Theo Dõi Nhiệt Độ và Độ Ẩm trong Chăn Nuôi Gà | Môn Kỹ thuật vi xử lý - Đại học Bách Khoa Hà Nội

lOMoAR cPSD| 61554836
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ----- ----- BÁO CÁO
KỸ THUẬT VI XỬ LÝ
ĐỀ TÀI: THEO DÕI NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM
ỨNG DỤNG TRONG CHĂN NUÔI GÀ
Nhóm sinh viên thực hiện: Khuất Tiến Đạt 20207548 ET-LUH K65 Bùi Đức Huy 20207566 ET-LUH K65 Đại Quang Huy 20207569 ET-LUH K65
Giảng viên hướng dẫn: TS.HÀN HUY DŨNG Hà Nội , 8 - 2023 lOMoAR cPSD| 61554836 ĐÁNH GIÁ BÁO CÁO
Họ và tên Sinh viên:……………………………………. MSSV:…………………
Tên báo cáo: ……………………………………………………………………….
Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây:
(0): Không có, (1) có rất ít, (2) có vừa phải, (3) có nhiều, còn một ít lỗi (5) có nhiều,
gần như không có lỗi
Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20) 2
Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và
các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như 1 3 3 5 1
phạm vi ứng dụng của đồ án 1 2 3 4 5 2
Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc 1 3 3 5 2 tế) 1 2 3 4 5 2 1 3 3 5 3
Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề 1 2 3 4 5 2 1 3 4 5 4
Có mô hình toán, đánh giá thuật toán, 1 2 3 4 5 2
Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết 1 3 3 5 5 quả đạt được 1 2 3 4 5
Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15) 2
Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp
thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ 1 3 3 5 6 thống 1 2 3 4 5 2
Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kết 1 3 3 5 7
quả đều được phân tích và đánh giá thỏa đáng. 1 2 3 4 5 2
Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa
kết quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp
lập luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong 1 3 3 5 8 tương lai. 1 2 3 4 5 Kỹ năng viết (10) 9
Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương 1 2 3 3 5 lOMoAR cPSD| 61554836
logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được
đánh số thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án, có
căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương
và kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có trích dẫn đúng quy định 1 2 3 4 5
Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, 1 2 3 3 5
10 lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) 1 2 3 4 5 Điểm tổng /50
Điểm tổng quy đổi về thang 10
3. Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh thần
làm việc của sinh viên)
.................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
........................................................................................................... Ngày:…./…./ 2023 Người nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên)
LƯỢC SỬ HIỆU CHỈNH
Version Thực hiện bởi Ngày hiệu Đươc thông Lý do chỉnh qua bởi 1.0 Bùi Đức Huy 19/06/2023 Cả nhóm
Bản nháp thiết kế đầu tiên 1.1
Khuất Tiến Đạt 06/07/2023 Cả nhóm Chỉnh sửa nội dung 1.2 Bùi Đức Huy 12/07/2023 Cả nhóm Chỉnh sửa nội dung 1.3
Khuât Tiến Đạt 19/07/2023 Cả nhóm Chỉnh sửa các sơ đồ 1.4
Khuất Tiến Đạt 07/08/2023 Cả nhóm Hoàn thiện báo cáo lOMoAR cPSD| 61554836 LỜI NÓI ĐẦU
Với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, đặc biệt là lĩnh vực công nghệ
thông tin và viễn thông, đời sống con người ngày càng được nâng cao và hiện đại hóa. Các
sản phẩm và ứng dụng công nghệ liên tục được phát triển và sửa đổi để đáp ứng nhu cầu
của các cá nhân. Sự xuất hiện của Internet vạn vật (IoT) - mạng lưới kết nối các đối tượng
- là nhu cầu tất yếu trong thời đại công nghệ thông tin bùng nổ như hiện nay. Chính vì vậy,
nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế bộ theo dõi nhiệt độ và độ ẩm bằng
ESP32 cùng cảm biến DHT11 và ứng dụng Blynk IOT” cho Đồ án của mình trong quá
trình học môn Vi xử lý. Mục đích là để biết độ ẩm và nhiệt độ trong phòng bằng điện thoại
thông minh, giúp người dùng có thể điều khiển bật/tắt máy hút ẩm và điều hòa cho phù
hợp cho việc chăn nuôi gà''
Mục tiêu của đồ án này là phát triển thiết bị đo độ ẩm, nhiệt độ sử dụng vi điều khiển
ESP32 và cảm biến DHT11 nhằm mục đích theo dõi và nhận biết độ ẩm, nhiệt độ trong
không khí theo thời gian thực. Điều này đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát các
thiết bị liên quan bằng cách phát hiện sớm các vấn đề về nhiệt độ và độ ẩm trong không
khí, cho phép điều chỉnh kịp thời và giảm thiểu thời gian hoạt động. Hệ thống được đề xuất
sử dụng bộ vi điều khiển ESP32 để thu thập và xử lý dữ liệu, cùng với DHT 11 để đo dữ
liệu. Dữ liệu thu thập được truyền trực tiếp đến điện thoại thông minh cho người dùng.
