Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----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
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----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.
Tuần/Ngày Nội Dung
Xác nhận
GVHD
1
(19-25/3)
- Gặp GVHD để phổ biến quy định: thực hiện
chọn đề tài, tên đề tài, thời gian làm việc.
- Duyệt đề tài.
- Viết đề cương cho đề tài.
2
(26/3-1/4)
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về web.
- Tìm hiểu các cảm biến sử dụng trong đề tài.
- Tìm hiểu về cách thức lập trình thiết kế Web
Server.
3
(2/4-8/4)
- Thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng.
- Tính toán lựa chọn linh kiện cho từng khối.
4
(9/4-15/4)
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý và giải thích hoạt
động của mạch.
5
(16/4-22/4)
- Viết chương trình.
- Thi công mạch, xây dựng mô hình.
- Thiết kế Web Server.
6
(23/4-29/4)

7
(30/4-6/5)
8
(7/5-13/5)
- Thiết kế WebServer.
9
(14/5-20/5)
- Kiểm tra, hoàn thiện mô hình, chạy thử và
sửa lỗi.
- Viết báo cáo.
10
(21/5-27/5)
- Hoàn thiện mô hình, chạy thử và sửa lỗi.
- Viết báo cáo.
11
(28/5-3/6)
- Hoàn thiện, chỉnh sửa báo cáo gửi cho
GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước khi
in báo cáo.
12
(4/6-10/6)
Nộp quyển báo cáo và làm Slide báo cáo.
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 I2
C ...........................................................................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 I2
C..............................................................................................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 o
C...................................................................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
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
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

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.

 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

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

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 30-32o
C; 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).

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 38-40o
C. 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

 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

 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

 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

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,...

Hình 2.6: Một số loại board Arduino phổ biến
2.4 TỔNG QUAN VỀ IOT
Hình 2.7: Mô hình sơ đồ IOT
IoTs (Internet of Things) là thuật ngữ dùng để chỉ các đối tượng có thể được
nhận biết cũng như chỉ sự tồn tại của chúng trong một kiến trúc mang tính kết nối.
Cụm từ này được đưa ra bởi Kevin Ashton vào năm 1999. Ông là một nhà khoa học
đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn
cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như

một số loại cảm biến khác. IoT sau đó cũng được dùng nhiều trong các ấn phẩm đến
từ các hãng và nhà phân tích. Điểm quan trọng của IoT đó là các đối tượng phải có
thể được nhận biết và định dạng. Nếu mọi đối tượng, kể cả con người, được "đánh
dấu" để phân biệt bản thân đối tượng đó với những thứ xung quanh thì chúng ta có
thể hoàn toàn quản lý được nó thông qua máy tính. Việc đánh dấu có thể được thực
hiện thông qua nhiều công nghệ, chẳng hạn như RFID, NFC, mã vạch, mã QR,
watermark kỹ thuật số... Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wifi, mạng viễn thông
băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại... Ngoài những kĩ thuật nói
trên, nếu nhìn từ thế giới web, chúng ta có thể sử dụng các địa chỉ độc nhất để xác
định từng vật, chẳng hạn như địa chỉ IP. Mỗi thiết bị sẽ có một IP riêng biệt không
nhầm lẫn. Sự xuất hiện của IPv6 với không gian địa chỉ vô cùng rộng lớn sẽ giúp
mọi thứ dễ dàng kết nối vào Internet cũng như kết nối với nhau.
Một trong những vấn đề đối với IoT đó là khả năng tạo ra một ứng dụng IoT
nhanh chóng. Để khắc phục hiện nay nhiều hãng , công ty tổ chức trên thế giới đang
nghiên cứu các nền tảng giúp xây dựng nhanh ứng dụng dành cho IoT.
2.5 TỔNG QUAN VỀ WEB
World Wide Web (www), gọi tắt là web, là một không gian thông tin toàn cầu
mà mọi người có thể truy nhập qua các máy tính nối với mạng Internet. Các tài liệu
trên web được lưu trữ trong một hệ thống siêu văn bản đặt tại các máy Webserver
nối mạng Internet. Người dùng phải sử dụng một chương trình gọi là trình duyệt
web để xem các siêu văn bản này. Chương trình này sẽ nhận thông tin tại ô địa chỉ
URL do người sử dụng yêu cầu, sau đó trình duyệt sẽ tự động gửi thông tin đến
máy webserver và hiển thị trên màn hình máy tính của người xem.
Người dùng có thể theo các liên kết siêu văn bản trên mỗi trang web để nối
với các tài liệu khác hoặc gửi thông tin phản hồi lên máy chủ trong một quá trình
tương tác. Hoạt động truy tìm thông tin theo các siêu liên kết thường được gọi là
duyệt web. Quá trình này cho phép người dùng có thể lướt các trang web để lấy
thông tin. Tuy nhiên độ chính xác và chứng thực của thông tin tùy thuộc vào uy tín
của các website đưa ra thông tin đó.
Đặc điểm tiện lợi của web: Thông tin dễ dàng cập nhật, thay đổi, khách hàng
có thể xem thông tin ngay tức khắc, ở bất kì đâu, tiết kiệm chi phí in ấn, gửi bưu

kiện, fax, thông tin không giới hạn và không giới hạn khu vực sử dụng.
Về cơ bản các website được vận hành nhờ 3 thành phần: tên miền, website và
web server. Trong đó tên miền đóng vai trò là địa chỉ website. Website là hệ thống
file nguồn chứa file khởi chạy cho website, các file chứa nội dung của website như
hình ảnh, văn bản, âm thanh. Ngoài ra còn là những file điều khiển lưu trữ - trích
xuất dữ liệu từ CSDL, điều khiển cho webserver nhận và phản hồi yêu cầu của
người dùng thông qua trình duyệt, … Còn thành phần thứ 3 webserver chính là nơi
lưu trữ cho CSDL và hệ thống file nguồn nêu trên.
2.6 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
2.6.1 CHUẨN GIAO TIẾP UART
UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver- Transmitter có nghĩa
là truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ. UART chuyển đổi giữa dữ liệu nối tiếp và
song song. Một chiều, UART chuyển đổi dữ liệu song song bus hệ thống ra dữ liệu
nối tiếp để truyền đi. Một chiều khác, UART chuyển đổi dữ liệu nhận được dạng dữ
liệu nối tiếp thành dạng dữ liệu song song cho CPU có thể đọc và bus hệ thống. Để
truyền được dữ liệu thì cả bên phát và bên nhận phải tự tạo xung clock có cùng tần
số và thường được gọi là tốc độ baud, ví dụ như 2400 baud, 4800 baud, 9600
baud…
UART của PC hỗ trợ cả hai kiểu giao tiếp là giao tiếp đồng thời và giao tiếp
không đồng thời. Giao tiếp đồng thời tức là UART có thể gửi và nhận dữ liệu vào
cùng một thời điểm. Còn giao tiếp không đồng thời (không kép) là chỉ có một thiết
bị có thể chuyển dữ liệu vào một thời điểm, với tín hiệu điều khiển hoặc mã sẽ
quyết định bên nào có thể truyền dữ liệu. Giao tiếp không đồng thời được thực hiện
khi mà cả 2 chiều chia sẻ một đường dẫn hoặc nếu có 2 đường nhưng cả 2 thiết bị
chỉ giao tiếp qua một đường ở cùng một thời điểm.
Thêm vào đường dữ liệu, UART hỗ trợ bắt tay chuẩn RS232 và tín hiệu điều
khiển như RTS, CTS, DTR, DCR, RT và CD.

