Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

185
lượt xem 42
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp lần lượt trình bày các nội dung: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động, tính năng của các module Arduino, module NODEMCU ESP8266, DHT11, cảm biến mực nước, IC ULN2803. Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình Webserver, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL và các giải pháp thi thiết kế hệ thống, thi công mô hình, thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 6 tháng 6 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Vũ Ngọc Duy Tín MSSV: 14141321 Nguyễn Hoàng Quốc Hưng MSSV: 14141142 Chuyên ngành: Điện Tử Công Nghiệp Mã ngành: 141 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 1411DT I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH TRỒNG NẤM RƠM II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  Chọn nấm rơm làm đối tượng nghiên cứu.  Thiết kế mô hình điều khiển 2 khu riêng biệt.  Sử dụng LCD hiển thị dữ liệu trên mô hình.  Kích thước mô hình 60x40x40. 2. Nội dung thực hiện:  NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động, tính năng của các module Arduino, module NODEMCU ESP8266, DHT11, cảm biến mực nước, IC ULN2803.  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình Webserver, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL.  NỘI DUNG 3: Các giải pháp thi thiết kế hệ thống, thi công mô hình.  NỘI DUNG 4: Thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình.  NỘI DUNG 5: Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế.  NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống.  NỘI DUNG 7: Cân chỉnh hệ thống.  NỘI DUNG 8: Viết sách luận văn.  NỘI DUNG 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 18/02/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Thanh Nghĩa CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 6 tháng 6 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Vũ Ngọc Duy Tín Lớp:14141DT2A MSSV: 14141321 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Hoàng Quốc Hưng Lớp: 14141DT1B MSSV: 14141142 Tên đề tài: Hệ Thống Giám Sát Và Điều Khiển Mô Hình Trồng Nấm Rơm. Xác nhận Tuần/Ngày Nội Dung GVHD 1 - Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện (19-25/3) chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc. - Duyệt đề tài. - Viết đề cương cho đề tài. 2 - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về web. (26/3-1/4) - Tìm hiểu các cảm biến sử dụng trong đề tài. - Tìm hiểu về cách thức lập trình thiết kế Web Server. 3 - Thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng. (2/4-8/4) - Tính toán lựa chọn linh kiện cho từng khối. 4 - Thiết kế sơ đồ nguyên lý và giải thích hoạt (9/4-15/4) động của mạch. 5 - Viết chương trình. (16/4-22/4) - Thi công mạch, xây dựng mô hình. - Thiết kế Web Server. 6 - Viết chương trình. (23/4-29/4) - Thi công mạch, xây dựng mô hình.
- Thiết kế Web Server. 7 - Viết chương trình. (30/4-6/5) - Thi công mạch, xây dựng mô hình. - Thiết kế Web Server. 8 - Viết chương trình. (7/5-13/5) - Thi công mạch, xây dựng mô hình. - Thiết kế WebServer. 9 - Kiểm tra, hoàn thiện mô hình, chạy thử và (14/5-20/5) sửa lỗi. - Viết báo cáo. 10 - Hoàn thiện mô hình, chạy thử và sửa lỗi. (21/5-27/5) - Viết báo cáo. 11 - Hoàn thiện, chỉnh sửa báo cáo gửi cho (28/5-3/6) GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước khi in báo cáo. 12 Nộp quyển báo cáo và làm Slide báo cáo. (4/6-10/6) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Vũ Ngọc Duy Tín Nguyễn Hoàng Quốc Hưng
LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Thanh Nghĩa _ Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp – Y Sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để em có thể hoàn thành tốt đề tài. Em chân thành cảm ơn Thầy Việt và Thầy Khoa _ Giảng viên bộ môn Điện Tử Công Nghiệp – Y Sinh đã góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài. Em xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp thực hiện ĐATN đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến cha mẹ đã tận tâm chăm sóc, lo lắng giúp đỡ em là nguồn động viên vô cùng lớn giúp em có thể hoàn thành đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Người thực hiện đề tài Vũ Ngọc Duy Tín Nguyễn Hoàng Quốc Hưng
MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ....................................................................................... 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................................... 1 1.2 MỤC TIÊU........................................................................................................... 2 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................................ 2 1.4 GIỚI HẠN ............................................................................................................ 3 1.5 BỐ CỤC ............................................................................................................... 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................... 5 2.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TRỒNG NẤM RƠM TRUYỀN THỐNG ....... 5 2.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH NÔNG NGHIỆP SỬ DỤNG NHÀ KÍNH TRONG THỰC TẾ .................................................................................................................... 8 2.3 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO ............................................................................ 9 2.4 TỔNG QUAN VỀ IOT ...................................................................................... 11 2.5 TỔNG QUAN VỀ WEB .................................................................................... 12 2.6 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP ................................................................................ 13 2.6.1 CHUẨN GIAO TIẾP UART ...................................................................... 13 2.6.2 CHUẨN GIAO TIẾP I2C ........................................................................... 14 2.6.3 CHUẨN GIAO TIẾP ONE-WIRE ............................................................. 15 CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ............................................................. 17 3.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 17 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....................................................... 18 3.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG ..................................................... 18 3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ........................................................ 19 3.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TOÀN MẠCH ............................................. 40 CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................... 42 4.1 GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 42 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................................... 42 4.2.1 Thi công mạch điều khiển trung tâm .......................................................... 42 4.2.2 Thi công mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị........................................... 43 4.2.3 Thi công mô hình ........................................................................................ 44 4.2.4 Lắp ráp và kiểm tra ..................................................................................... 44 4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ........................................................... 45 4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG.................................................................................. 48 4.4.1 Lưu đồ giải thuật ......................................................................................... 48
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển......................................................... 49 4.4.3 Phần mềm lập trình cho web. ...................................................................... 52 4.4.4 Công cụ lập trình Web server...................................................................... 53 4.4.5 Công cụ lập trình gửi và nhận tin nhắn ....................................................... 57 4.5 SƠ ĐỒ TOÀN BỘ HỆ THỐNG ........................................................................ 62 4.6 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ........................................ 62 4.6.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng ........................................................................ 62 CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ............................................... 64 5.1 KẾT QUẢ ........................................................................................................... 64 5.2 NHẬT XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ............................................................................ 70 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 71 6.1 KẾT LUẬN ........................................................................................................ 71 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................... 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 72