Việc sử dụng ESP32 và DHT 11 cung cấp giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí để theo
dõi tình trạng không khí theo thời gian thực. Kết quả thử nghiệm chứng minh tính hiệu quả
và độ tin cậy của thiết bị, làm nổi bật tiềm năng ứng dụng thực tế của nó trong cuộc sống ngày nay.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của TS. Hán Huy
Dũng trong suốt quá trình hoàn thành Bài tập lớn này.
Trong quá trình thực hiện đề tài, dựa theo những kết quả đạt được bước đầu, dù đã rất
cố gắng tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế nhất định. Vì vậy, em rất
mong nhận được sự góp ý, bổ sung của thầy cô để đề tài được tối ưu và hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Khuất Tiến Đạt, mã số sinh viên 20207548 cùng 2 thành viên khác của nhóm 8,
sinh viên lớp ET-LUH, khóa 65. Người hướng dẫn là TS. Hàn Huy Dũng. Tôi xin cam đoan
toàn bộ nội dung được trình bày trong Bài tập lớn ”Theo dõi nhiệt độ độ ẩm và ứng dụng
trong chăn nuôi gà” là kết quả quá trình tìm hiểu và nghiên cứu của nhóm chúng tôi. Các
dữ liệu được nêu trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, phản ánh đúng kết quả đo đạc
thực tế. Mọi thông tin trích dẫn đều tuân thủ các quy định về sở hữu trí tuệ; các tài liệu
tham khảo được liệt kê rõ ràng. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với những nội dung
được viết trong đồ án này.
Hà nội, ngày tháng năm 2023 lOMoAR cPSD| 61554836 Người cam đoan
Khuất Tiến Đạt MỤC LỤC
PHẦN 1. TỔNG QUÁT VỀ ĐỀ TÀI ...................................................................... 4
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................. 4
1.2 Nhìn nhận vấn đề ..................................................................................................... 4
1.3 Ý tưởng đồ án ........................................................................................................... 4
1.4 Phương pháp thực hiện ........................................................................................... 4
1.5 Kế hoạch thực hiện ................................................................................................... 5
1.6 Kết luận chương ....................................................................................................... 5
PHẦN 2. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ ................................................................. 6
2.1 Nhu cầu của người sử dụng ..................................................................................... 6
2.1.1 Kế hoạch khảo sát nhu cầu ................................................................................ 6
2.1.2 Kết quả khảo sát .................................................................................................. 6
2.2 Giới thiệu về các sản phẩm có sẵn trên thị trường ............................................... 8
2.2.1 Thiết bị ghi nhiệt độ, độ ẩm kết nối internet – DWE, TWE DicksonOne ........ 8
2.2.1.1 Một số hình ảnh về sản phẩm ................................................................... 8
2.2.1.2 Giới thiệu sản phẩm .................................................................................. 8
2.2.1.3 Thông số kĩ thuật ..................................................................................... 10
2.3 Yêu cầu đối với thiết bị .......................................................................................... 10
2.3.1 Yêu cầu chức năng ........................................................................................... 10
2.3.2 Yêu cầu phi chức năng ..................................................................................... 11
PHẦN 3. THIẾT KẾ CHI TIẾT ........................................................................... 11
3.1 Lựa chọn linh kiện ................................................................................................. 11
3.1.1 Lựa chọn vi điều khiển ..................................................................................... 11
3.1.1.1. Vi điều khiển ESP8266 và ESP32 ......................................................... 11
3.2.1.2. ESP32 ....................................................................................................... 13
3.1.2 Cảm biến ..................................................................................................... 14
3.4 Thiết kế chi tiết phần mềm .................................................................................... 18
3.4.1 Biểu đồ tuần tự ................................................................................................. 18
3.4.2 Sơ đồ khối ......................................................................................................... 18 lOMoAR cPSD| 61554836
3.4.3 Nguyên lý đo nhiêt độ ...................................................................................... 19
3.4.4 Nguyên lý đo độ ẩm ......................................................................................... 19
3.4.5 Nguyên lý truyền nhận dữ liệu ESP32 và DHT11 ........................................ 19
PHẦN 4. HOÀN THIỆN SẢN PHẨM VÀ KẾT QUẢ ....................................... 20
4.1 Thiết kế giao diện trên Blynk IOT........................................................................ 20
4.2 Lập trình ................................................................................................................. 21
4.3 Tiến hành lắp mạch..............................................................................................21
4.4 Tiến hành đo đạc và kiểm tra..............................................................................22
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...........................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................24 lOMoAR cPSD| 61554836
PHẦN 1. TỔNG QUÁT VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề
Chương này trình bày hiện trạng sử dụng các thiết bị tự động hoá trong mô hình chăn
nuôi có hiện nay. Nó cung cấp một cái nhìn tổng quan về ý tưởng và phương pháp thực
hiện đề tài cũng như kế hoạch thực hiện cho dự án..