Hình 2.8: Giao tiếp UART
Để giao tiếp giữa 2 thiết bị thông qua chuẩn giao tiếp UART, ta tiến hành nối
dây Tx (chân gửi tín hiệu) của bên phát với chân Rx (chân nhận tín hiệu) của bên
thu và ngược lại nối chân Rx (chân nhận tín hiệu) của bên phát với chân Tx (chân
gửi tín hiệu) của bên thu. Cách nối dây này được gọi là nối chéo dây. Bên cạnh đó,
cần phải nối chung GND cho cả 2 bên nhận và phát với nhau và muốn truyền nhận
được, 2 bên phải có cùng tốc độ baud.
2.6.2 CHUẨN GIAO TIẾP I2
C
I2
C là một chuẩn truyền theo mô hình chủ - tớ. Một thiết bị chủ có thể giao
tiếp với nhiều thiết bị tớ. Muốn giao tiếp với thiết bị nào, thiết bị chủ phải gửi đúng
địa chỉ để kích hoạt thiết bị đó rồi mới được phép ghi hoặc đọc dữ liệu.
Hình 2.9: Giao tiếp I2
C
Một giao tiếp I2
C gồm có 2 dây: Serial Data (SDA) và Serial Clock (SCL).
SDA là đường truyền dữ liệu 2 hướng, còn SCL là đường truyền xung đồng hồ và
chỉ theo một hướng. Như hình vẽ trên, khi một thiết bị ngoại vi kết nối vào đường
I2
C thì chân SDA của nó sẽ nối với dây SDA của bus, chân SCL sẽ nối với dây
SCL.
Mỗi dây SDA hay SCL đều được nối với điện áp dương của nguồn cấp thông
qua một dây điện trở kéo lên. Sự cần thiết của điện trở kéo này là vì chân giao tiếp
I2
C của các thiết bị ngoại vi thường là cực máng hở. Giá trị của các điện trở này
khác nhau tùy vào từng thiết bị và chuẩn giao tiếp, thường dao động trong khoảng
1k đến 4.7k.

Như hình trên, ta thấy có rất nhiều thiết bị cùng được nối vào một bus I2
C, tuy
nhiên sẽ không xảy ra chuyện nhầm lẫn giữa các thiết bị, bởi mỗi thiết bị sẽ được
nhận ra bởi một địa chỉ duy nhất với một quan hệ chủ tớ tồn tại trong suốt thời gian
kết nối. Mỗi thiết bị có thể hoạt động như là thiết bị nhận hoặc truyền dữ liệu hay có
thể vừa truyền vừa nhận. Hoạt động truyền hay nhận còn tùy thuộc vào việc thiết bị
đó là chủ (master) hay tớ (slave). Một thiết bị hay một IC khi kết nối với bus I2
C,
ngoài một địa chỉ duy nhất để phân biệt thì nó còn được cấu hình là thiết bị chủ hay
tớ.
2.6.3 CHUẨN GIAO TIẾP ONE-WIRE
Chuẩn giao tiếp 1 dây (1 wire) do hang Dallas giới thiệu. Trong giao tiếp này
chỉ cần 1 dây để truyền tính hiệu và làm nguồn nuôi (nếu không tín dây mass). Là
chuẩn giao tiếp không đồng bộ và bán song công (half-duplex). Trong giao tiếp này
tuân theo mối quan hệ chủ tớ một cách chặt chẽ. Trên một bus có thể gắn 1 hoặc
nhiều thiết bị slave nhưng chỉ có 1 master có thể kết nối đến bus này. Bus dữ liệu
khi ở trạng thái rãnh (khi không có dữ liệu trên đường truyền) phải ở mức cao do
vậy bus dữ liệu phải được kéo lên nguồn thông qua 1 điện trở. Giá trị điện trở này
có thể tham khảo trong datasheet của thiết bị/các thiết bị slave.
Hình 2.10: Giao tiếp One-Wire
Để giao tiếp được với vi điều khiển, tín hiệu trên bus 1 wire chia thành các khe
thời gian 60 µs. Một bit dữ liệu truyền trên bus dựa trên khe thời gian (time slots).
Các thiết bị slave khác nhau cho phép có thời gian quy định khác nhau. Nhưng quan
trọng nhất trong chuẩn giao tiếp này là cần chính xác về thời gian. Vì vậy để tối ưu
đường truyền thì cần một bộ định thời để delay chính xác nhất.

Hình 2.11: Giao tiếp One-Wire
Bốn thao tác hoạt động cơ bản của bus 1 wire là Reset/Presence, gửi bit 0, và
đọc bit cụ thể là:
 Write 1 (gửi bit 1): Master kéo xuống 0 một khoảng A (us) rồi về mức 1
khoảng B(us).
 Write 0 (gửi bit 0): Master kéo xuống 0 khoảng C (us) rồi thả về mức 1
khoảng D.
 Read (đọc một bit): Master kéo xuống 0 một khoảng A rồi trả về 1 delay
khoảng E rồi đọc giá trị slave gửi về delay F(us).
 Restart: Master kéo xuống 0 một khoảng H rồi thả về mức 1 sau đó cấu hình
Master là chân in delay I (us) rồi đọc giá trị slave trả về. Nếu bằng 0 thì cho
phép giao tiếp, nếu bằng 1 thì đường truyền lỗi hoặc slave đang bận.

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 GIỚI THIỆU
Đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU
KHIỂN MÔ HÌNH TRỒNG NẤM RƠM” bao gồm:
 Hệ thống chính là điều khiển nhiệt độ độ ẩm của mô hình trồng nấm rơm qua
nút nhấn gắn trên mô hình. Sau đó, dữ liệu cảm biến, trạng thái hoạt động của
các thiết bị sẽ hiển thị trên màn hình LCD trên mô hình đồng thời sẽ được gửi
lên Internet. Hệ thống có 3 chế độ hoạt động là NUÔI TƠ, QUẢ THỂ và
TAY. Ở 2 chế độ NUÔI TƠ và QUẢ THỂ hệ thống sẽ hoạt động tự động dựa
trên thông số được cài đặt mặc định (người dùng không thay đổi được) tương
ứng với 2 quá trình phát triển của nấm rơm là: phát triển sợi nấm t = 32o
C, Ao
=95% và hình thành quả thể t = 30o
C, Ao
= 85%. Mặt khác ở chế độ TAY
người dùng có thể tự do thiết lập nhiệt độ độ ẩm cho mô hình tùy ý.
 Hệ thống mở rộng bao gồm: Hệ thống điều khiển mô hình từ xa thông qua
Internet, hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị, dữ liệu cảm biến và cho
phép người dùng chọn các chế độ NUÔI TƠ, QUẢ THỂ hoặc TAY. Khi
chuyển chế độ hoạt động trên web thông qua Internet thì phần cứng sẽ chuyển
đổi chế độ hoạt động theo, đồng thời thay đổi dữ liệu hiển thị trên màn hình
LCD của mô hình. Bên cạnh đó nếu mô hình đang hoạt động theo lệnh người
dùng thông qua Internet mà gặp sự cố về mạng thì hệ thống sẽ tự động thiết
lập thông số theo chế độ hoạt động tự động gần nhất và gửi tin nhắn SMS về
cho người dùng.
 Hệ thống có hệ thống cảnh báo nhiệt độ, gửi tin nhắn khi khi gặp sự cố và có
thể điều khiển bằng tin nhắn, tra cứu thông tin hệ thống bằng tin nhắn. Ngoài
ra hệ thống còn có khả năng bảo vệ lại mạch khi tắt hét các thiết bị khi gặp sự
cố hoặc chuyển về chế độ tự động khi mất mạng tránh các trường hợp không
mong muốn xảy ra.

