Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và thi công mô hình hệ thống và quản lí trang trại heo

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:122

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 20
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết kế và thi công mô hình hệ thống và quản lí trang trại heo là một đề tài nhằm thiết kế hệ thống có khả năng gửi nhận thông tin, lưu thông tin vào thẻ Tag RFID, nhận lệnh từ điện thoại, cảm biến và thời gian để điều khiển các thiết bị trong mô hình trang trại heo như đèn, quạt, dọn vệ sinh, tắm cho heo, cho ăn và có thể giám sát các hoạt động trên web FireBase. 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 hệ thống và quản lí trang trại heo

TRƢỜNG 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 10 tháng 07 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên:Nguyễn Ngọc Thạch MSSV: 14141292 Đoàn Quốc Duyệt MSSV: 14141045 Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử truyền thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT1C 14141DT1B I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ QUẢN LÝ TRANG TRẠI HEO. II. NHIỆM VỤ Nội dung thực hiện:  Nội dung 1: Tìm hiểu và nghiên cứu giao tiếp Module ESP 8266-12 với Arduino Mega 2560.  Nội dung 2: Lƣu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết lập giao diện C# trên Visual Studio.  Nội dung 3: Điều khiển các thiết bị theo cảm biến và thời gian thực.  Nội dung 4: Thiết kế và lập trình ứng dụng trên hệ điều hành Android và gửi các hoạt động lên web FireBase.  Nội dung 5: Thiết kế và thi công mạch điều khiển.  Nội dung 6: Thiết kế mô hình sản phẩm.  Nội dung 7: Đánh giá kết quả thực hiện. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/04/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/07/2018 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Trƣờng Duy CÁN BỘ HƢỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
TRƢỜNG 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 10 tháng 07 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Ngọc Thạch Lớp:14141DT1C MSSV: 14141292 Họ tên sinh viên 2: Đoàn Quốc Duyệt Lớp: 14141DT1B MSSV: 14141045 Tên đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Hệ Thống Và Quản Lý Trang Trại Heo. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 (02- 08/04/2018) Nhận đồ án , tìm hiểu đề tài Tuần 2 (09- 15/04/2018) Chọn và tìm hiểu đề tài. Tuần 3 (16- Tìm hiểu và nghiên cứu giao tiếp Module ESP 22/04/2018) 8266-12 với Arduino Mega 2560. Tuần 4 (23/4 - 29 Lƣu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết /04/2018) lập giao diện C# trên Visual Studio. Tuần 5,6 Điều khiển các thiết bị theo cảm biến và thời gian (30/4 - thực. 13/05/2018) Tuần 7,8,9,10 Thiết kế và lập trình ứng dụng trên hệ điều hành (14/5 - Android và gửi các hoạt động lên web FireBase. 10/06/2018) Tuần 11,12 (11 - 24/06/2018) Tìm hiểu thiết kế mô hình sản phẩm. Tuần 13 (25/6 - 1/07/2018) Viết báo cáo, kiểm ra các phần cứng 10/07/2018 Hoàn thành nhiệm vụ đồ án GV HƢỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iii
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của thầy ThS. Nguyễn Trƣờng Duy, dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trƣớc đó. Nếu có bất kỳ sự gian lận nào chúng tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình. Ngƣời thực hiện Nguyễn Ngọc Thạch Đoàn Quốc Duyệt iv
LỜI CẢM ƠN  Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tận tình dạy dỗ chúng em trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử đã truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm cùng với sự đam mê của mình nhƣ đốt lên những ngọn lửa đam mê khám phá trong mỗi chúng em và rồi từ những kiến thức, đam mê đó chúng em kết lại thành một đồ án cuối cùng, đồ án tốt nghiệp do chính tay mình tạo ra, nó nhƣ một bàn đạp đầu tiên để bƣớc vào những cánh cửa lớn hơn. Đặc biệt, Chúng em xin cảm ơn sâu sắc thầy Nguyễn Trƣờng Duy đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đồ án cũng xảy ra nhiều khó khăn, thiếu sót nhƣng đƣợc sự đôn đốc và góp ý của thầy chúng em đã gặt hái đƣợc nhiều kiến thức và kinh nghiệm. Một lần nữa chúng em xin cảm ơn thầy. Sinh viên thực hiện đồ án Nguyễn Ngọc Thạch Đoàn Quốc Duyệt v
MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................ ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... iv LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ v MỤC LỤC ..................................................................................................................... vi LIỆT KÊ HÌNH VẼ .................................................................................................... vii LIỆT KÊ BẢNG ......................................................................................................... viii TÓM TẮT ..................................................................................................................... ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................................... 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................ 1 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................... 1 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN ...................................................................................... 2 1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................................... 2 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN .................................................................................................... 2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................ 4 2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ................................................... 4 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG .................................................................................. 4 2.2.1 TỔNG QUAN ARDUINO MEGA 2560 ......................................................... 4 2.2.2 GIỚI THIỆU LCD 20x4................................................................................... 5 2.2.3 GIỚI THIỆU MODULE RFID MFRC522 ...................................................... 7 2.2.4 TỔNG QUAN MODULE ESP8266 ................................................................ 9 2.2.5 GIỚI THIỆU MODULE L298 ....................................................................... 11 2.2.6 CẢM BIẾN MƢA. [7] ................................................................................... 14 2.2.7 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ -ĐỘ ẨM. [7] .......................................................... 15 2.2.8 CẢM BIẾN ĐO THỜI GIAN. [7] ................................................................. 16 2.2.9 CẢM BIẾN SIÊU ÂM. [7]............................................................................. 17 vi
2.2.10 GIỚI THIỆU FIREBASE. [8] ...................................................................... 18 2.2.11 GIỚI THIỆU MODULE RELAY (RƠ-LE)................................................. 19 2.3 GIỚI THIỆU CÁC CHUẨN GIAO THỨC: ........................................................ 21 2.3.1 SƠ LƢỢC VỀ GIAO TIẾP USART:[10] ...................................................... 21 2.3.2 SƠ LƢỢC VỀ CHUẨN SPI: ......................................................................... 23 2.3.3 SƠ LƢỢC VỀ CHUẨN I2C:[7] .................................................................... 26 CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ............................................................. 27 3.1 GIỚI THIỆU ......................................................................................................... 27 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG.......................................................... 27 3.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG. ........................................................ 27 3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH............................................................ 30 3.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TOÀN MẠCH ................................................. 37 CHƢƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................... 38 4.1 THI CÔNG HỆ THỐNG: ..................................................................................... 38 4.2 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT. ...................................................................................... 40 4.2.1 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT ARDUINO MEGA 2560. ...................................... 40 4.2.2 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE ................................................................. 