1.2 Nhìn nhận vấn đề
Hiện nay, việc số hoá trong chăn nuôi là vô cùng cấp thiết trong quá trình phát triển đi
lên của xã hội. Trong thời đại công nghệ 4.0, với sự ra đời và phát triển vượt bậc của công
nghệ thông tin nói riêng cũng như các hệ thống IoT ( Internet kết nối vạn vật nói chung ),
việc sở hữu và sử dụng hệ thống thông minh có thể điều khiển từ xa không còn là 1 thứ gì
đó quá xa vời như trước đây nữa. Thông qua các hệ thống điều khiển từ xa này, chúng ta
hoàn toàn có thể chọn bật hoặc tắt các thiết bị thông minh từ xa theo ý muốn. Câu hỏi được
đặt ra ở đây, là chúng ta sẽ bật tắt những thiết bị ấy khi nào và ra sao, dựa vào tham số nào
giúp cho chúng ta đạt được điều đó?
Việc theo dõi nhiệt độ cũng như độ ẩm từ xa rất quan trọng trong các hệ thống công
nghiệp. Nó cho ta biết tình trạng hiện tại ở khu vực đặt máy, từ đó giúp chúng ta có thể đưa
ra những quyết định phù hợp để điều chỉnh kịp thời. Ví dụ tiêu biểu trong các trang trại
tầm trung và lớn, có sử dụng máy móc tự động số lượng lớn, nếu đi đến từng chuồng để
theo dõi dữ liệu từ đó báo cáo về trung tâm điều khiển theo cách thủ công sẽ gây lãng phí
rất nhiều thời gian và cần một nguồn nhân lực lớn, gây lãng phí cũng như làm giảm hiệu
quả của các trang trại chăn nuôi.
Như vậy, nhận thấy việc bất cập trong cách sử dụng các thiết bị thông minh để làm mát
không khí một cách chủ động và hợp lý, đặc biệt ứng dụng trong chăn nuôi chính là lý do
khiến cho nhóm chúng em chọn làm sản phẩm này.
1.3 Ý tưởng đồ án
Để kiểm soát, theo dõi một cách dễ dàng và từ xa, chắc chắn sẽ cần đến các thiết bị đặc
biệt. Điều này cũng áp dụng cho một thiết bị mà bạn có thể theo dõi lượng hơi nước và độ
ẩm có thể có trong không khí.
Bạn phải thừa nhận rằng không chỉ nóng khô quá mức, mà độ ẩm quá mức cũng ảnh
hưởng tiêu cực đến tình trạng sức khỏe của gia súc và gia cầm. Vậy tại sao bạn không thử
tự làm một máy đo độ ẩm và nhiệt độ của không khí, điều này sẽ giúp ích cho các tình huống khác nhau?
1.4 Phương pháp thực hiện
Ở phần chính của sản phẩm, nhóm tập trung vào việc khai thác dữ liệu về nhiệt độ và
độ ẩm trong không khí, từ đó chuyển trực tiếp lên hệ thông và hiển thị 1 cách dễ dàng và lOMoAR cPSD| 61554836
rõ nét trên máy của người dùng. Hệ thống của chúng em sẽ lấy trực tiếp dữ liệu từ cảm
biến, thông qua ESP32 và Blink IOT để hiển thị đến smartphone của người dùng.
