gian thực Ds1307 25
2.2.4. Khối hiển thị LCD 29
2.2.5. Khối nguồn sử dụng LM2576 31
2.2.6. Khối tạo dao động 32
2.3. Giao thức I2C 32
2.3.1. Giới thiệu 32
2.3.2. Đặc điểm giao tiếp I2C 32
2.3.3. Chế độ hoạt động (tốc độ truyền) 34
2.3.4. Tín hiệu START và STOP. 36
2.4. Lưu đồ thuật toán 37
2.5. Kết luận chương 2 38
CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 39
3.1. Mô hình thực nghiệm 39
3.1.1. Sơ đồ nguyên lí 39
3.1.2. Sơ đồ mạch in và mạch thực tế 40
3.2. Đánh giá và kết luận 42
3.2.1. Kết quả đạt được 42
3.2.2. Kết luận chương 3 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO 45
PHỤ LỤC 46
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Hệ thống tưới nước phun mưa 2
Hình 1. 2. Hệ thống tưới nước phun xương 2
Hình 1. 3. Hệ thống tưới nước nhỏ giọt 2
Hình 1. 4. Hệ thống tưới nước cảnh quan, cây cỏ 2
Hình 2. 1. Sơ đồ khối của hệ thống tưới nước tự động 2
Hình 2. 2. Sơ đồ chân của PIC 18F4520 2
Hình 2. 3. Tổ chức bộ nhớ chương trình 2
Hình 2. 4. Bộ nhớ dữ liệu RAM 2
Hình 2. 5. Cảm biến LM35 2
Hình 2. 6. Cảm biến HS1101 2
Hình 2. 7. Chip cảm biến SHT10 2
Hình 2. 8. Cảm biến SHT10 2
Hình 2. 9. Sơ đồ chân của SHT10 2
Hình 2. 10. Sơ đồ ghép nối MCU với SHT10 2
Hình 2. 11. Sơ đồ chân của Ds1307 2
Hình 2. 12. Sơ đồ tổ chức bộ nhớ của Ds1307 2
Hình 2. 13. Tổ chức bộ nhớ của các thanh ghi thời gian của Ds1307 2
Hình 2. 14. Khối hiển thị LCD 2
Hình 2. 15. Sơ đồ chân của LM2576 2
Hình 2. 16. Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn 2
Hình 2. 17. Trình tự truyền bit trên đường truyền 2
Hình 2. 18. Tín hiệu Start và Stop 2
Hình 2. 19. Lưu đồ thuật toán 2
Hình 3. 1. Sơ đồ nguyên lí 2
Hình 3. 2. Mạch in 2D 2
Hình 3. 3. Mạch khi được khởi tạo 2
Hình 3. 4. Cài đặt thời gian 2
Hình 3. 5. Cài đặt nhiệt độ, độ ẩm 2
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
SSP
Synchronous Serial Port
Cổng giao tiếp đồng bộ
SPI
Serial Peripheral Interface
Giao diện ngoại vi nối tiếp
I2C
Inter- Intergrated Circuit
Chuẩn giao tiếp nối tiếp
PSP
Parallel Slave Port
Cổng giao tiếp song song
SFG
Special Function Register
Thanh ghi chức năng đặc biệt của bộ nhớ dữ liệu
GPR
General Purpose Register
Thanh ghi mục đích chung
MSSP
Master Synchronous Serial Port
Khối giao diện đồng bộ nối tiếp
RTC
Real- Time Clock
Đồng hồ thời gian thực
SQW/ OUT
Square Wave/ Output Driver
Ngõ ra tạo xung vuông của Ds1307
LCD
Liquid Crystal Display
Màn hình hiển thị LCD
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách thủ công và không đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông học ngoài những kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan trọng nhất trong trồng trọt, để đảm bảo cây trồng sinh trưởng và phát triển bình thường, tưới đúng và tươi đủ theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất hiệu quả cao.
Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động của con người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và đưa vào thực tiễn ngày càng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun nước, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, dây tưới nhỏ giọt) có thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây trồng khác nhau được chế tạo từ nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc sẽ rất thuận tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu của mình. Hệ thống tưới phun đáp ứng độ ấm gốc, độ ẩm lả và không khí cho cây trồng phát triển tốt, hệ thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thụ dinh dưỡng không gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường. Hơn thế nữa, với việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp cho con người không phải tưới cây, không phải tốn chi phí nhân công tưới nước cũng như giám sát thời gian tưới cây, Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ, thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm . . . Tất cả các điều kiện đó sẽ đưa vào hệ thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để bơm nước. Người lao động sẽ không cần quan tâm đến việc tưới cây sẽ được sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác hơn.
Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương . . .) là hệ thống thiết bị tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng rộng ở các nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến tử nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây việc vận dụng hệ thống này mới trở thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với quá trình hiện đại hóa, nông nghiệp hóa nông thôn nhưng không phải người dân nào cũng mạnh dạn đưa vào sử dụng vì chi phí đầu tư cao.
Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống con người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện đại. Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc hiện đại thay thế cho con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi độ chính xác cao.
Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự nhiên và với những phương pháp canh tác truyền thống không mang lại năng suất cao. Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu cầu con người càng được nâng cao, đòi hỏi chất và lượng nâng cao. Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên tiến có khả năng đo đạc và điều khiển các thông số của môi trường như: nhiệt độ, độ ẩm không khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng.
Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và tiến hành thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống, bao gồm các phần tử tự động nhằm điều khiển các quy trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không có sự tham gia trực tiếp của con người.
Hệ thống tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:
- Hệ thống điều hòa không khí.
- Hệ thống tự động báo cháy.
- Hệ thống điều chỉnh độ ẩm.
- Hệ thống tưới nước tự động . . .
Trong môi trường sản xuất:
- Các máy tự động.
- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động.
- Các robot, máy tính . . .
1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất
2.5. Kết luận chương 2
Dựa trên những lí thuyết căn bản về thiết kế mạch ta tiến hành xây dựng sơ đồ khối của hệ thống. Từ sơ đồ khối đó, ta tiến hành phân tích hoạt động và chức năng của từng khối. Bên cạnh đó chúng ta cũng cần tìm hiểu thêm về các giao thức truyền dữ liệu của vi điều khiển PIC 18F4520 với các thiết bị ngoại vi như: Giao thức I2C, RS232… để phục vụ cho việc viết chương trình cho mạch điện ở chương tiếp theo.
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành Thank quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý thầy cô trong khoa Điện Tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links