50 4.2.3 LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA ESP. .............................................................. 52 4.2.4 LẬP TRÌNH C# TRÊN PHẦN MỀM VISUAL STUDIO. ........................... 53 4.2.5 CHƢƠNG TRÌNH TRÊN ANDROID STUDIO. .......................................... 56 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ............................................... 64 5.1 SẢN PHẨM SAU KHI HOÀN THÀNH: ............................................................ 64 5.1.1 SẢN PHẨM: .................................................................................................. 64 5.1.2 KIẾN THỨC CÓ ĐƢỢC TRONG THIẾT KẾ SẢN PHẨM: ....................... 64 5.2 KẾT QUẢ CHẠY HỆ THỐNG: .......................................................................... 65 5.2.1 QUÁ TRÌNH CHẠY ỨNG DỤNG TRÊN ĐIỆN THOẠI:........................... 65 5.2.2 QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH TRÊN PHẦN CỨNG HỆ THỐNG: ................. 66 5.2.3 QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH TRÊN PHẦN MỀM VISUAL STUDIO: ......... 67 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ......................................... 69 vi
6.1 KẾT LUẬN........................................................................................................... 69 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................................... 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 70 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 71 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ANDROID STUDIO........................................... 71 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VISUAL STUDIO .............................................. 78 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ESP8266 .............................................................. 83 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ARDUINO .......................................................... 89 vi
LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560. ............................................................................. 4 Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4. ....................................................................................... 6 Hình 2-3: Module RFID. .................................................................................................. 7 Hình 2-4: Sơ đồ chân RFID. ............................................................................................ 7 Hình 2-5: Thông số thẻ Tag. ............................................................................................ 9 Hình 2-6: Module NodeMCU 8266. .............................................................................. 10 Hình 2-7: Sơ đồ chân và sơ đồ kết nối. .......................................................................... 11 Hình 2-8: Module L298. ................................................................................................ 12 Hình 2-9: Sơ đồ chân Module L298. ............................................................................. 12 Hình 2-10: Động cơ DC. ................................................................................................ 13 Hình 2- 11: Nút nhấn hành trình. ................................................................................... 14 Hình 2- 12: Nút nhấn 4 chân. ......................................................................................... 14 Hình 2- 13: Cảm biến mƣa. ............................................................................................ 14 Hình 2-14: Cảm biến DHT11. ........................................................................................ 15 Hình 2-15: Sơ đồ chân Realtime. ................................................................................... 16 Hình 2-16: Module Realtime. ........................................................................................ 17 Hình 2-17: Sơ đồ nguyên lý Realtime. ........................................................................... 17 Hình 2- 18: Cảm biến siêu âm........................................................................................ 18 Hình 2- 19: Giao diện FireBase. .................................................................................... 