Để đạt được mục tiêu này, chúng em sẽ trình bày quy trình thiết kế hệ thống, bắt đầu
từ việc lựa chọn cảm biến phù hợp và phương pháp thu thập dữ liệu. Sau đó chúng ta sẽ
thảo luận về các kỹ thuật xử lý dữ liệu. Ngoài ra, chúng em sẽ nghiên cứu và áp dụng các
phương pháp để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống.
1.5 Kế hoạch thực hiện
Sau khi nghiên cứu và phân tích các thành phần, cấu tạo cần thiết cho hệ thống, nhóm
em lên kế hoạch thực hiện cho sản phẩm như sau.
Người thực hiện Bắt đầu Kết thúc Nội dung Kết quả Bùi Đức Huy 19/06/2023 19/06/2023 Hoàn thành
Lên kế hoạch, ý tưởng, tìm hiểu về đề tài
Đại Quang Huy 26/06/2023 29/06/2023 Chuẩn bị linh kiện và Hoàn thành thiết kế Khuất Tiến Đạt
12/07/2023 15/07/2023 Lập trình và và tiếm Hoàn thành hành hoàn thiện sản phẩm Bùi Đức Huy 01/08/2023 05/08/2023 Hoàn thành Đưa sản phẩm vào quá trình thử nghiệm và đánh giá Cả nhóm
08/08/2023 xx/xx/xxxx Đưa sản phẩm vào ứng Chưa hoàn dụng thực tế thành
1.6 Kết luận chương
Chương này trình bày, đặt vấn đề ký do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu và bố cục báo cáo lOMoAR cPSD| 61554836
PHẦN 2. PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ
2.1 Nhu cầu của người sử dụng
2.1.1 Kế hoạch khảo sát nhu cầu
Nhóm chúng em tập trung vào tìm hiểu tình hình hiện tại của các trang trại chăn nuôi,
trồng trọt đặc biệt trong các trang trại nuôi giống gia cầm, vì các đối tượng này đặc biệt
chịu ảnh hưởng lớn và nhạy cảm với việc thay đổi độ ẩm không khí và nhiệt độ
2.1.2 Kết quả khảo sát
Sau khi khảo sát, chúng em thu được kết quả có thể tóm tắt lại như sau -
Các trang trại cũng đi tiên phong trong việc chuyển đổi cơ cấu giống cây trồng,
vậtnuôi, ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật nhằm nâng cao sản lượng và chất lượng
sản phẩm. Cùng với đó, trang trại góp phần không nhỏ trong việc giải quyết việc làm cho
người lao động khu vực nông thôn… -
Tuy nhiên, trên thực tế, các trang trại chưa thực sự phát triển đúng với tiềm năng
vàchưa trở thành lực lượng nòng cốt thúc đẩy nông nghiệp, nông thôn phát triển.Các trang
trại đều phát triển theo hướng tự phát, không có quy hoạch bài bản. Loại hình trang trại
đơn điệu, sản phẩm không đa dạng dẫn đến hiệu quả kinh tế chưa cao, Các chủ trang trại
phát triển dựa trên kinh nghiệm chứ chưa biết xây dựng kế hoạch phát triển lâu dài, chưa
hạch toán kinh doanh nên dễ đổ vỡ. Đa số trang trại chỉ sản xuất những loại cây trồng, vật
nuôi theo kinh nghiệm, viêc áp dụng mạnh các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào trong sản
xuất gặp nhiều khó khăn. -
Theo khảo sát của nhóm nghiên cứu (Hình 1), gần một nửa cơ sở sở hữu máy
bơm/tưới,hay còn gọi là bơm hỏa tiễn, bên cạnh đó còn có hệ thống phun (téc), tưới nhỏ
giọt, hệ thống sục… Tiếp theo là các máy móc cơ giới lớn, như: máy cày, máy xới, máy
làm đất… (16%). 7% các cơ sở sở hữu máy nổ, 6% sở hữu các thiết bị quạt hay thông gió.
Chỉ một số ít hộ có sở hữu máy gặt và các thiết bị điều khiển nhiệt độ (như: máy lạnh, máy
sưởi), tương ứng 2% và 1%. Ngoài ra, 7% cho biết, họ không có thiết bị máy móc trong
sản xuất (hoặc không trả lời). lOMoAR cPSD| 61554836
Như vậy, việc sử dụng các thiết bị điều khiển nhiệt độ còn rất hạn chế chiếm tỉ lệ rất ít 1%
Nhiệt độ và độ ẩm chuồng nuôi thích hợp cho gà theo lứa tuổi
Gà con dưới 4 tuần tuổi, nhất là gà dưới 3 tuần tuổi phải sưởi để duy trì nhiệt độ chuồng
trên 300C. Vào mùa hè thì sau 4 tuần ngày nóng không cần sưởi, những ngày mưa lạnh
vẫn tiếp tục sưởi, nhưng công suất điện thấp hơn, để nhiệt độ trong chuồng luôn ở 28-300C.