DANH MỤC HÌNH VÀ BẢNG Hình 2.1: Đóng mô nấm .............................................................................................6 Hình 2.2: Chăm sóc mô nấm .......................................................................................6 Hình 2.3: Nấm rơm có thể thu hoạch được .................................................................7 Hình 2.4: Mô hình nhà kính thực tế ............................................................................8 Hình 2.5: Mô hình nhà lưới kín thực tế.......................................................................9 Hình 2.6: Một số loại board Arduino phổ biến .........................................................11 Hình 2.7: Mô hình sơ đồ IOT....................................................................................11 Hình 2.8: Giao tiếp UART ........................................................................................14 Hình 2.9: Giao tiếp I2C..............................................................................................14 Hình 2.10: Giao tiếp One-Wire .................................................................................15 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống ..................................................................................18 Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế ..........................................................18 Hình 3.3: Khối xử lý trung tâm sử dụng Arduino Nano ...........................................20 Hình 3.4: ESP8266 NODEMCU ..............................................................................21 Hình 3.5: Sơ đồ nối dây giữa Arduino Nano và NODEMCU ..................................23 Hình 3.6: Công cụ để tạo máy chủ của Webserver và Database ..............................24 Hình 3.7: Kết nối LCD với Arduino Nano ...............................................................25 Hình 3.8: Nút nhấn 2 chân ........................................................................................26 Hình 3.9: Còi Buzzer.................................................................................................26 Hình 3.10: Sơ đồ kết nối của Button và Buzzer với Arduino ...................................27 Hình 3.11: Hình cảm biến DHT11 ............................................................................27 Hình 3.12: Kết nối cảm biến DHT11 với Arduino Nano ..........................................28 Hình 3.13: Hình ảnh cảm biến đo mực nước ............................................................29 Hình 3.14: Kết nối cảm biến mực nước với Arduino Nano ......................................29 Hình 3.15: Cấu tạo của IC đệm dòng ULN2803.......................................................30 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý 1 kênh của ULN2803 ...................................................30 Hình 3.17: Kết nối ULN2803 với Arduino Nano .....................................................31 Hình 3.18: Hình ảnh Relay thực tế............................................................................32 Hình 3.19: Sơ đồ nguyên lý của Relay .....................................................................32 Hình 3.20: Kết nối ULN2803 với Relay ...................................................................33 Hình 3.21: Hình ảnh phun sương siêu âm HB20-12 .................................................34 Hình 3.22: Kết nối phun sương với Relay ................................................................35 Hình 3.23: Đèn sợi tóc ..............................................................................................35 Hình 3.24: Kết nối đèn sợi tóc với Relay..................................................................36 Hình 3.25: Quạt .........................................................................................................36 Hình 3.26: Kết nối quạt với Relay ............................................................................37 Hình 3.27: Hình đèn báo ...........................................................................................37 Hình 3.28: Kết nối đèn báo với Relay.......................................................................38 Hình 3.29: Hình ảnh module hạ áp LM2596 ............................................................39 Hình 3.30: Hình sơ đồ nguyên lý mạch hạ áp LM2596 ............................................39