19 Hình 2-20: Module Relay Mức Cao............................................................................... 20 Hình 2- 21: Module Relay mức thấp.............................................................................. 20 Hình 2-22: Khung truyền UART. .................................................................................. 22 Hình 2-23: Sơ đồ truyền SPI giữa 2 thiết bị. .................................................................. 23 Hình 2-24: Truyền SPI nhiều thiết bị. ............................................................................ 24 Hình 2-25: Chế độ cơ bản của SPI. ................................................................................ 25 Hình 2-26: Truyền gửi dữ liệu song công. ..................................................................... 25 Hình 2-27: Sơ đồ truyền I2C. ......................................................................................... 26 Hình 3-1: Sơ đồ khối. ..................................................................................................... 28 Hình 3-2: Sơ đồ nguyên lý nhiệt độ. .............................................................................. 33 Hình 3-3: Cảm biến siêu âm........................................................................................... 33 Hình 3-4: Sơ đồ nguyên lý Realtime. ............................................................................. 34 Hình 3-5: Sơ đồ nguyên lý LCD 20x4. .......................................................................... 35 Hình 3-6: Sơ đồ nguyên lý Relay. .................................................................................. 35 Hình 3-7: Sơ đồ nguyên lý L298. ................................................................................... 36 vii
Hình 3-8: Sơ đồ nguyên lý RFID. .................................................................................. 36 Hình 3-9: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch. .......................................................................... 37 Hình 4-1: Sơ đồ bố trí linh kiện mặt trên. ...................................................................... 39 Hình 4-2: Sơ đồ bố trí linh kiện lớp dƣới. ...................................................................... 40 Hình 4-3: Lƣu đồ chính. ................................................................................................. 41 Hình 4-4: Lƣu đồ điều khiển máy bơm. ......................................................................... 42 Hình 4-5: Lƣu đồ tắm cho heo. ...................................................................................... 43 Hình 4-6: Lƣu đồ điều khiển bật quạt. ........................................................................... 44 Hình 4-7: Lƣu đồ hoạt động dọn vệ sinh. ...................................................................... 45 Hình 4-8: Lƣu đồ điều khiển bật đèn. ............................................................................ 46 Hình 4-9: Lƣu đồ điều khiển mái hiên. ......................................................................... 47 Hình 4-10: Lƣu đồ điều khiển cho ăn. ........................................................................... 48 Hình 4-11: Lƣu đồ cho uống. ......................................................................................... 49 Hình 4-12: Lƣu đồ gửi thông tin giữa ESP và Arduino. ................................................ 50 Hình 4-13: Giao diện phần mềm Arduino. .................................................................... 50 Hình 4-14: Cài đặt Arduino bƣớc 2. .............................................................................. 51 Hình 4-15: Cài đặt Arduino bƣớc 3. .............................................................................. 52 Hình 4-16: Cài đặt Arduino bƣớc 5. .............................................................................. 52 Hình 4-17: Lƣu đồ hoạt động của ESP. ........................................................................ 53 Hình 4-18: Giao diện phần mềm Visual Studio. ............................................................ 54 Hình 4-19: Tải và chạy file.exe ...................................................................................... 55 Hình 4-20: Cài đặt Visual Studio. .................................................................................. 