Độ ẩm chuồng tốt nhất 65-70%, chất độn phải khô, bị ẩm ướt là thay ngay.
*Chế độ nhiệt chuồng gà giống hướng thịt
*Chế độ nhiệt gà hướng trứng lOMoAR cPSD| 61554836
2.2 Giới thiệu về các sản phẩm có sẵn trên thị trường
2.2.1 Thiết bị ghi nhiệt độ, độ ẩm kết nối internet – DWE, TWE DicksonOne
2.2.1.1 Một số hình ảnh về sản phẩm
Hình 2.2.1.1. Thiết bị DicksonOne
2.2.1.2 Giới thiệu sản phẩm
DicksonOne là một hệ thống giám sát môi trường được lưu trên dữ liệu đám mây có
giao diện dễ sử dụng để theo dõi các tham số môi trường quan trọng của bạn từ máy tính,
máy tính bảng, hoặc điện thoại di động. Thêm vào đó, có nhiều hình thức cảnh báo ngay
lặp tức đến người dùng khi bất kỳ cảnh báo vượt ngưỡng nào đã được thiết lập trước đó. Đặc điểm hệ thống:
- Bảo mật: DicksonOne lưu trữ dữ liệu không giới hạn, bảo mật dữ liệu theo cấp
ngânhàng và độ tin cậy tuyệt đối
- Tuỳ chỉnh: DicksonOne cho phép tạo các kiểu mẫu báo cáo, gửi đến ai và khi nàobạn
muốn, giúp người dùng tiết kiệm thời gian
- Phân quyền: DicksonOne cho phép tạo nhều khu vực quản lý và nhiều người sửdụng
với quyền hạn khác nhau
- Tự động: Datalogger DWE hoặc TWE của DicksonOne tự động gửi dữ liệu đếnđám
mây và xoá đi dữ liệu trên datalogger (bộ nhớ dự phòng) lOMoAR cPSD| 61554836
- Truy cập: Với dữ liệu trên đám mây, bạn dễ dàng theo dõi và quản lý hệ thống
củabạn bất kỳ lúc nào, bất kỳ thời gian nào bạn muốn, truy cập bằng nhiều thiết bị khác
nhau: điện thoại, máy tính bảng, laptop/PC.
- Tiêu chuẩn: Với hệ thống giám sát liên tục và cảnh báo theo thời gian
thực.DicksonOne đáp ứng tiêu chuẩn: VFC, FDA 21 CFR Part 11, HACCP,...
- Linh động: Tuỳ vào khu vực lắp đặt của bạn, bạn có thể chọn wifi hoặc Ethernet
đểlắp đặt khi cơ sở hạ tầng bạn có sẵn.
- Mở rộng: Bạn dễ dàng thêm thiết bị datalogger vào hệ thống khi có phát sinh nơicần
kiểm tra nhiệt độ/ độ ẩm/ chênh áp - đa dạng đầu dò phù hợp với nhiều ứng dụng của bạn
Hình 2.2.1.2 Mô hình hoạt động lOMoAR cPSD| 61554836
2.2.1.3 Thông số kĩ thuật
Bảng 2.2.1.3 Thông số kĩ thuật
2.3 Yêu cầu đối với thiết bị
2.3.1 Yêu cầu chức năng
Sản phẩm đo nhiệt độ dộ ẩm trong không khí phải có các yêu cầu chức năng như giao
diện thân thiện với người dùng, thu thập và hiển thị được dữ liệu về nhiệt độ, yêu cầu độ trễ thấp, sai số nhỏ.
 Giao diện người dùng:
- Đơn giản, trực quan và thân thiện về mặt thiết kế.
- Hỗ trợ đa nền tảng (ví dụ., điện thoại thông mình, máy tính bảng). -
Hướng dẫn sửu dụng rõ ràng.
• Thu thập và hiển thị dữ liệu:
• Có khả năng thu thập dữ liệu độ ảm và nhiệt độ từ cảm biến.
• Đa dạng hoá môi trường:
- Đo được nhiệt độ và độ ẩm trong nhiều môi trường khác nhau, bao gồm ngoài vườn,
trong nhà, trong chuồng trại chăn nuôi, …..