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
3.2.1 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống
Hình thực tế của các khối trong sơ đồ hệ thống được kết nối với nhau:
Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống thiết bị thực tế

Chức năng từng khối:
 Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn bộ hoạt động của hệ thống bao gồm:
khối xử lý trung tâm, khối giao tiếp wifi, khối điều khiển trực tiếp và hiển thị,
khối cảm biến, khối relay và khối chấp hành.
 Khối xử lý trung tâm: Thu thập dữ liệu từ cảm biến, khối điều khiển trực tiếp
và hiển thị, khối giao tiếp wifi sau đó xử lý và điều khiển khối điều khiển trực
tiếp và hiển thị, khối relay.
 Khối giao tiếp wifi: Để giao tiếp giữa khối điều khiển trung tâm và server,
đây là khối trung gian để nhận và gửi dữ liệu điều khiển từ web điều khiển các
thiết bị trong mô hình.
 Khối webserver: Xây dựng giao diện web để hiển thị, lưu trữ dữ liệu, đồng
thời cho phép người dùng thao tác, điều khiển gián tiếp hệ thống thông qua
wifi.
 Khối điều khiển trực tiếp và hiển thị: Cho phép người dùng quan sát theo
dõi các thông số môi trường, thao tác điều khiển trực tiếp mô hình.
 Khối cảm biến: Bao gồm các cảm biến có nhiệm vụ thu thập nhiệt độ độ ẩm
của môi trường trong mô hình gửi cho khối xử lý trung tâm để dựa vào đó để
điều khiển giám sát môi trường của mô hình.
 Khối relay: Đóng ngắt tiếp điểm theo sự điều khiển của ngõ ra Arduino Nano
để điều khiển thiết bị. Cách li giữa mạch công suất và mạch điều khiển.
 Khối chấp hành: Gồm các thiết bị nhận điều khiển của khối xử lý trung tâm
thông qua khối relay để điều chỉnh các thông số của môi trường trong mô
hình.
3.2.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH
 Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm: Được xem là phần quan trọng nhất của hệ thống. Khối
có chức năng tiếp nhận xử lý mọi tín hiệu ngõ vào thu được từ các cảm biến, các tín
hiệu điều khiển và truyền nhận dữ liệu từ web để xử lý điều khiển thiết bị của khối
chấp hành thông qua khối relay và đưa ra khối điều khiển trực tiếp và hiển thị để
người dùng theo dõi. Toàn bộ hoạt động điều khiển của hệ thống được thông qua

khối xử lý trung tâm này.
Với các yêu cầu trên, hiện nay có rất nhiều sự lựa chọn ở nhiều phân khúc
khác nhau như các dòng PLC của Siemens, Panasonic, … hay các dòng vi điều
khiển họ Pic, các dòng vi điều khiển ARM, các dòng kit Arduino, … Tuy nhiên với
yêu cầu tiện dụng dễ sử dụng, sức mạnh vừa đủ cho các tác vụ xử lý cơ bản và giá
cả hợp lý nhóm quyết định sử dụng Arduino Nano cho khối xử lý trung tâm.
Vì Arduino Nano sử dụng chip ATmega328 (họ 8bit). Nó có 8 chân analog
I/O và 14 chân Digital I/O, một thạch anh dao động 16MHz, kết nối USB, một jack
cắm điện, bộ nhớ flash 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB. Nó chứa tất cả mọi thứ
cần thiết để tạo thành khối xử lý trung tâm với đầy đủ các port.
Hình 3.3: Khối xử lý trung tâm sử dụng Arduino Nano
Các thông số kỹ thuật của Arduino Nano:
 Điện áp hoạt động: 5V –DC.
 Điện áp vào giới hạn: 6-20V –DC.
 Dòng điện tối đa trên mỗi I/O: 40mA.
 Dòng tối đa (3.3V): 50mA.
 Dòng tối đa (5V): 500mA.

 Khối giao tiếp Wifi
Yêu cầu khối giao tiếp Wifi: Bản thân Arduino Nano không được hỗ trợ kết
nối mạng cũng như giao tiếp mạng. Vì vậy yêu cầu đặt ra là phải có một khối trung
gian để giúp Arduino Nano có thể giao tiếp được với Internet, làm cầu nối để nhận
dữ liệu từ khối xử lý trung tâm đưa lên website và ngược lại từ website đưa về
Arduino Nano.
Từ đó nhận thấy hiện nay mạch Wifi ESP8266 rất phổ biến và được ứng dụng
rộng rãi, bản thân dòng này có rất nhiều phiên bản từ ESP8266 V1 đến ESP8266
V12, các dòng ESP8266 tích hợp hẳn vào board Arduino, ESP8266 NODE MCU.
Ở đây nhóm sử dụng ESP8266 NODE MCU vì đây là dòng sản phẩm có kích thước
nhỏ gọn, dễ dàng sử dụng, giá rẻ, có cổng micro USB để nạp chương trình và cấp
nguồn nên không cần mạch nạp trung gian.
Hình 3.4: ESP8266 NODEMCU
ESP8266 là dạng vi điều khiển tích hợp Wifi (Wifi SoC) được phát triển bởi
Espressif Systems, một nhà sản xuất Trung Quốc. Với vi điều khiển và Wifi tích
hợp, ESP8266 cho phép lập trình viên có thể thực hiện vô số tác vụ TCP/IP đơn
giản để thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau, đặt biệt là ứng dụng IOT. Tuy
nhiên, vào thời điểm ra mắt năm 2014, hầu như chỉ có tài liệu bằng tiếng Trung
Quốc nên ESP8266 chưa được phổ biến như hiện nay.
Module ESP-12 kết hợp với firmware ESP8266 trên Arduino và thiết kế phần
cứng giao tiếp tiêu chuẩn đã tạo nên NodeMCU, loại kit phát triển ESP8266 phổ
biến nhất trong thời điểm hiện tại. Với cách sử dụng kết nối dễ dàng, có thể lập
trình, nạp chương trình trực tiếp trên phần mềm Arduino, đồng thời tương thích với
các bộ thư viện Arduino có sẵn, NodeMCU là sự lựa chọn hàng đầu.

NODEMCU có khả năng như một modem wifi:
 Có thể quét và kết nối đến một mạng wifi bất kỳ (Wifi Client) để thực hiện
các tác vụ như lưu trữ, truy cập dữ liệu từ server.
 Tạo điểm truy cập wifi (Wifi Access Point) cho phép các thiết bị khác kết nối,
giao tiếp và điều khiển.
 Là một server để xử lý dữ liệu từ các thiết bị sử dụng Internet khác.
Các thông số kỹ thuật của NODEMCU ESP8266:
 IC chính: ESP8266 wifi SoC, phiên bản firmware: NodeMCU Lua
 Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.
 GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU.
 Cấp nguồn: 5V-DC MicroUSB hoặc Vin.
 GPIO giao tiếp mức 3.3VDC, tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.
 Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.
Cách thức giao tiếp của NODEMCU và Arduino:
Dây TX Arduino sẽ được nối với RX của NODEMCU và ngược lại, RX của
Arduino sẽ được nới với TX của NODEMCU, và các chân GND của Arduino và
NODEMCU phải được nối với nhau.
Khi có tín hiệu được gửi từ Arduino thông qua chân TX0 trên Arduino, dữ liệu
này sẽ được đưa vào chân RX của NODEMCU để lưu trữ và xử lý, ngược lại khi có
tín hiệu gửi từ chân TX của NODEMCU thì dữ liệu gửi đi này sẽ được đưa vào
chân RX0 của Arduino để lưu trữ và xử lý, quá trình truyền nhận dữ liệu này sẽ
diễn ra liên tục.
Trong mô hình Arduino và NODEMCU sử dụng nguồn 7V và được cấp nguồn
vào các chân Vin để đảm bảo tính ổn địch của hệ thống.
Cách nối dây cho NODEMCU vào Arduino Nano:

Hình 3.5: Sơ đồ nối dây giữa Arduino Nano và NODEMCU
 Khối webserver
Yêu cầu khối webserver: Đây là khối hoạt động song song, độc lập với khối
xử lý trung tâm. Nó có nhiệm vụ theo dõi hoạt động của khu vườn và điều khiển
khu vườn.
Để lập trình được một Webserver thì có rất nhiều sự lựa chọn như làm một
Web server cục bộ như mạng LAN, Webserver trực tuyến sử dụng mạng Internet. Ở
đề tài này, nhóm sử dụng 000webhost là một công ty cung cấp web hosting miễn
phí với 10 năm dẫn đầu trong ngành.
000webhost.com với ý nghĩa là chúng ta chỉ mất $0.00 cho nhu cầu muốn có
một Webhost miễn phí, đáng để sử dụng. Trong 10 năm qua 000webhost luôn dẫn
đầu trong lĩnh vực web host miễn phí là nhà cung cấp hàng đầu thế giới về cung cấp
dịch vụ web host cao cấp không chèn quảng cáo và không có phụ phí. Hàng triệu
người dùng 000webhost chính là minh chứng cho điều đó. Chỉ cần đăng kí và
chúng ta sẽ có thể bắt đầu ngay với webhost để thực hiện dự án của mình.
Đây là công ty web hosting miễn phí duy nhất cam kết đảm bảo uptime lên tới
99%, với hầu hết các servers đạt tỉ lệ uptime tới 99.9%.
Một ưu điểm vượt trội khác nữa khi tạo host với 000webhost là trong đây đã
có hỗ trợ luôn cho bạn các dịch vụ như myPHPadmin, MySQL để chúng ta có thể
tạo và quản lý Database.

Hình 3.6: Công cụ để tạo máy chủ của Webserver và Database
Mỗi tài khoản nhận được không gian lưu trữ và băng thông gần như không
giới hạn cùng với các kết nối không giới hạn tới các máy chủ. Chúng ta sẽ được
truy cập các phiên bản PHP và MySQL mới nhất.
Hỗ trợ công cụ cài đặt tự động này được thiết kế để cài đặt các mã nguồn
thông dụng chỉ bằng một cú click chuột. Chỉ với vài cú click, website đã sẵn sàng
để trở thành một kho tài nguyên tuyệt vời. Bạn có thể cài đặt hơn 50 mã nguồn
thông dụng như WordPress, Joomla và còn nhiều hơn thế nữa, …
 Khối điều khiển trực tiếp và hiển thị
Yêu cầu khối điều khiển trực tiếp và hiển thị: Khối này sẽ là công cụ giúp
người dùng có thể giao tiếp, nắm bắt, giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống để từ
đó có được những tùy chỉnh, cài đặt thích hợp cho toàn bộ hoạt động của hệ thống,
đồng thời tận dụng được những gì đã có sẵn từ các dự án trước, đồng thời tiết kiệm
ngõ ra cho Arduino.
Với các yêu cầu trên, nhóm lựa chọn màn hình LCD 16x2 để hiển thị và nút
nhấn đơn để giao tiếp với Arduino với ưu điểm thông dụng giá thành rẻ và dễ sử
dụng.
Màn hình LCD 16X2
Thông số kỹ thuật
 Điện áp hoạt động: 5V
 Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm
 Chữ trắng, nền xanh

Module chuyển đổi I2C cho LCD 16X2
 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)
IC ổn áp 7805
 Ổn áp điện áp đầu vào
 Điện áp vào: 7 ~ 25V
 Điện áp ra: 4.8 ~ 5.2V
 Dòng đầu ra: 1.5A
 Dải nhiệt độ: 0 ~ 125 độ C
Hình 3.7: Kết nối LCD với Arduino Nano
Màn hình LCD được kết nối với Arduino thông qua module chuyển đổi,
module chuyển đổi sử dụng nguồn 5v thông qua IC ổn áp 7805, ngõ ra SDA với
SDL trên module được nối lần lượt chân A4 và A5 của Arduino.

Nút nhấn
 Hình dáng: tròn.
 Màu sắc: đen, trắng.
 Số chân: 2 chân cắm.
 Nhấn nhả.
Hình 3.8: Nút nhấn 2 chân
Còi Buzzer 5VDC
Còi Buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lượng tốt, được sản
xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với các mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động.
Thông số kỹ thuật:
 Nguồn: 3.5V - 5.5V
 Dòng điện tiêu thụ: <25mA
 Tần số cộng hưởng: 2300Hz ± 500Hz
 Biên độ âm thanh: >80 dB
 Nhiệt độ hoạt động: -20 °C đến +70 °C
 Kích thước: Đường kính 12mm, cao 9,7mm
Hình 3.9: Còi Buzzer

Hình 3.10: Sơ đồ kết nối của Button và Buzzer với Arduino
 Khối cảm biến
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm
Yêu cầu của khối cảm biến: khối này sẽ có nhiệm vụ thu thập thông số của
môi trường để cung cấp cho khối xử lý trung tâm các thông số để từ đó có những xử
lý, điều chỉnh để phù hợp nhất với sự phát triển và sinh trưởng của nấm rơm. Từ đó
các thông số mà nhóm quan tâm là nhiệt độ và độ ẩm không khí. Ứng với mỗi thông
số có rất nhiều sự lựa chọn trên thị trường với nhiều mức giá cũng như tính năng
khác nhau. Ví dụ như với yêu cầu đo nhiệt độ thì có các lựa chọn như: LM35,
DS18B20, DHT11, DHT22, … hay các cảm biến trong công nghiệp với dải nhiệt độ
đo rất cao, độ chính xác rất cao.
Với yêu cầu trên nhóm đã chọn sử dụng cảm biến DHT11 vì giá thành rẻ dễ sử
dụng và có tích hợp sẵn chức năng đo độ ẩm không khí.
Hình 3.11: Hình cảm biến DHT11

 Nguồn 3-5V DC.
 Chuẩn giao tiếp TTL, 1 wire.
 Dòng sử dụng: 2.5mA max (khi truyền dữ liệu).
 Đo tốt độ ẩm 20% -80%RH với sai số ±5%.
 Đo tốt nhiệt độ 0-50o
C sai số ±2%.
Cách kết nối cảm biến DHT11 với Arduino Nano:
Hình 3.12: Kết nối cảm biến DHT11 với Arduino Nano
Cảm biến mực nước
Bên cạnh đó nhóm còn sử dụng cảm biến đo mực nước trong bể chứa nước
cung cấp nước cho phun sương phục vụ việc điều khiển độ ẩm không khí, phòng
trường hợp không đủ nước cung cấp cho thiết bị phun sương hoạt động.
Hai đầu đo của cảm biến được cắm vào bể chứa nước để đo mực nước. Dùng
dây nối giữa cảm biến và module chuyển đổi. Thông tin về mực nước sẽ được đọc
và gửi tới module chuyển đổi.
Module chuyển đổi có cấu tạo chính gồm một IC so sánh LM393, một biến
trở, 4 điện trở dán 100 Ohm và 2 tụ dán. Biến trở có chức năng định ngưỡng so
sánh với tín hiệu mực nước đọc về từ cảm biến. Ngưỡng so sánh và tín hiệu cảm

biến sẽ là 2 đầu vào của IC so sánh LM393. Khi mực nước thấp hơn ngưỡng định
trước, ngõ ra IC là mức cao (1), ngược lại là mức thấp (0).
Hình 3.13: Hình ảnh cảm biến đo mực nước
 Điện áp hoạt động: 3.3V – 5V DC.
 Độ phân giải: 10 bit.
 IC so sánh: LM393.
 AO: đầu ra Analog (tín hiệu tương tự).
Cách kết nối giữa cảm biến mực nước và Arduino Nano:
Hình 3.14: Kết nối cảm biến mực nước với Arduino Nano
 Khối relay
IC ULN2803

ULN2803 là một vi mạch đệm, bản chất cấu tạo là các mảng darlington chịu
được dòng điện lớn và điện áp cao, trong đó có chứa 8 cặp transistor NPN ghép
darlington cực góp hở với cực phát chung. Mỗi kênh của ULN2803 có một diode
chặn có thể sử dụng trong trường hợp tải có tính năng cảm ứng, cụ thể ở đây là
relay.
Hình 3.15: Cấu tạo của IC đệm dòng ULN2803
ULN2803 có khả năng điều khiển 8 kênh riêng biệt, có thể nối trực tiếp với vi
điều khiển 5V. Bên cạnh đó mỗi kênh của ULN2803 có khả năng chịu được dòng
điện lớn trong một khoảng thời gian dài lên tới 500mA với biên độ đỉnh lên tới
600mA.
Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý 1 kênh của ULN2803
Ứng dụng của ULN2803 được sử dụng trong các mạch đệm điều khiển động
cơ một chiều, động cơ bước, khối hiển thị ma trận led, …
 Điện áp ra max: 50V (Vce).

 Điện áp vào max: 30V (Vin).
 Dòng điện đầu ra liên tục: Ic = 500mA.
 Dòng điện đầu vào liên tục: IIN = 25mA.
 Công suất tiêu tán trên mỗi cặp darlington: 1W.
 Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150o
C.
Do ULN2803 có nhiệm vụ đệm dòng điều khiển cho Arduino vì thế Arduino
sẽ mắc vào các chân I của ULN2803 khi đó các chân O của ULN sẽ được nối với
các Relay để điều khiển các Rekay 12v. nguyên nhân phải thông qua IC đệm dòng
là Arduino không thể điều khiển các Relay 12v được vì Arduino không có ngõ ra
12v cấp cho các tải và dòng tối đa của chân 5v cũng chỉ đạt 0.5A vì thế không thể
cấp cho toàn bộ Relay khi sử dụng.
Cách kết nối giữa IC ULN2803 và Arduino Nano:
Hình 3.17: Kết nối ULN2803 với Arduino Nano
Relay

Yêu cầu khối Relay: tín hiệu điều khiển từ ngõ ra của khối xử lý trung tâm là
5V tuy nhiên các thiết bị lại hoạt động ở nhiều mức điện áp vì thế cần phải có một
thiết bị trung gian có thể đóng ngắt với điện áp 12V để điều khiển cho các thiết bị.
Ngoài ra thiết bị đó còn cần phải có khả năng cách ly để đảm bảo cho sự an toàn
cho khối xử lý trung tâm trong các trường hợp cháy nổ, chập cháy.
Với các yêu cầu đó, nhóm sử dụng Relay. Relay sẽ được sử dụng để đóng
ngắt tiếp điểm cũng như là đóng ngắt tải điện.
Hình 3.18: Hình ảnh Relay thực tế
Relay là một loại linh kiện điện tử thụ động rất hay gặp trong ứng dụng thực tế
khi gặp các vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao, ngoài ra có thể để
dàng bảo trì.
Relay là một công tắc (khóa K). Nhưng khác công tắc ở chỗ Relay được kích
hoạt bằng điện thay vì bằng tay người. Chính vì vậy, Relay được dùng để làm công
tắc điện tử. Vì Relay là một công tắc nên có 2 trạng thái: đóng và mở.
Hình 3.19: Sơ đồ nguyên lý của Relay
Để sử dụng được Relay ta phải cấp nguồn vào 2 chân + và – của cuộn dây của
Relay, khi cuộn dây chưa có điện thì tiếp điểm của Relay ở vị trí NC, khi cuộn dây

có điện, nó sẽ hút tiếp điểm của Relay từ vị trí NC sang vị trí NO, ta nối dây của
thiết bị cần điều khiển vào 2 chân COM và NO để điều khiển đóng ngắt thiết bị đó.
Ta sử dụng một con led để vào trạng thái hoạt động của Relay. Led cần dòng
10mA và áp 2V. Từ đó suy ra giá trị:
Rled=
Vcc−Vled
Iled
=
12−2
0.01
= 1000Ω (3.1)
Chọn Rled = 1200Ω.
Hình 3.20: Kết nối ULN2803 với Relay
 Khối cơ cấu chấp hành
Yêu cầu khối cơ cấu chấp hành: khi các thông số môi trường được đọc từ cảm
biến không phù hợp với sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm, khối xử lý trung
tâm sẽ tác động đến khối cơ cấu chấp thông qua khối Relay để điều khiển các thông
số của mô hình qua hoạt động của các thiết bị trong khối này.
 Khi cần tác động tăng độ ẩm không khí sẽ sử dụng hệ thống phun sương.
 Khi cần tăng nhiệt độ sẽ tác động vào hệ thống sưởi.
 Khi cần giảm nhiệt độ hay độ ẩm thì tác động vào hệ thống quạt thổi.
 Khi mực nước trong bể chứa của hệ thống phun sương thấp hơn mức cho phép
thì sẽ tác động vào đèn báo hiệu.

Phun sương
Hình 3.21: Hình ảnh phun sương siêu âm HB20-12
Quá trình sinh trưởng phát triển của nấm luôn cần môi trường có độ ẩm cao.
Để đáp ứng nhu cầu đó ta cần hệ thống tạo độ ẩm tốt hoạt động ổn định. Tuy nhiên
với quy mô mô hình nhỏ dùng để mô phỏng nên nhóm đã chọn động cơ phun sương
HB20-12.
 Điện áp hoạt động: 24V AC/DC.
 Công suất: 16W.
 Đường kính tấm dò: Φ20mm.
 Lượng sương: >350ml/h.
 Nhiệt độ hoạt động: 5 ~ 45o
C.
 Số led: 12 bóng.
 Tần số hoạt động: 1700 ± 50(KHZ).
 Độ sâu cách mặt nước: 15mm ~ 35mm.
 Kích thước: 46.8x24x13.5MM.
 Jack Nguồn: Φ 5.5 × 2.1mm.
 Lượng sương: 450mL/H.
 Trọng lượng: 130g.
Phun sương được nối và điều khiển thông qua Relay như hình vẽ:

Hình 3.22: Kết nối phun sương với Relay
Hệ thống sưởi
Hệ thống sưởi giúp duy trì nhiệt độ trong mô hình ở mức tối ưu nhất cho sự
phát triển của nấm rơm. Có rất nhiều sự lựa chọn để đáp ứng mục đích tạo ra nhiệt
độ cung cấp cho mô hình như: máy sấy, máy sưởi, điện trở nhiệt, … Tuy nhiên để
đáp ứng nhu cầu giá cả phải chăng, tạo được nhiệt và hơn hết là giữ an toàn cho mô
hình không xảy ra sự cố về điện nên nhóm đã quyết định chọn đèn sợi tóc để đảm
nhiệm vai trò hệ thống tăng nhiệt độ cho mô hình.
Hình 3.23: Đèn sợi tóc
 Công suất: 65W.
 Điện áp hoạt động: 220V AC.
Bóng được kết nối và điều khiển thông qua Relay như hình vẽ:

Hình 3.24: Kết nối đèn sợi tóc với Relay
Hệ thống quạt thổi
Khi nhiệt độ hay độ ẩm trong mô hình vượt mức cho phép thì ta cần hệ thống
có khả năng làm giảm nhiệt độ và độ ẩm cho mô hình. Nhóm quyết định chọn quạt
tản nhiệt cho yêu cầu.
 Giá thành rẻ.
 Khả năng tản nhiệt tốt.
 Chạy điện áp phù hợp với điện áp của mô hình.
 Ít chiếm điện tích.
 Hiệu suất tốt.
Từ nhữ yêu cầu trên nhóm quyết địch sử dụng quạt DC 5V để tản nhiệt cho hệ
thống.
Hình 3.25: Quạt

 Thông số hoạt động định mức: 5V DC x 0.4A x 2W.
 Kích thước: 6cm x 6cm x1.5cm.
Quạt được kết nối và điều khiển thông qua Relay như hình vẽ:
Hình 3.26: Kết nối quạt với Relay
Đèn báo mực nước
Vì phun sương siêu âm chỉ hoạt động được khi được đặt sâu cách mặt nước từ
15mm ~ 35mm nên ta cần báo hiệu khi mực nước không đủ. Nhóm chọn đèn báo
phi 16 24V.
Hình 3.27: Hình đèn báo
 Điện áp hoạt động: 24V DC.
 Kích thước: Φ 16mm.
Đèn được kết nối và điều khiển thông qua Relay như hình vẽ:

Hình 3.28: Kết nối đèn báo với Relay
 Khối nguồn
Yêu cầu khối nguồn: Đây sẽ là khối cung cấp nguồn cho hầu hết các thiết bị
trong mô hình.
Ta có công suất mạch điều khiển và hiển thị:
𝑃7𝑟𝑒𝑙𝑎𝑦 + 𝑃7𝑙𝑒𝑑 + 𝑃𝑛𝑎𝑛𝑜 + 𝑃𝑚𝑐𝑢 + 𝑃𝑙𝑐𝑑 + 𝑃2803 + 𝑃𝑏𝑢𝑧𝑧𝑒𝑟 + 𝑃 𝐶𝐵độẩ𝑚đấ𝑡 =
7 × 0.45 + 7 × (2 × 0.01 + 1200 × 0.012
) + (0.04 × 5 × 8 + 0.03 × 7 +
0.0025 × 5 × 2 + 7 × 0.025 × 5) + (0.2 × 7) + (0.016 × 5) + (1 × 7) +
(0.025 × 5) + 𝑃 𝐶𝐵độẩ𝑚đấ𝑡 ≈ 15.5𝑊 (3.2)
Ở đây nhóm sử dụng 1 adapter 12V 2A cấp nguồn cho mạch điều khiển và
thông qua một mạch hạ áp.
Ta có công suất các tải:
𝑃2𝑞𝑢ạ𝑡 + 𝑃đè𝑛 𝑏á𝑜 + 𝑃2𝑠ươ𝑛𝑔 = 2 × 2 + (24 × 0.02) + 2 × (24 × 0.6) =
33.28 W (3.3)
Ở đây nhóm sử dụng 1 adapter 24V 2A cấp nguồn cho tải, riêng quạt phải
thông qua một mạch hạ áp.
Module hạ áp
Nguồn cấp chính của mạch là nguồn 12V nên nếu muốn sử dụng cho các thiết
bị 5V hoặc cao hơn cần phải hạ áp nguồn. Ở đây nhóm sử dụng mạch hạ áp
LM2596 để hạ áp cho mạch.

Hình 3.29: Hình ảnh module hạ áp LM2596
 Điện áp đầu vào: 2.5V – 36V.
 Điện áp đầu ra: 1.25V – 35V (có thể điều chỉnh).
 Dòng ngõ ra tối đa 3A, công suất 15W.
 Kích thước: 66mm x 36mm x 14mm.
Sơ đồ nguyên lý của module LM2596:
Hình 3.30: Hình sơ đồ nguyên lý mạch hạ áp LM2596
Khi cấp điện vào 2 chân Vin, dòng điện sẽ được đưa qua các tụ lọc nhiễu, sau
đó được đưa qua IC LM2596. Thông qua biến trở để điều chỉnh ngõ ra của chân
FeedBack, IC sẽ tạo ra điện áp tương ứng phụ thuộc vào giá trị của biến trở và đưa
điện áp ra chân Out đưa ra ngoài.

3.2.3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA TOÀN MẠCH
 Mạch điều khiển trung tâm
Hình 3.31: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm

Qua quá trình nguyên cứu, tìm hiểu các linh kiện như nguyên lý, đặc tính, sau đó
thiết kế chạy demo, mạch điều khiển sử dụng:
 7 cơ cấu Relay để tác động đóng ngắt thiết bị.
 7 Led đỏ để hiển thị báo ngõ ra.
 7 Trở 1k2 để hạn dòng cho led.
 7 Domino để đấu nối tải.
 1 IC ULN2830 đệm dòng cho Relay.
 1 Module NodeMCU để lấy dữ liệu từ Webserver.
 1 Arduino Nano để điều khiển ngõ ra.
 2 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 và 1 cảm biến độ ẩm đất.
 1 Module nguồn hạ áp.
 1 Jack DC và 2 Header để cắm cảm biến.
 Mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị
Hình 3.32: Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển trực tiếp và hiển thị
Qua quá trình nguyên cứu, tìm hiểu các linh kiện như nguyên lý, đặc tính, sau
đó thiết kế chạy demo, mạch hiển thị sử dụng:
 2 Nút nhấn để tác động điều khiển ngõ ra.
 1 IC ổn áp 7805.
 1 Tụ hóa 10uF.
 1 Màn hình LCD 16x2.
 2 Header để nối thiết bị.
 1 Buzzer để cảnh báo.

CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG
4.1 GIỚI THIỆU
Sau quá trình tính toán và thiết kế chọn các thiết bị hợp lý nay tiến hành thi
công mạch PCB, lắp ráp các linh kiện, hàn mạch và chạy thử mạch.
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG
4.2.1 Thi công mạch điều khiển trung tâm
Hình 4.1: Sơ đồ mạch in khối điều khiển trung tâm
Mạch điều khiển trung tâm, sử dụng Arduino nano và Nodemcu để điều khiển,
gửi dữ liệu, mạch có sử dụng IC 2803 để đệm dòng cho Relay, có led báo ngõ ra để
người sử dụng dễ dàng quan sát, mạch sử dụng nguồn do module hạ áp LM2596
cấp cho toàn mạch.

Bảng 4.1. Danh sách các linh kiện khối điều khiển trung tâm
STT Tên linh kiện Giá trị/SL Chú thích
1 Mạch hạ áp 3A Cấp nguồn
2 Relay 12v 7 5 chân
3 Led đỏ 7 Báo ngõ ra
4 Arduino Nano 1 Điều khiển
5 NodeMCU 1 ESP8266 V1
6 Trở 1k2 7 Hạn dòng cho led
7 Jack DC 1 Cắm nguồn
8 Header 1 Cắm các cb
4.2.2 Thi công mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị
Hình 4.2: Sơ đồ mạch in khối điều khiển trực tiếp và hiển thị
Mạch hiển thị sử dụng màn hình LCD 16x2 để hiển thị thông tin, sử dụng 2
nút nhấn để điều khiển các tải, mạch sử dụng 1 header để kết nối với mạch điều
khiển, sử dụng IC ổn áp 7805 để hạ áp cấp nguồn cho toàn mạch.

Bảng 4.2. Danh sách các linh kiện điều khiển trực tiếp và hiển thị
STT Tên linh kiện Giá trị/SL Chú thích
1 IC 7805 1A Giảm áp
2 Tụ 10uF 1 Lọc nguồn
3 Header 1 Cắm LCD
4 Nút nhấn 2 Điều chỉnh
5 Buzzer 1 Báo động
6 Màn LCD16x2 1 Hiển thị
4.2.3 Thi công mô hình
Sau khi thi công xong mạch in, thì giờ bắt đầu thi công mô hình.
Hình 4.3: Mô hình sau khi hoàn thành
4.2.4 Lắp ráp và kiểm tra
Đầu tiên lắp mạch điều khiển trước:
B1: Lắp các linh kiện vào board mạch.
B2: Hàn mạch.
B3: Cắt các chân thừa.

B4: Kiểm tra lại mạch.
Hình 4.4: Mạch điều khiển sau khi hoàn thành
Tiếp theo lắp mạch hiển thị
B1: Lắp các linh kiện vào board mạch.
B2: Hàn mạch.
B3: Cắt các chân thừa.
B4: Kiểm tra lại mạch.
Hình 4.5: Mạch điều khiển trực tiếp và hiển thị sau khi hoàn thành
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH
Sau khi thi công xong các mạch, giờ bắt đầu lắp vào mô hình.

a. Lắp ráp bộ điều khiển vào mô hình
Tiến hành lắp ráp và cố định mạch điều khiển vào trong mô hình, lắp đế để
bảo vệ mạch.
b. Lắp ráp khối hiển thị vào mô hình
Sau khi lắp xong khối điều khiển thì tiến hành lắp ráp và cố định mạch hiển thị
vào trong mô hình, lắp đế để bảo vệ mạch.
c. Lắp ráp các cảm biến và các tải vào mô hình.
Sau khi lắp xong khối hiển thị thì tiến hành lắp ráp các các cảm biến và các tải
vào mô hình.
Hình 4.6: Mô hình sau khi lắp
Tiếp theo là thiết kế giao diện web để điều khiển.
Các bước thiết kế giao diện web gồm:
Bước 1: Tải giao diện web mẫu phù hợp với dự án.
Bước 2: Chỉnh sửa giao diện cho phù hợp.
Bước 3: Thêm các chức năng vào web.
Bước 4: Kiểm tra lại các chức năng có chạy ổn định hay không.

Hình 4.7: Giao diện đăng nhập của web
Hình 4.8: Giao diện trang chủ của web

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
4.4.1 Lưu đồ giải thuật
Lưu đồ của NodeMCU ESP8266.
Hình 4.9: Lưu đồ của NODEMCU ESP8266

Lưu đồ của Arduino Nano.
Hình 4.10: Lưu đồ của Arduino Nano
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển
Arduino là môi trường phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép người dùng
dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch. Môi trường phát triển được viết bằng java
dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phần mềm mã nguồn mở khác. Phần mềm này
có thể được sử dụng với bất kỳ bo mạch arduino nào. Kể từ tháng 3 năm 2015,

arduino ide (Integrated Development Editor - môi trường phát triển tích hợp) đã
được tải xuống hơn 8 triệu lần. Hiện tại, nó không chỉ được sử dụng cho các bo
mạch Arduino và Genuido mà còn được hàng trăm công ty trên thế giới sử dụng để
lập trình thiết bị của họ, bao gồm những thiết bị tương đương, bản sao và thậm chí
cả hàng giả.
Hình 4.11: Giao diện của phần mềm viết code cho mạch Arduino
Ngôn ngữ phổ quát cho Arduino C và C++, do đó phần mềm phù hợp cho
những lập trình viên đã quen thuộc với cả 2 ngôn ngữ này. Các tính năng như làm
nổi bật cú pháp, thụt đầu dòng tự động, ...Làm cho nó trở thành một sự thay thế hiện
đại cho các IDE khác.
Bọc bên trong giao diện đồ họa được sắp xếp hợp lý, arduino sở hữu những
chức năng để thu hút các nhà phát triển arduino, mở đường đến một đầu ra thành
công thông qua các mô-đun gỡ lỗi. Tất cả các tính năng của nó được lưu trữ bên
trong vài nút bấm, menu, giúp dễ dàng hiểu và điều hướng, đặc biệt là với các lập
trình viên chuyên nghiệp. Ngoài ra, việc tích hợp các bộ sưu tập ví dụ mẫu sẽ giúp

cho những người lần đầu tiếp xúc với arduino có thể làm quen và nắm bắt ứng dụng
nhanh hơn.
Trong điều kiện đã kết nối bo mạch arduino với máy tính và cài đặt các driver
cần thiết, bạn sẽ được lựa chọn mô hình để làm việc nhờ sử dụng menu tools của
ứng dụng. Sau đó, có thể bắt đầu viết chương trình bằng cách sử dụng môi trường
làm việc thoải mái mà arduino cung cấp. Chương trình bao gồm một mảng thư viện
phong phú như EEprom, Firmata, Gsm, Servo, TFTt, Wifi, ...Tất nhiên, bạn cũng có
thể thêm vào thư viện của riêng mình.
Hình 4.12: Những thư viện có sẵn trong phần mềm
Các thiết kế có thể được kiểm tra, biên dịch với một bản ghi lỗi hiển thị ở phần
dưới của giao diện người dùng, cho phép bạn xem lại code. Nếu quá trình gỡ lỗi trả
về kết quả là không có lỗi thì có thể bắt đầu quá trình tải code lên bo mạch và thử
nghiệm thêm.
Tóm lại, arduino là giải pháp phát triển bo mạch arduino, cung cấp đầy đủ các
yếu tố cần thiết mà các nhà phát triển arduino cần để dễ dàng thực hiện quá trình tạo
và thử nghiệm các sản phẩm của mình.

4.4.3 Phần mềm lập trình cho web.
Notepad++ là trình soạn thảo mã nguồn được nhiều lập trình viên lựa chọn
hiện nay, đơn giản vì Notepad++ hội tụ nhiều tính năng, giao diện đơn giản và có
thể kết hợp với nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau. Notepad++ hỗ trợ bạn tự động
thực hiện nhiều tác vụ, chạy mã trong trình duyệt cụ thể, cho phép mở cùng lúc
nhiều file trong thư mục, tìm kiếm, thay thế văn bản, tạo các file chống sửa đổi...
Phần mềm Notepad++ được coi là công cụ ghi chú hiệu quả trên máy tính hiện
nay, đặc biệt với những người lập trình thì Notepad++ rất hay được sử dụng để fix
lỗi một đoạn code nào đó, khi ghi chú trên Notepad++, thông tin được lưu lại kể cả
khi bạn tắt chương trình đi.
Notepad++ hiện nay được sử dụng khá phổ biến trên windows với chức năng
soạn thảo ngôn ngữ lập trình với hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau, việc soạn thảo
mã nguồn và chèn một đoạn code diễn ra nhanh chóng và gọn nhẹ hơn bao giờ hết.
Với Notepad++, người dùng được phép khai thác đầy đủ các tính năng về việc tạo
và chỉnh sửa văn bản, kết nối với máy in để in văn bản dễ dàng.
Phần mềm Notepad++ hỗ trợ soạn thảo văn bản đa tính năng đặc biệt dành
riêng cho người lập trình, tuy vậy cách sử dụng lại rất đơn giản nhằm cung cấp cho
người dùng một công cụ tốt hơn Notepad mặc định của Windows. Notepad++ cho
phép soạn thảo mã nguồn và chèn một đoạn code nhanh chóng và gọn nhẹ.
Notepad++ là công cụ soạn thảo ngôn ngữ lập trình nhằm giúp cho người
dùng có thể chèn và viết những đoạn code lập trình dễ dàng hơn. Công cụ này được
coi như một sản phẩm thay thế tính năng Notepad vì có những ưu điểm vượt trội
hơn và hỗ trợ đa ngôn ngữ. Notepad++ được tạo lên bởi Don Ho, một lập trình viên
người pháp gốc hoa.

Hình 4.13: Giao diện Notepad++
4.4.4 Công cụ lập trình Web server
Giới thiệu
000Webhost là một dịch vụ miễn phí chuyên cung cấp cho người dùng muốn
lập trình web những web hosting miễn phí nhưng với chất lượng cao và ổn định với
hơn 10 năm kinh nghiệm phát triển.
000Webhost đảm bảo uptime tới 99%, với hầu hết các server đạt tỉ lệ uptime
tới 99.9%, vì vậy sử dụng 000Webhost cho các mục đích học tập, nghiên cứu là
phương án khả thi nhất với mức giá rẻ và chất lượng vượt trội.
Lập trình Web server
Yêu cầu thiết kế
Từ yêu cầu của đề tài, chúng ta cần thiết kế một web server mà ở đó có thể lưu
trữ được dữ liệu gửi lên từ cảm biến, có thể quan sát các giá trị cảm biến, có thể
giám sát, điều khiển mô hình và quan trọng hơn hết là dễ dàng sử dụng cho người
dùng. Chính vì yêu cầu đó, nhóm đồ án thiết kế một Webserver có các tính năng sau
đây:
 Có hệ thống đăng ký và đăng nhập bằng mật khẩu để đảm bảo tính riêng tư và
bảo mật cho hệ thống.
 Có 2 chế độ hoạt động và có thể chuyển đổi qua lại giữa 2 chế độ này.
 Có bảng hiển thị các thông số của mô hình.

 Có cơ cấu điều khiển các thiết bị trong mô hình.
 Đồng bộ với phần cứng của mô hình.
 Có giao diện thân thiện, dễ sử dụng.
Xây dựng Webserver
Việc tạo ra một Web server để lưu trữ các file nguồn cũng như cơ sở dữ liệu
hiện nay khá đơn giản và có nhiều cách. Cách 1 là sử dụng Local host với phần
mềm Xampp, Warm, … Hoặc cách 2 là sử dụng một máy tính nhúng như Raspberry
Pi để thay thế một máy tính thực thụ trong việc cài đặt và vận hành một web server.
Cách 3 là mua hosting và domain từ những nhà cung cấp dịch vụ máy chủ.
Tuy nhiên với cách đầu tiên thì Web server không thể truy cập từ cấp độ mạng
toàn cầu. Cách thứ 2 cũng không kinh tế vì giá thành cho một chiếc máy tính nhúng
như Raspberry Pi là không rẻ. Từ đó nhóm quyết định sử dụng cách 3, nhưng do
kinh phí có giới hạn nên nhóm chỉ đăng ký một hosting để xây dựng web server từ
website https://vn.000webhost.com. Việc đăng ký và sử dụng web server là miễn
phí.
 000webhost cung cấp tối đa 2 database cho người dùng.
 Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu 1GB.
 Số lần yêu cầu máy chủ dưới 500rpm.
 Cung cấp 1 email.
 Hỗ trợ ngôn ngữ PHP phiên bản 7.2.
Nhưng vẫn đáp ứng được những yêu cầu mà nhóm đề ra cho webserver. Việc
thiết kế bao gồm các bước sau đây:

Đăng ký một Host trên 000webhost
Truy cập trang https://vn.000webhost.com để tạo một tài khoản mới.
Hình 4.14: Đăng ký tài khoản mới
Sau đó điền vào địa chỉ email đăng ký, mật khẩu và tên website mình muốn
tạo.
Sau khi đăng ký thành công sẽ có một email gửi về để kích hoạt tài khoản tức
là khi tạo tài khoản ta phải sử dụng một email có thật và thời hạn kích hoạt sản
phẩm có hiệu lực là 2 tuần kể từ khi nhận được email yêu xác nhận.
Hình 4.15: Giao diện email xác nhận tài khoản
Có thể sử dụng tài khoản Google, Facebook để đăng nhập. Sau khi đăng nhập
thành công chúng ta có thể tạo website với tên miền mình mong muốn bằng cách
chọn Create New Site.

Hình 4.16: Tạo tên miền mong muốn
Tạo database để lưu dữ liệu
Việc tạo ra các bảng lưu trữ dữ liệu được thực hiện bởi cú pháp như sau:
Chọn Quản Lý Website -> Tool -> Quản lý database Sau đó chọn New
Database.
Hình 4.17: Tạo Database mới
Bảng dữ liệu là thành phần chính tạo nên cơ sở dữ liệu (CSDL). Người dùng
thực hiện việc lưu trữ hay truy xuất trên CSDL thông qua các bảng này. Các bảng
này có cấu trúc được phép cài đặt một cách linh hoạt bởi người thiết kế.

Update web lên server
Sau khi tạo database chúng ta tiến hành update website lên server, việc update
rất đơn giản, ở ngoài trang chủ chọn Quản Lý Website -> Tool -> Quản lý File ->
Tải file lên bây giờ.
Hình 4.18: Các File đã update lên server
4.4.5 Công cụ lập trình gửi và nhận tin nhắn
IFTTT là viết tắt của If This, Then That - nôm na là nếu như thế này thì như
thế kia. Về cơ bản IFTTT là các trigger, giúp bạn xử lý công việc được lập trình
sẵn, khi xảy ra trường hợp này thì sẽ dẫn đến công việc tiếp theo.
IFTTT sử dụng các công thức IFTTT Recipes hay còn gọi là các Applet để có
thể kết nối các ứng dụng với nhau. Khi có sự thay đổi trên ứng dụng này thì IFTTT
sẽ thay đổi trên ứng dụng kia.
Ví dụ Twitter và Facebook chẳng có liên quan gì đến nhau nhưng nếu bạn sử
dụng 1 hashtag trên twitter như #seo thì bạn có thể lập trình để IFTTT post bài viết
đó lên facebook một cách tự động mà không cần bạn phải thao tác thêm gì trên
facebook nữa.

Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Similar a Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm

Similar a Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm (20)

Más de Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

Más de Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Último

Último (20)

Đề tài: Mô hình giám sát và điều khiển mô hình trồng nấm rơm