Hình 3.31: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm ..........................................40 Hình 3.32: Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển trực tiếp và hiển thị .....................41 Hình 4.1: Sơ đồ mạch in khối điều khiển trung tâm .................................................42 Hình 4.2: Sơ đồ mạch in khối điều khiển trực tiếp và hiển thị .................................43 Hình 4.3: Mô hình sau khi hoàn thành ......................................................................44 Hình 4.4: Mạch điều khiển sau khi hoàn thành.........................................................45 Hình 4.5: Mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị sau khi hoàn thành ........................45 Hình 4.6: Mô hình sau khi lắp...................................................................................46 Hình 4.7: Giao diện đăng nhập của web ...................................................................47 Hình 4.8: Giao diện trang chủ của web .....................................................................47 Hình 4.9: Lưu đồ của NODEMCU ESP8266 ...........................................................48 Hình 4.10: Lưu đồ của Arduino Nano ......................................................................49 Hình 4.11: Giao diện của phần mềm viết code cho mạch Arduino .........................50 Hình 4.12: Những thư viện có sẵn trong phần mềm .................................................51 Hình 4.13: Giao diện Notepad++ ..............................................................................53 Hình 4.14: Đăng ký tài khoản mới ............................................................................55 Hình 4.15: Giao diện email xác nhận tài khoản ........................................................55 Hình 4.16: Tạo tên miền mong muốn .......................................................................56 Hình 4.17: Tạo Database mới ...................................................................................56 Hình 4.18: Các File đã update lên server ..................................................................57 Hình 4.19: Màn hình truy cập IFTTT .......................................................................58 Hình 4.20: Màn hình đăng nhập IFTTT ....................................................................58 Hình 4.21: Thêm dịch vụ ..........................................................................................59 Hình 4.22: Thêm dịch vụ SMS .................................................................................59 Hình 4.23: Nhập từ khóa tác động ............................................................................59 Hình 4.24: Thêm dịch vụ ..........................................................................................60 Hình 4.25: Chọn dịch vụ Webhook ..........................................................................60 Hình 4.26: Key do Webhook cung cấp .....................................................................61 Hình 4.27: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của toàn bộ hệ thống ...................................62 Hình 5.1: Mô hình sau khi hoàn thành ......................................................................64 Hình 5.2: Mô hình khi hoạt động ..............................................................................64 Hình 5.3: Trang thống kê sản lượng .........................................................................65 Hình 5.4: Bảng lưu các thông số khu 1 .....................................................................65 Hình 5.5: Trang điều khiển khu 1 .............................................................................65 Hình 5.6: Trang điều khiển giọng nói .......................................................................66 Hình 5.7: Hệ thống sấy khi tắt ..................................................................................66 Hình 5.8: Hệ thống sấy khi bật .................................................................................67 Hình 5.9: Nhiệt độ khu 1 cao hơn 40 oC ...................................................................67 Hình 5.10: Hệ thống tự động tắt toàn bộ phần cứng, Buzzer kêu .............................67 Hình 5.11:Gửi tin nhắn cảnh báo ..............................................................................68 Hình 5.12: Chế độ chờ ..............................................................................................68 Hình 5.13: Chế độ kích hoạt .....................................................................................68
Bảng 4.1: Danh sách linh kiện mạch điều khiển trung tâm ...................................... 43 Bảng 4.2: Danh sách linh kiện mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị ...................... 44
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng cao thì việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc hằng ngày càng ngày cần thiết. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó đặt biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp, nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin, … Nước ta là một đất nước nông nghiệp, tuy nhiên trong nhiều năm quy mô cũng như chất lượng và sản lượng nông nghiệp của nước ta luôn thấp hơn so với các nước khác mà nguyên nhân chính là việc công nghệ sản xuất của nước ta quá lạc hậu, chủ yếu dựa vào tay chân. Mô hình nhà kính là nền tảng cho tiêu chuẩn về chất lượng, công năng và giá trị của sản phẩm trong việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao. Tính linh hoạt của nhà kính giúp cho người trồng trọt có thể trồng trọt trên bất cứ môi trường nào, diện tích trồng trọt có thể từ vài trăm mét vuông đến hàng chục hecta. Nhà kính có khả năng loại bỏ các điều kiện môi trường bất lợi, cung cấp một môi trường phát triển tối ưu, tạo ra mùa sinh trưởng dài hơn, có thể trồng các loại cây trái mùa và các giống cây khác nhau, bảo vệ cây trồng khỏi thời tiết lạnh, mưa đá, gió, mưa...gây thiệt hại, loại bỏ dịch bệnh, sâu bệnh hại, tăng tốc độ sinh trưởng nhanh hơn và năng suất cao hơn, chất lượng tốt hơn. Tất cả được điều chỉnh và điều khiển hoàn toàn tự động và áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào quy trình giám sát và sản xuất. Việc sử dụng nhà kính tự động giúp chúng ta có thể tiết kiệm nhân lực, tăng độ chính xác trong giám sát và điều khiển môi trường. Nấm là một loại thực vật giàu dinh dưỡng chiếm 45% protein, 60 nguyên tố khoáng, 19 loại axit amin và rất nhiều loại vitamin như: B1, B6, B12, … Đặc biệt, nấm còn có nhiều dược tính quý mà không phải loại thực phẩm nào cũng có. Vì vậy nấm là một loại rau sạch, một loại thuốc trong y dược đang được nhiều người tiêu BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN dùng lựa chọn và nhu cầu người dân sử dụng ngày càng tăng cao. Tuy nhiên hiện nay quá trình sản xuất nấm của nước ta còn chịu nhiều tác động từ môi trường, từ biến đổi khí hậu. Từ đó sản lượng nấm sản xuất ra chưa cao, còn hao hụt nhiều và chất lượng nấm cũng chưa cao do hay bị ảnh hưởng bởi dịch bệnh. Trên nhu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của thị trường, cộng với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, kỹ thuật điện- điện tử. Phát triển kỹ thuật điều khiển tự động từ khoảng cách xa trong nông nghiệp đang là xu thế phát triển nông nghiệp cao nói chung và nhà kính tự động nói riêng. Chúng tôi chọn đề tài liên quan đến giám sát quá trình trồng nấm, cụ thể là nấm rơm. Từ đó chúng tôi đề xuất đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH TRỒNG NẤM RƠM”. 1.2 MỤC TIÊU Sau khi thực hiện đề tài nhóm xây dựng được một bộ điều khiển giám sát trồng nấm rơm trong đó đề tài điều khiển được nhiệt độ, độ ẩm bằng bằng cách điều khiển hệ thống quạt và hệ thống phun sương, gửi được dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm, số lượng sản phẩm lên website, gửi dữ liệu bằng sms khi gặp sự cố hoặc khi người dùng muốn. 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Tìm hiểu và nghiên cứu về cấu tạo phần cứng, nguyên lý hoạt động, tính năng của các module Arduino, module NODEMCU ESP8266, DHT11, cảm biến mực nước, IC ULN2803.  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình Webserver, tìm hiểu về ngôn ngữ HTML, PHP, cơ sở dữ liệu MySQL.  NỘI DUNG 3: Các giải pháp thi thiết kế hệ thống, thi công mô hình.  NỘI DUNG 4: Thiết kế hệ thống điều khiển, lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển mô hình.  NỘI DUNG 5: Thiết kế hoàn chỉnh mô hình thực tế.  NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống.  NỘI DUNG 7: Cân chỉnh hệ thống.  NỘI DUNG 8: Viết sách luận văn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  NỘI DUNG 9: Bảo vệ đề tài tốt nghiệp. 1.4 GIỚI HẠN  Đề tài chỉ giám sát khâu chăm sóc nấm rơm và đóng gói.  Sử dụng Arduino để đọc giá trị cảm biến đo được và điều khiển các thiết bị để điều chỉnh các thông số nhiệt độ độ ẩm thích hợp cho sự sinh trưởng của nấm rơm.  Các dữ liệu được gửi lên server gồm: Thời gian, nhiệt độ, độ ẩm, số lượng sản phẩm, trạng thái của các thiết bị lên Web server và hiển thị lên màn hình LCD.  