 Tuỳ chỉnh và điều chỉnh: lOMoAR cPSD| 61554836
- Cho phép người dùng tuỳ chỉnh và thông báo ( cảnh báo ) nếu có thông số vượt qua
ngưỡng trên/dưới cài đặt thông thường .
- Cung cấp công cụ giúp người dùng cài đặt với từng điều kiện khác nhau.  Hỗ trợ kĩ thuật:
- Cung cấp tài liệu hướng dẫn sử dụng chi tiết và rõ ràng.
- Cung cấp hỗ trợ kĩ thuật qua email, điện thoại hoặc trò chuyện trực tuyến để giải
quyết câu hỏi và khắc phục sự cố.
2.3.2 Yêu cầu phi chức năng
Máy phải đáp ứng các yêu cầu về điện áp, hoạt động linh hoạt, dải nhiệt độ hoạt động
hợp lý, kết nối Bluetooth, WiFi và hoạt động, gửi thông tin liên tục trong khoảng thời gian
xác định để thông báo cho người dùng.
• Có khả năng hoạt động với bộ chuyển đổi phù hợp, cho phép kết nối trực tiếp với
nguồn điện tiêu chuẩn gia đình ( 110V-220V ).
• Thể hiện khả năng vận hành đáng tin cậy, phù hợp với khí hậu nhiệt đới gió mùa của
nước ta trong phạm vi từ -5 đến 60 độ.
• Hoạt động trong môi trường có độ ẩm từ 0 đến 99%.
• Hỗ trợ kết nối Wifi và Bluetooth.
• Có khả năng hoạt động liên tục và không bị gián đoạn.
PHẦN 3. THIẾT KẾ CHI TIẾT
3.1 Lựa chọn linh kiện
3.1.1 Lựa chọn vi điều khiển
3.1.1.1. Vi điều khiển ESP8266 và ESP32
HÌnh 3.1.2.1. ESP8266 và ESP32 lOMoAR cPSD| 61554836
Vào năm 2016, công ty Espressif, có trụ sở tại Trung Quốc, đã phát hành phiên bản
nâng cao của ESP8266, tức là ESP32. ESP8266 được họ phát hành vào năm 2014. Hai bộ
vi điều khiển giá rẻ thường được sử dụng làm thiết bị IoT. Cả hai đều có chức năng tương
tác với các nền tảng IoT khác. Hai thiết bị này đều là những công cụ rất quan trọng của IoT
nhưng mỗi cái có chức năng và khuyết điểm riêng.
Dưới đây là bảng so sánh giữa ESP32 và ESP8266 lOMoAR cPSD| 61554836
Dễ dàng nhận thấy, ESP32 sử dụng CPU lõi kép mạnh hơn, với tần số xung nhịp cao
hơn, bộ nhớ lớn hơn và có ADC đa kênh. Điều đó biến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời và
sáng giá hơn trong việc thu thập và truyền tải dữ liệu, so với ESP8266 được ra đời trước
đó. Chính vì lý do đó, nên nhóm chúng em đã chọn ESP32 cho dự án này. 3.2.1.2. ESP32
ESP-32 là Mô đun IoT (Internet vạn vật) phổ biến được phát triển bởi Espressif
Systems. Đây là một Mô đun tích hợp, kết hợp khả năng Wi-fi và Bluetooth, được sử dụng
rộng rãi trong các dự án IoT, hệ thống nhúng và phát triển sản phẩm.
Hình 3.1.1.2.2. Các chân của vi điều khiển ESP32
 Ngoài những đặc điểm nổi trội đã được thể hiện thông qua bảng so sánh nếu trên, ESP32
còn có thêm những đặc điểm dưới đây như sau:
- Vi xử lý: Mô-đun sử dụng vi xử lý ESP32, một chip được phát triển bởi Espressif
Systems. Nó có hai nhân xử lý Tensilica Xtensa LX6, với tốc độ xung nhịp lên đến 240MHz.
- Kết nối: ESP-WROOM-32 hỗ trợ kết nối Wi-Fi 802.11 b/g/n và Bluetooth 4.2. Điều
này cho phép nó kết nối với mạng Wi-Fi và giao tiếp không dây với các thiết bị khác thông qua Bluetooth.
- Bộ nhớ: ESP-WROOM-32 được trang bị ổ nhớ flash 4MB và RAM 520KB. Bộ nhớ
flash có thể được sử dụng để lưu trữ mã chương trình và dữ liệu.