55 Hình 4- 21: Cài đặt Visual Studio bƣớc 3. ..................................................................... 56 Hình 4-22: Cài đặt Android Studio bƣớc 1. ................................................................... 57 Hình 4-23: Cài đặt Android Studio bƣớc 2. ................................................................... 57 Hình 4-24: Cài đặt Visual Studio bƣớc 3. ...................................................................... 58 Hình 4-25: Cài đặt Android Studio bƣớc 4. ................................................................... 58 Hình 4-26: Cài đặt Visual Studio bƣớc5 . ...................................................................... 59 Hình 4-27: Tạo project mớit rong Android. ................................................................... 59 Hình 4-28: Tạo project mới trong Android. ................................................................... 60 Hình 4-29: Chọn màn hình. ............................................................................................ 61 Hình 4-30: Chọn phiên bản Android.............................................................................. 61 Hình 4-31: Đặt tên cho màn hình. .................................................................................. 62 Hình 4-32: Chọn thiết bị để nạp chƣơng trình. .............................................................. 62 Hình 5-1: Sản phẩm thi công. ........................................................................................ 64 Hình 5-2: Giao diện App Chính. .................................................................................... 65 Hình 5-3: Giao diện web FireBase. ................................................................................ 66 vii
Hình 5-4: Bảng điều khiển hoạt động. ........................................................................... 67 Hình 5-5: Màn hình LCD 20x4 hiển thị. ........................................................................ 67 Hình 5-6: Bảng làm việc khi nết nối Arduino. ............................................................... 68 vii
LIỆT KÊ BẢNG Bảng 2-1: Chức năng của các chân màn hình LCD 20x4 ................................................ 6 Bảng 2-2: Bảng tần số hoạt động. .................................................................................... 8 Bảng 4-1: Danh sách linh kiện. ...................................................................................... 38 viii
TÓM TẮT Ngày nay công nghệ trở nên hiện đại, xu hƣớng mọi thứ điều sẽ đƣợc kết nối và điều khiển thông qua mạng không dây wifi (Wireless Fidelity) và điều khiển các thiết bị theo tự động hóa. Với ý tƣởng giải quyết những bất cập của điều khiển tự động, nhóm chúng em xin đƣa ra đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Hệ Thống Và Quản Lý Trang Trại Heo. Hệ thống có khả năng gửi nhận thông tin, lƣu thông tin vào thẻ Tag RFID, nhận lệnh từ điện thoại, cảm biến và thời gian để điều khiển các thiết bị trong mô hình trang trại heo nhƣ đèn, quạt, dọn vệ sinh, tắm cho heo, cho ăn và có thể giám sát các hoạt động trên web FireBase. Với đề tài này, nhóm hi vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể mở rộng, phát triển nữa. Nếu đƣợc điều chỉnh tốt, ý tƣởng này kết hợp với mô hình trang trại heo thực tế với quy mô lớn sẽ trở thành một hệ thống lớn đáp ứng nhu cầu điều khiển, quản lý tất cả các thiết bị trong trang trại heo một cách hiện đại, nâng cao đời sống tiện ích trong chăn nuôi. ix
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên nhu cầu về trao đổi thông tin giải trí, nhu cầu về điều khiển các thiết bị từ xa ngày càng cao. Và những hệ thống dây cáp phức tạp lại không thể đáp ứng nhu cầu này. Vì vậy công nghệ không dây đã ra đời và phát triển mạnh mẽ, tạo rất nhiều thuận lợi cho con ngƣời trong đời sống hằng ngày. Hiện nay, việc đƣa máy móc, công nghệ hiện đại vào sản suất nông nghiệp trên thế giới rất phổ biến, đặt biệt là các nƣớc phát triển Tuy nhiên, so với thế giới ngành nông nghiệp nƣớc 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 lƣợng kém. Chính vì vậy, nhằm góp phần đƣa công nghệ kĩ thuật áp dụng vào chăn nuôi trong nƣớc nhiều hơn, ứng dụng đƣợc thực tế hơn nên nhóm đã quyết định làm đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ QUẢN LÝ TRANG TRẠI HEO. Ở những đề tài trƣớc chỉ dừng lại ở việc quản lí vật nuôi nhờ vào RFID mà chƣa kết hợp đƣợc việc quản lí và chăn nuôi. Đối với đề tài này, nhóm sẽ kết hợp giữa quản lí và chăn nuôi, đồng thời sử dụng điện thoại để quản lí từ xa, từ đó có thể xử lý các trục trặc, sự cố. 