Chỉ gửi dữ liệu bằng tin nhắn SMS để báo nếu gặp sự cố hoặc khi người dùng muốn.  Giới hạn kích thước mô hình 60x40x40cm để quá trình thay đổi nhiệt độ độ ẩm được nhanh chóng và hiệu quả vì mô hình chỉ sử dụng các thiết bị có công suất nhỏ. 1.5 BỐ CỤC  Chương 1: Tổng Quan Chương này trình bày về đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, giới hạn thông số và bố cục đồ án.  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Trong chương này trình bày về các lý thuyết có liên quan đến các vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài.  Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế Chương này giới thiệu tổng quan về các yêu cầu của đề tài mà mình thiết kế và các tính toán, thiết kế gồm những phần nào. Như: thiết kế sơ đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lý toàn mạch, tính toán thiết kế mạch.  Chương 4: Thi Công Hệ Thống Chương này trình bày về quá trình vẽ mạch in lắp ráp các thiết bị, đo kiểm tra mạch, lắp ráp mô hình. Thiết kế lưu đồ giải thuật cho chương trình và viết chương trình cho hệ thống. Hướng dẫn quy trình sử dụng hệ thống.  Chương 5: Kết Quả_Nhận Xét_Đánh Giá BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Trình bày về những kết quả đã được mục tiêu đề ra sau quá trình nghiên cứu thi công. Từ những kết quả đạt được để đánh giá quá trình hoàn thành được bao nhiêu phần trăm.  Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Chương này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt được, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hướng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP TRỒNG NẤM RƠM TRUYỀN THỐNG Khí hậu Việt Nam rất thích hợp để nấm rơm sinh trưởng và phát triển. Nhiệt độ thích hợp để nấm phát triển từ 30-32oC; độ ẩm nguyên liệu (cơ chất) từ 65-75%; độ ẩm không khí 80%; pH=7, thoáng khí. Nấm rơm sử dụng dinh dưỡng cellulose trực tiếp từ nguyên liệu trồng. Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của nấm rơm rất ngắn. Từ lúc trồng đến khi thu hoạch chỉ sau 10-12 ngày.  Nguyên liệu và thời vụ trồng: Hầu hết các phế thải của ngành nông nghiệp giàu chất cellulose đều có thể là nguyên liệu trồng nấm. Thời vụ trồng nấm từ đó cũng phụ thuộc vào nguyên liệu, thường sẽ bắt đầu vụ trồng nấm rơm sau khi người dân thu hoạch lúa xong nhằm tận dụng nguồn rơm rạ có sẵn.  Quy trình trồng nấm:  Xử lý nguyên liệu: Rơm rạ được làm ướt trong nước vôi (3,5kg vôi hòa với 1.000 lít nước), vun đống, ủ 2-3 ngày đảo một lần. Thời gian ủ kéo dài 4-6 ngày. Nguyên liệu quá ướt cần trải rộng ra phơi trước khi đem trồng. Rơm rạ đủ ướt (khi vắt cọng rơm có nước chảy thành giọt) là tốt nhất. Nếu khô quá cần bổ sung thêm nước khi đảo đống ủ.  Đóng mô cấy giống: Đặt khuôn (có thể vun luống không cần dùng khuôn) sao cho thuận lợi khi đi lại, chăm sóc nấm và tiết kiệm diện tích. Chiều ngang mặt mô từ 0.3-0.4m, chiều cao từ 0.35-0.4m. Trải một lớp rơm rạ dày 10-20cm. Cấy một lớp meo giống viền xung quanh cách mép khuôn 4-5cm. Tiếp tục làm như vậy đủ 3 lớp. Lớp trên cùng trải meo giống đều khắp bề mặt (lớp thứ 4). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Lượng meo giống cấy cho 1,2m mô khoản 200-250g. Mỗi lớp giống cấy xong dùng tay ấn chặt, nhất là xung quanh làm thành mô. Trung bình 1 tấn rơm rạ khô trồng được 90-100m mô nấm. Hình 2.1: Đóng mô nấm  Chăm sóc mô nấm đã cấy giống: Đóng mô nấm ngoài trời thường bị các đợt mưa lớn, nắng nóng làm hư hỏng, vì thế cần che phủ một lớp rơm rạ trên bề mặt mô nấm. Lớp rơm rạ này được xếp theo một chiều, phủ theo kiểu lợp mái nhà, chiều dày 4-5cm. Nhiệt độ mô nấm trong những ngày đầu khoảng 38-40oC. Sau 3-5 ngày đầu không cần tưới nước. Nếu kiểm tra thấy mô nấm bị khô có thể tưới nước lên lớp áo phủ nhiều lần trong ngày. Đến ngày thứ 7-8 bắt đầu xuất hiện nấm con (giai đoạn ra quả). 3-4 ngày tiếp theo nấm lớn nhanh to bằng quả trứng, để thêm vài tiếng đồng hồ có thể nấm sẽ nở ô dù. Nấm ra mật độ dày, kích thước lớn cần tưới 3-4 lượt nước một ngày. Lượng nước tưới một lần rất ít (0,1 lít cho một mô/ngày). Nếu tưới nhiều nấm sẽ bị thối chân và chết. Hình 2.2: Chăm sóc mô nấm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Cách thu hái nấm: Kể từ lúc cấy giống đến khi hái hết đợt 1 khoảng 15 – 17 ngày. Nấm ra rộ từ ngày thứ 12 đến 15. Hái nấm khi chúng ở giai đoạn hình trứng là tốt nhất, bảo đảm chất lượng và năng suất cao. Một ngày hái nấm 2 – 3 lần. Những ngày nắng nóng, nhiệt độ không khí cao, nấm phát triển rất nhanh, vì vậy nên quan sát nấm hơi nhọn đầu là hái được. Nấm thường mọc từng cụm, ta có thể hái cả cụm hoặc hái tỉa nhưng phải khéo léo không để ảnh hưởng đến những chân nấm con. Nấm hái đợt 1 khoảng 3 – 4 ngày. Năng suất 70 – 80%, sau 7 – 8 ngày ra tiếp đợt 2. Năng suất nấm đợt 2 khoảng 15 – 25%. Một đợt nuôi trồng (từ lúc xử lý nguyên liệu đến khi kết thúc thu hái) khoảng 25 – 30 ngày. Sau mỗi đợt nuôi trồng dọn vệ sinh sạch sẽ: tưới nước vôi (giống vôi quét tường) để 3 – 4 ngày lại trồng đợt tiếp theo. Năng suất nấm dao động từ 12 – 20% so với nguyên liệu khô, một tấn rơm rạ khô cho thu hoạch khoảng 120 – 200kg nấm tươi. Năng suất nấm cao hay thấp tùy thuộc vào chất lượng giống nấm, kỹ thuật nuôi trồng và yếu tố khí hậu. Hình 2.3: Nấm rơm có thể thu hoạch được BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Hạn chế:  Do trồng ngoài trời nên chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường như nắng, mưa, mầm bệnh. Từ làm nấm rơm có thể sẽ phát triển kém, nhiễm bệnh, thối chân gây chết nấm làm giảm năng suất.  Do mô nấm đặt ngoài trời nên phải tốn thêm lượng rơm để che phủ mặt mô để bảo vệ meo nấm. 2.2 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH NÔNG NGHIỆP SỬ DỤNG NHÀ KÍNH TRONG THỰC TẾ Trên thế giới, ở nhiều quốc gia phát triển mạnh về nông nghiệp họ đã áp dụng mạnh mẽ trong việc lắp đặt nhà kính nông nghiệp bởi những ưu thế ưu việt của hệ thống này mang lại. Ở Việt Nam, một đất nước có thế mạnh về nông nghiệp cũng đã và đang dần thay đổi với các phương pháp thủ công thông thường bằng nhà kính nông nghiệp công nghệ cao.  Trong đó nổi bật là 2 loại nhà kính sau:  Loại nhà kính (glass house): là loại nhà công trình xây dựng có tấm lợp mái và vách xung quanh được bằng kính là một ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp nhằm tránh tác động xấu của thời tiết cũng như sự thâm nhập của côn trùng gây hại, làm ảnh hưởng đến cây trồng. Còn nhà màng (poly-greenhouse) thì có cấu trúc và công dụng tương tự nhà kính nhưng vách và mái che lại được thay thế bằng polyetylen. Hình 2.4: Mô hình nhà kính thực tế BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Loại nhà lưới kín: Là loại nhà lưới được phủ hoàn toàn bằng lưới cả trên mái cũng như xung quanh, có cửa ra vào cũng được phủ kín bằng lưới. Được sử dụng để che chắn ngăn ngừa côn trùng thâm. Về thiết kế với kiểu mái bằng và mái nghiêng hai bên. Khung nhà được làm bằng cột bê tông hoặc bằng khung sắt hàn hoặc bắt ốc vít. Vật liệu lưới che sản xuất bằng vật liệu trong nước bằng kỹ thuật dệt lưới đơn giản. Lưới hoàn toàn không được xử lý để tăng khả năng chống chịu tia tử ngoại, nắng, gió…nên độ bền không cao, chỉ sử dụng tốt từ 6 - 8 tháng là rách, hư hỏng. Hình 2.5: Mô hình nhà lưới kín thực tế  Bên cạnh những ưu điểm, các mô hình nhà kính thực tế vẫn có nhiều hạn chế:  Nhà kính tạo ra môi trường có nhiệt độ và độ ẩm cao hơn so với môi trường bên ngoài từ đó nếu không có biện pháp giám sát xử lý sẽ dễ phát sinh nấm mốc, …  Giá thành lắp đặt và đầu tư thường cao gấp 5 đến 10 lần so với giá thành của phương pháp canh tác truyền thống. 2.3 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32- bit. Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT khác nhau. Các ứng dụng nổi bật của board mạch Arduino: robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ, phát hiện chuyển động, game tương tác… Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những thiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành. Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động. Đi cùng với nó là một môi trường phát triển thích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Arduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++. Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khác nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I²C nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặt biệt là Atmega8, Atmega168, Atmega328, Atmega1280 và Atmega2560. Một vài các bộ xử lý khác cũng được sử dụng bởi các mạch Arduino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều khiển tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16MHz (hoặc bộ cộng hưởng ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết bị như LilyPad chạy tại 8MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một bootloader cho phép đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài. Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp chương trình. Một số loại Arduino phổ biến trên thị trường hiện tại có thể kể đến là: Arduino Nano, Arduino Uno R3, Arduino Mega 2560 R3, Arduino Due,... Ngoài ra còn có một số dòng hỗ trợ Internet như Arduino Internet, NODEMCU ESP8266,... BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10