- Giao diện: Mô-đun hỗ trợ các giao diện như UART, GPIO, SPI, I2C và ADC, cho
phép nó làm việc với nhiều loại cảm biến và thiết bị ngoại vi khác. lOMoAR cPSD| 61554836
- Điện áp hoạt động: ESP-WROOM-32 hoạt động với điện áp từ 2.2V đến 3.6V, với
mức tiêu thụ năng lượng thấp.
- Hỗ trợ phát triển: Mô-đun này có hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồng và có thể được lập
trình bằng nhiều ngôn ngữ và môi trường lập trình khác nhau, bao gồm Arduino
IDE và ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework).
- ESP-WROOM-32 là một mô-đun phát triển mạnh mẽ và linh hoạt, rất phù hợp cho
việc xây dựng các ứng dụng IoT và nhúng hiện đại. Phân tích chi về các module ESP-WROOM-32:
- Chip WiFi và Bluetooth: ESP-WROOM-32 tích hợp chip Wi-Fi 802.11 b/g/n và
Bluetooth v4.2 BR/EDR và BLE. Điều này cho phép nó kết nối không dây với mạng
Wi-Fi và giao tiếp với các thiết bị khác qua Bluetooth.
- GPIO: Mô-đun ESP-WROOM-32 có 38 chân GPIO (General Purpose
Input/Output) trên bo mạch, cho phép bạn kết nối với các linh kiện và ngoại vi khác
nhau như cảm biến, LED, màn hình, và các mô-đun bên ngoài.
- ADC: Mô-đun hỗ trợ 12 chân ADC (Analog-to-Digital Converter) để đọc giá trị
analog từ các cảm biến và các nguồn tín hiệu analog khác.
- UART: ESP-WROOM-32 hỗ trợ giao diện UART (Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter) để kết nối với các thiết bị khác như máy vi tính, máy in, hoặc các mạch ngoại vi khác.
- SPI và I2C: Mô-đun cung cấp giao diện SPI (Serial Peripheral Interface) và I2C
(Inter-Integrated Circuit) để giao tiếp với các linh kiện và cảm biến ngoại vi.
- Bộ nhớ: ESP-WROOM-32 có bộ nhớ flash 4MB, trong đó 1MB được sử dụng để
lưu trữ chương trình và dữ liệu. Ngoài ra, mô-đun còn có 520KB RAM để thực thi
và lưu trữ dữ liệu tạm thời.
- Đèn LED: Mô-đun có các đèn LED tích hợp để hiển thị trạng thái hoạt động như
nguồn điện, truyền/nhận dữ liệu và trạng thái Bluetooth.
- Power Management: ESP-WROOM-32 đi kèm với chức năng quản lý nguồn năng
lượng, cho phép tiêu thụ rất ít năng lượng trong chế độ chờ và giúp kéo dài thời gian
hoạt động của thiết bị.
- Công cụ phát triển: Để lập trình và nạp firmware cho ESP-WROOM-32, bạn có thể
sử dụng Arduino IDE hoặc ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework). Mô-
đun cũng được hỗ trợ bởi công cụ flash ESP Flash Download Tool để nạp firmware.
- Mô-đun ESP-WROOM-32 cung cấp một nền tảng mạnh mẽ và linh hoạt cho việc
phát triển các ứng dụng IoT và nhúng, với khả năng kết nối không dây, giao tiếp với
các linh kiện ngoại vi, và quản lý năng lượng tiết kiếm, giá thành chỉ từ
100.000 VNĐ. Chi tiết xem thêm tại ESP32-WROOM-32 Datasheet.[8] 3.1.2 Cảm biến
Một số loại cảm biến: DHT11, DHT11, LM35, DS18B20, BME280 và BMP18 lOMoAR cPSD| 61554836
Hình 3.1.2.2.1. DHT11 và BME280
Có nhiều loại cảm biến nhiệt độ tương thích với Arduino, ESP32, ESP8266. Vì vậy, có
thể khó để chọn cảm biến phù hợp nhất cho dự án của bạn. Chúng ta sẽ so sánh 6 cảm biến
nhiệt độ được sử dụng rộng rãi: DHT11, LM35, DS18B20, BME280 và BMP180.
Chúng ta sẽ so sánh các cảm biến về giao thức truyền thông, phạm vi nhiệt độ, độ chính
xác, tính dễ sử dụng và nhiều thứ khác nữa.
Để so sánh nhanh các cảm biến, bạn có thể tham khảo bảng so sánh tổng hợp bên dưới
với các thông tin quan trọng nhất khi chọn cảm biến nhiệt độ, đó là: giao thức truyền thông,
điện áp nguồn, phạm vi nhiệt độ và độ chính xác.
Bảng so sánh cảm biến DHT11, DHT22, LM35, DS18B20, BME280 và BMP180
DHT11 với DHT11 (AM2302)
Bảng 3.1.2.2. So sánh giữa các loại cảm biến
- DHT11 và DHT22 (AM2302) là cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số đo nhiệt độ và độ ẩm.
Chúng trông rất giống nhau và hoạt động theo cùng một cách, nhưng có thông số kỹ thuật khác nhau. lOMoAR cPSD| 61554836
- Cả hai cảm biến đều có thể được cấp nguồn bằng 3.3V hoặc 5V. Vì vậy, bạn có thể dễ
dàng sử dụng chúng trong các dự án Arduino hoặc ESP.
- Cảm biến DHT22 có độ phân giải tốt hơn và phạm vi đo nhiệt độ và độ ẩm rộng hơn.
Tuy nhiên, nó đắt hơn một chút và bạn chỉ có thể yêu cầu đọc với khoảng thời gian 2 giây.
- DHT11 rẻ hơn một chút, có phạm vi nhỏ hơn và kém chính xác hơn. Nhưng bạn có thể
nhận được các chỉ số cảm biến mỗi giây.
- Mặc dù có sự khác biệt nhưng cả hai hoạt động theo cách tương tự và bạn có thể sử
dụng cùng một code để đọc nhiệt độ và độ ẩm. Bạn chỉ cần chọn trong code loại cảm
biến bạn đang sử dụng. LM35, LM335 và LM34
- LM35, LM335 và LM34 là cảm biến nhiệt độ tuyến tính tạo ra điện áp tỷ lệ với giá trị
nhiệt độ. LM35 được hiệu chuẩn ở độ C, LM335 ở độ K và LM34 ở độ F. Vì vậy, tùy
thuộc vào đơn vị nhiệt độ bạn sẽ sử dụng trong dự án của mình mà chọn loại cảm biến phù hợp.
- Theo datasheet, cảm biến LM35 và LM34 yêu cầu dòng điện rất nhỏ để hoạt động,
khoảng 60uA. Điều này dẫn đến khả năng tự làm nóng rất thấp (khoảng 0,08ºC trong
không khí tĩnh), có nghĩa là các phép đo nhiệt độ sẽ không bị ảnh hưởng bởi chính cảm biến.
- Để đọc nhiệt độ từ các cảm biến này, bạn chỉ cần đọc điện áp đầu ra của cảm biến bằng
một chân analog. Nếu sử dụng Arduino, bạn chỉ cần sử dụng hàm analogRead () và
bạn sẽ nhận được các kết quả đọc nhiệt độ với hai dấu thập phân.
- Vì vậy, nếu bạn cần một cảm biến rẻ và dễ sử dụng để theo dõi nhiệt độ, LM35 là một
lựa chọn tốt. Ngoài ra, bởi vì nó tiêu thụ rất ít năng lượng, nó rất phù hợp cho các dự
án di động yêu cầu mức tiêu thụ điện năng thấp. BME280 với BMP180
- BME280 và BMP180 là cảm biến khí áp nghĩa là chúng đọc áp suất khí quyển.
BME280 cũng được trang bị cảm biến nhiệt độ và độ ẩm và BMP180 với cảm biến
nhiệt độ. Bởi vì áp suất thay đổi theo độ cao, các cảm biến này cũng có thể được sử
dụng để ước tính độ cao.
- Khi nói đến phạm vi nhiệt độ, BME280 có phạm vi đo rộng hơn: -40 đến 85ºC, trong
khi BMP180 chỉ đo từ 0 đến 65ºC. Bạn cần nhớ rằng module BME280 tự nóng lên
một chút, vì vậy các phép đo nhiệt độ có thể cao hơn giá trị nhiệt độ thực 1 đến 2 độ.
- BME280 có thể sử dụng giao thức truyền thông I2C hoặc SPI trong khi BMP180 chỉ
có thể sử dụng giao tiếp I2C.
- Cảm biến BME280 nhiều tiền hơn nhưng nó có nhiều chức năng hơn. Ví dụ, bạn có
thể xây dựng một dự án trạm thời tiết chỉ với cảm biến này. Nhưng nếu bạn không
quan tâm đến việc đo áp suất hoặc độ ẩm, bạn có thể mua một cảm biến nhiệt độ rẻ hơn.