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế, thi công đƣợc mô hình quản lí trang trại nuôi heo gồm các mục tiêu cụ thể:  Thiết kế, thi công đƣợc phần cứng của mạch điều khiển.  Viết đƣợc phần mềm điều khiển arduino mega 2560, điều khiển hệ thống cho ăn, uống tự động, điều khiển đƣợc hệ thống tắm, dọn vệ sinh tự động, điều khiển đƣợc hệ thống làm mát tự động cho heo, mái che cho chuồng trại.  Viết đƣợc phần mềm giao tiếp giữa arduino mega 2560 và máy tính, điện thoại.  Viết đƣợc phần mềm C# quản lí thông tin của heo.  Viết đƣợc ứng dụng android nhận thông tin và cảnh báo của trang trại heo. 1 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN  Nội dung 1: Giao tiếp Module ESP-12 8266 với Arduino Mega 2560.  Nội dung 2: Lƣu thông tin trên thẻ Tag của Module RFID, thiết lập giao diện C# trên Visual Studio.  Nội dung 3: Điều khiển các thiết bị theo cảm biến và thời gian thực.  Nội dung 4: Thiết kế và lập trình ứng dụng trên Android Studio và điều khiển thiết bị qua điện thoại.  Nội dung 5: Hiển thị thông tin trên web FireBase.  Nội dung 6: Thiết kế mô hình sản phẩm.  Nội dung 7: Đánh giá kết quả thực hiện. 1.4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI  Sử dụng vi điều khiển arduino mega 2560 để điều khiển.  Chỉ thiết kế mô hình giám sát nhỏ trong trang trại nuôi heo.  Chỉ sử dụng động cơ DC để điều khiển mái che, để mô phỏng mô hình trang trại.  Chỉ sử dụng động cơ bƣớc, đông cơ DC để điều khiển hệ thống cho ăn, uống tự động phù hợp mô hình nhỏ.  Chỉ có thể giám sát trang trại bằng thời gian thực, điện thoại thông qua phần mềm Android Studio.  Chỉ sử dụng điều khiển các hệ thống cho ăn, uống, dọn vệ sinh, tắm rửa, làm mát và mái che một cách tự động cho trang trại quy mô nhỏ, số lƣợng 5 con. 1.5 BỐ CỤC ĐỒ ÁN  Chƣơng 1: Tổng Quan.  Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết.  Chƣơng 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống.  Chƣơng 4: Thi Công Hệ Thống.  Chƣơng 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá.  Chƣơng 6: Kết Luận và Hƣớng Phát Triển. Chƣơng 1: Tổng Quan. 2 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN Chƣơng này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chƣơng 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức. Chƣơng 3: Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống. Tính toán thiết kế, đƣa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống. Chƣơng 4: Thiết Kế Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lƣu đồ, đƣa ra giải thuật và chƣơng trình. Chƣơng 5: Kết Quả, Nhận Xét, Đánh Giá. Đƣa ra kết quả đạt đƣợc sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đƣa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chƣơng 6: Kết Luận và Hƣớng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chƣa làm, đồng thời nếu ra hƣớng phát triển cho hệ thống. 3 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Mạch đƣợc điều khiển bởi Module Arduino Mega 2560 đóng vai trò điều khiển trung tâm, Arduino điều khiển tiếp nhận giao tiếp với các module khác trong đề tài nhƣ: Module RFID MFRC522, WifiEsp V1, Cảm biến mƣa, Cảm biến siêu âm, Cảm biến cân nặng, Module L298, Động cơ DC, LCD 20x4, Cảm biến nhiệt độ. Sự kết hợp của các thiết bị sẽ tạo nên một hệ thống quản lý heo một cách tốt nhất, hiện đại hơn. 2.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.2.1 TỔNG QUAN ARDUINO MEGA 2560 a. Giới thiệu Board Arduino Mega. [7] Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560. Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trƣớc giờ vì không sử dụng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sử dụng ATmega16U2 lập trình nhƣ là một công cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB. Ngoài ra, Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lƣợng chân và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên các bạn vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chƣơng trình lập trình cho Arduino Uno R3. Hình 2-1: Board Arduino Mega 2560. b. Thông số kỹ thuật: 4 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Vi điều khiển chính: ATmega2560.  IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.  Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt. Nếu bạn cắm 12V thì IC. ổn áp rất dễ chết và gây hƣ hỏng mạch).  Số chân Digital : 54 (có 15 chân PWM).  Số chân Analog: 16.  Giao tiếp UART: 4 bộ UART.  Giao tiếp SPI: 1 bộ (chân 50 đến 53) dùng với thƣ viện SPI của Arduino.  Giao tiếp I2C: 1 bộ.  Ngắt ngoài: 6 chân.  Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader.  SRAM: 8 KB.  EEPROM: 4 KB.  Xung clock: 16 MHz. 2.2.2 GIỚI THIỆU LCD 20x4 a. Giới thiệu về màn hình LCD 20x4. [4] Ở các phần giao tiếp với led 7 đoạn có hạn chế vì chỉ hiển thị đƣợc các số từ 0 đến 9 hoặc số hex từ 0 đến F – không thể nào hiển thị đƣợc các thông tin kí tự khác nhƣng chúng sẽ đƣợc hiển thị đầy đủ trên LCD có rất nhiều dạng phân biệt theo kích thƣớc từ vài kí tự đến hàng chục kí tự từ 1 hàng đến vài chục hàng vì vậy để cho thuận tiện cho việc hiển thị nên chúng ta sử dụng LCD. Ở đây chúng ta sử dụng LCD 20x4 có nghĩa là có 4 hàng, mỗi hàng có 20 kí tự. Màn hình LCD 20x4 sử dụng IC Driver HD44780. Hỗ trợ giao tiếp dữ liệu 4bits và 8bit có khả năng hiển thị 4 dòng mỗi dòng 20 ký tự màn hình có độ bền cao màn hình LCD 20x4 bao gồm bộ điểu khiển và các vùng nhớ. b. Cấu tạo màn hình LCD 20x4 Đƣợc cấu tạo gồm 14 chân: Các chân cấp nguồn Chân số 1 là chân nối mass(0V), chân thứ 2 là chân VDD nối với nguồn 5V. Chân thứ 3 thƣờng đƣợc nối với contrast thƣờng nối với biến trở. Các chân điều khiển chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh ghi Chân RW dùng để quá trình đọc và ghi Chân E là chân cho phép 5 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT các chân dữ liệu D7-D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao đổi giữa thiết bị và LCD. Hình 2-2: Màn hình LCD 20x4. c. Chức năng và thông số hoạt động của LCD 20x4 Bảng 2-1: Chức năng của các chân màn hình LCD 20x4 STT TÊN CẤU CHỨC NĂNG CHÂN HÌNH 1 VSS Power GND 2 VDD Power +5V 3 VO analog Contrast Control 4 RS Input RS=0 chọn thanh ghi lệnh RS=1chọn thanh ghi giữ liệu 5 RW Input RW=0 thanh ghi viết RW=1 thanh ghi đọc 6 E Input Cho phép 7 D0 8 D1 9 D2 Chân truyền dữ liệu 10 D3 I/0 6 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 D4 12 D5 13 D6 14 D7 Các thông số hoạt động và giới hạn: - Có 3 vùng nhớ nội bộ: Bộ nhớ DDRAM Bộ nhớ phát ký tự ROM- CGROM bộ nhớ phát ký tự RAM-CGRAM - Khả năng hiển thị 20 ký tự mỗi hàng gồm 4 dòng. - Giao tiếp 4bits hoặc 8bits. 2.2.3 GIỚI THIỆU MODULE RFID MFRC522 a. Tổng quan về Module MFRC522 [7] Module RFID MFRC522 với mức giá rẻ và thiết kế nhỏ gọn module này là sự lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng về đọc ghi thẻ RFID.Module MFRC522 đƣợc sử dụng trong đồ án với mục đích kiểm soát đóng mở cửa bằng giao thức giữa thẻ Tag và Module MFRC522, đƣợc kết nối ới Arduino UNO. Thẻ Tag giao tiếp với Module MFRC522 đƣợc chấp nhận (là thẻ đúng), Module sẽ chuyển thông tin sang Arduino xử lý thực hiện tác vụ yêu cầu đã lập trình sẵn (ở đây là đóng mở cửa). Đầu đọc MFRC522 sử dụng IC MFRC522 của Philip dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ NFC tần số 13.56 MHZ. Hình 2-3: Module RFID. 7 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH Hình 2-4: Sơ đồ chân RFID.
CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT b. Chức năng chân và thông số kỹ thuật Tần số hoạt động: Tần số hoạt động là tần số điện từ mà thẻ tag dùng để giao tiếp hoặc thu đƣợc năng lƣợng. Phổ điện từ mà RFID thƣờng hoạt động là tần số thấp (LF), tần số cao (HF), siêu cao tần (UHF) và vi sóng (Microwave). Vì hệ thống RFID truyền đi bằng sóng điện từ, chúng cũng đƣợc điều chỉnh nhƣ thiết bị radio. Hệ thống RFID không đƣợc gây cản trở các thiết bị khác, bảo vệ các ứng dụng nhƣ radio cho các dịch vụ khẩn cấp hoặc truyền hình. Bảng 2-2: Bảng tần số hoạt động. Tên Khoảng tần số Tần số ISM LF 30300 kHz < 135 kHz HF 330 MHz 6.78 MHz, 13.56 MHz, 27.125 MHz, 40.680 MHz UHF 300 MHz-3 GHz 433.920 MHz, 869 MHz, 915 MHz Vi sóng > 3 GHz 2.45 Hz, 5.8 GHz, 24.125 GHz (Microwave) Chức năng chân: - SDA (CS): Chân lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (kích hoạt mức thấp). - SCK: Chân xung trong chế độ SPI. - MOSI (SDI): Master data out - slave in trong chế độ giao tiếp SPI. - MISO (SDO): Master data in – slave out trong chế độ giao tiếp SPI. 8 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH