Ứng dụng blynk và vi điều khiển trong giám sát, điều khiển nhà kính sử dụng điện mặt trời

Nắm vững được cách thức hoạt động của công nghệ và nông nghiệp, bằng cách tận dụng được những tài liệu và tài nguyên phần cứng đã được nghiên cứu và phát triển liên quan đến internet vạn

GVHD: PGS TS PHAN VĂN CA SVTH: PHAN HỒ PHONG

VƯƠNG TOÀN NHÂN

S K L 0 0 9 7 5 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÁY TÍNH - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG BLYNK VÀ VI ĐIỀU KHIỂN

TRONG GIÁM SÁT, ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH

SỬ DỤNG ĐIỆN MẶT TRỜI

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

Sinh viên: VƯƠNG TOÀN NHÂN

LỜI CẢM ƠN

Chúng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Phan Văn Ca đã hướng dẫn

và tận tình giúp đỡ tạo rất nhiều điều kiện thực hiện như ý tưởng, cung cấp tài liệu

để chúng tôi có thể hoàn thành đề tài tốt nhất

Chúng tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện – Điện

Tử vì đã chia sẻ những kiến thực đáng quý trong suốt quãng thời gian giảng dạy đồng thời luôn hỗ trợ giải đáp những thắc mắc mà chúng tôi gặp phải, tạo cho chúng tôi một nền tảng kiến thức vững chắc giúp hoàn thành đề tài một cách thuận lợi

Đồng thời cũng gửi lời cảm ơn đến tập thể sinh viên lớp 20861DN3L đã chia

sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài

Lời cảm ơn cuối cùng gửi đến đến gia đình của mỗi người trong nhóm chúng tôi vì đã là nguồn động lực lớn lao đồng thời luôn khích lệ tinh thần như tiếp thêm sức mạnh cho quãng thời gian qua

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài

TÓM TẮT

Công nghệ và con người là một mối liên hệ chặt chẽ với nhau khi con người làm cho công nghệ phát triển thì đồng thời công nghệ cũng đem lại nhiều lợi ích cho con người trong công cuộc phát triển kinh tế và nâng cao chất lượng của cuộc sống

Đặc biệt trong thời gian trở lại đây, những công nghệ liên quan đến internet vạn vật đã và đang được ứng dụng ở nhiều phương diện trong đó nông nghiệp cũng nằm trong phạm vi ứng dụng riêng cho mình bằng cách đưa các tính năng cơ bản lên trên không gian mạng internet để giám sát các đặc tính thay đổi của môi trường tác động đến cây trồng rồi đánh giá tình trạng phát triển để đưa ra các hướng giải quyết thích hợp mang tính tự động hoá hoặc mang tính cá nhân tuỳ thuộc vào người dùng quyết định Ngoài ra, đi theo xu hướng của thế giới trong công cuộc sử dụng triệt để nguồn năng lượng tái tạo hay thích hợp nhất chính là nguồn năng lượng mặt trời làm năng lượng chính cung cấp cho hệ thống

Nắm vững được cách thức hoạt động của công nghệ và nông nghiệp, bằng cách tận dụng được những tài liệu và tài nguyên phần cứng đã được nghiên cứu và phát triển liên quan đến internet vạn vật và năng lượng mặt trời liên kết chúng lại với

nhau nên nhóm quyết định lựa chọn đề tài "“Ứng dụng blynk và vi điều khiển

trong giám sát, điều khiển nhà kính sử dụng điện mặt trời.”

Nội dung chính của đề tài sẽ xoay quanh những yêu cầu đề ra hình thành từ mong muốn cải tiến mô hình nhà kính như:

❖ Dùng năng lượng mặt trời để làm nguồn cấp góp một phần nhỏ trong công cuộc cải thiện môi trường chung của thế giới

❖ Tận dụng những công nghệ có sẵn như ESP32, Arduino UNO R3 và nên tảng Blynk cùng với các cảm biến, module tạo thành dùng để sử dụng điều khiển, giám sát theo yêu cầu đề ra

❖ Đảm bảo xử lý được tình huống phát sinh theo kịch bản tự động áp dụng sẵn hoặc dựa vào dữ liệu thu thập được để giải quyết vấn đề theo người dùng

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH X DANH MỤC BẢNG XII CÁC TỪ VIẾT TẮT XIII

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶTVẤNĐỀ 1

1.2 MỤCTIÊUĐỀTÀI 2

1.3 NỘIDUNGTHỰCHIỆN 2

1.4 BỐCỤCBÁOCÁO 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 TỔNGQUANVỀIOT 5

2.1.1 Định nghĩa về IoT 5

2.1.2 Sự phát triển của IoT 6

2.1.3 Ứng dụng về IoT 7

2.2 NĂNGLƯỢNGTÁITẠO 7

2.2.1 Khái niệm về năng lượng tái tạo 7

2.2.2 Năng lượng mặt trời 8

2.2.3 Lợi ích sử dụng năng lượng mặt trời 9

2.3 CÔNGNGHỆWI-FI 9

2.3.1 Giới thiệu về mạng Wi-Fi 9

2.3.2 Các thành phần mạng Wi-Fi 10

2.3.3 Các chuẩn kết nối 11

2.3.4 Chuẩn kết nối phổ biến tại Việt Nam 12

2.3.5 Ứng dụng và mực tiêu của mạng Wi-Fi 13

2.4 KỸTHUẬTTHUỶCANH 13

2.4.1 Khái niệm thuỷ canh 13

2.4.2 Lịch sử phát triển 14

2.4.3 Ưu điểm của kỹ thuật thuỷ canh 15

2.4.4 Mô hình thuỷ canh 15

2.5 GIỚITHIỆUVỀPHẦNCỨNG 18

2.5.1 Arduino UNO R3 18

2.5.2 ESP32 DevKit V1 22

2.6 GIỚITHIỆUVỀPHẦNMỀM 27

2.6.1 Công cụ lập trình Arduino IDE 27

2.6.2 Nền tảng Blynk 28

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 29

3.1 CÁCYÊUCẦUCỦAHỆTHỐNG 29

3.1.1 Yêu cầu người dùng 29

3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật 29

3.2 THIẾTKẾKIẾNTRÚCHỆTHỐNG 31

3.2.1 Sơ đồ khối của hệ thống 31

3.2.2 Thiết kế chi tiết 32

3.2.3 Lưu đồ hệ thống 51

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 56

4.1 GIỚITHIỆU 56

4.2 KẾTQUẢĐẠTĐƯỢC 56

4.3 KẾTQUẢTHỰCNGHIỆM 57

4.3.1 Mô hình 57

4.3.2 Ứng dụng 58

4.4 ĐÁNHGIÁVÀNHẬNXÉT 59

4.4.1 Đánh giá 59

4.4.2 Nhận xét 60

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61

5.1 KẾTLUẬN 61

5.2 HƯỚNGPHÁTTRIỂN 61

PHỤ LỤC A BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT 62

PHỤ LỤC B HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG 66 PHỤ LỤC C BẢNG KẾT NỐI HỆ THỐNG 67

TÀILIỆUTHAMKHẢO 68

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Internet of Thing 5

Hình 2.2: Mạng 5G 6

Hình 2.3: Tương quan giữa 2 loại năng lượng 8

Hình 2.4: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà 8

Hình 2.5: Biểu tượng của sóng Wi-Fi 10

Hình 2.6: Minh hoạ tính ứng dụng và mục tiêu của Wi-Fi 13

Hình 2.7: Vườn rau áp dụng kỹ thuật thuỷ canh 14

Hình 2.8: So sánh cây trồng ở 2 điều kiện 14

Hình 2.9: Minh hoạ mô hình thuỷ canh tĩnh 16

Hình 2.10: Minh hoạ mô hình thuỷ canh ngập và rút kết hợp nuôi cá 16

Hình 2.11: Minh hoạ mô hình thuỷ canh nhỏ giọt 17

Hình 2.12: Minh hoạ mô hình thuỷ canh màng dinh dưỡng 17

Hình 2.13: Minh hoạ mô hình khí canh 18

Hình 2.14: Chip ATmega328P 18

Hình 2.15: Arduino UNO R3 19

Hình 2.16: Sơ đồ khối chức năng Arduino UNO R3 19

Hình 2.17: Sơ đồ chân Arduino UNO R3 20

Hình 2.18: 2 mặt chip ESP-WROOM-32 22

Hình 2.19: 2 mặt ESP32 DevKit V1 22

Hình 2.20: Sơ đồ khối chức năng của ESP32 DevKit V1 24

Hình 2.21: Sơ đồ chân ESP32 DevKit V1 25

Hình 2.22: Logo phần mềm Arduino IDE 27

Hình 2.23: Logo Blynk 28

Hình 2.24: Minh hoạ liên kết trong nền tảng Blynk 28

Hình 3.1: Sơ đồ hoạt động hệ thống 31

Hình 3.2: Sơ đồ hoạt động khối nguồn 32

Hình 3.3: Bộ điều khiển sạc pin NLMT 33

Hình 3.4: Sơ đồ hoạt động điều khiển 34

Hình 3.5: Module L298N 35

Hình 3.6: Minh hoạ điều chế độ rộng xung 36

Hình 3.7: Minh hoạ mạch cầu H 36

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý 37

Hình 3.9: Sơ đồ cầu H bên A 38

Hình 3.10: Sơ đồ đối chiếu cả 2 bên cầu H 39

Hình 3.11: Sơ đồ cầu H bên A cùng 4 diode bảo về 40

Hình 3.12: Sơ đồ hoạt động giám sát 41

Hình 3.13: Cảm biến ánh sáng 42

Hình 3.14: Cảm biến DHT11 43

Hình 3.15: Cấu tạo của cảm biến đo độ ẩm không khí 43

Hình 3.16: Minh hoạ quá trình trao đổi giữa DHT11 và vi điều khiển 44

Hình 3.17: Minh hoạ giai đoạn bước 1 45

Hình 3.18: Minh hoạ truyền bit 0 trong bước 2 45

Hình 3.19: Minh hoạ truyền bit 1 trong bước 2 45

Hình 3.20: Cảm biến đo độ pH 46

Hình 3.21: Khối mạch khuếch đại 46

Hình 3.22: Khối phân định điện cực pH 47

Hình 3.23: Bảng mức độ pH theo Axit và Bazơ 47

Hình 3.24: Cảm biến đo độ ẩm đất 48

Hình 3.25: Màn hình LCD2004 cùng mạch I2C LCD 49

Hình 3.26: Mô tả trạng thái khi không có điện áp 50

Hình 3.27: Mô tả trạng thái khi không có điện áp 50

Hình 3.28: Lưu đồ điều khiển động cơ bằng PWM 51

Hình 3.29: Lưu đồ điều khiển động cơ 53

Hình 3.30: Lưu đồ điều khiển đèn bằng cảm biến ánh sáng 54

Hình 3.31: Lưu đồ hoạt động các cảm biến thu thập dữ liệu 55

Hình 4.1: Toàn bộ hệ thống bên ngoài 57

Hình 4.2: Giao diện chính giám sát và điều khiển hệ thống 58

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Tóm tắt các chân thích hợp để sử dụng 21

Bảng 2.2: So sánh ESP32 DevKit V1 và NodeMCU ESP8266 23

Bảng 2.3: Tóm tắt các chân thích hợp để sử dụng 26

Bảng 3.1: Trường hợp động cơ quay thuận 38

Bảng 3.2: Trường hợp động cơ quay nghịch 38

Bảng 3.3: Trường hợp động cơ dừng 38

Bảng 3.4: Ví dụ về gói dữ liệu DHT11 44

Bảng 4.1: Bảng khảo sát vận hành 60

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Phát triển là vậy nhưng mặt tối mà cả thế giới đang phải đối mặt trong việc bảo vệ chuỗi lương thực của con người ở thời điểm hiện tại có thể sẽ tệ hơn trong tương lai không xa chính là các vấn đề về môi trường như sự nóng lên toàn cầu, các vấn đề về đất và nguồn nước, lạm dụng thuốc trừ sâu, sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng sử dụng nhiên liệu hoá thạch Ngoài ra còn, ảnh hưởng từ sự gián đoạn bất ngờ ở chuỗi cung ứng như trong đại dịch hay chiến tranh khi đó lại phải mất một khoảng thời gian dài để khắc phục

Bản thân mỗi thành viên trong nhóm là sinh viên kỹ thuật cũng nhận thức được đầy đủ về những khó khăn mà nền nông nghiệp thế giới cùng với nền nông nghiệp nước nhà hiện nay đang gặp phải và những vấn đề còn tồn đọng xung quanh

nơi mình sinh sống nên nhóm quyết định lựa chọn đề tài là “Ứng dụng blynk và

vi điều khiển trong giám sát, điều khiển nhà kính sử dụng điện mặt trời.”

Đề tài được quyết định thực hiện việc áp dụng kỹ thuật trồng trọt trong nhà kính như giảm thiểu mức độ phụ thuộc vào môi trường, gia tăng hiệu suất trồng trọt nhờ công nghệ giám sát điều khiển thông qua internet, gia tăng sản lượng cũng như số lượng tốt nhất có thể đạt được Việc sử dụng nguồn năng lượng tái tạo mà chúng tôi chọn là nguồn năng lượng mặt trời trong đề tài cũng được xem phù hợp với xu thế chung của thế giới giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hoá thạch trong tương lai

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Mục tiêu của đề tài gồm:

- Giám sát các dữ liệu liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ pH, mực nước cho cây trồng

- Kết nối thông qua Wi-Fi giữa vi điều khiển và App Blynk trên điện thoại

- Dùng năng lượng mặt trời làm nguồn năng lượng cung cấp cho vi điều khiển

1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN

Đề tài được thực hiện có những nội dung sau:

- Nội dung 1: Tham khảo tài liệu, đọc và tóm tắt tài liệu đưa ra các hướng đề

tài

- Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý

- Nội dung 3: Thiết kế, tính toán, kết nối board Arduino UNO R3 với ESP32,

các module khác,

- Nội dung 4: Thiết kế, xây dựng phần cứng, thi công mạch

- Nội dung 5: Viết chương trình điều khiển

- Nội dung 6: Kết nối từ vi điều khiển đến App trên điện thoại

- Nội dung 7: Chạy thử, kiểm tra, đánh giá, hiệu chỉnh

- Nội dung 8: Thiết kế mô hình sản phẩm

- Nội dung 9: Viết báo cáo thực hiện

- Nội dung 10: Bảo vệ đồ án tốt nghiệp

1.4 BỐ CỤC BÁO CÁO

Chương 1: Giới Thiệu

- Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

- Chương này trình bày khái quát về khái niệm IoT, năng lượng mặt trời, giao thức mạng Wi-Fi, các kỹ thuật và mô hình trồng trọt

- Sơ đồ chân, sơ đồ khối chức năng vi điều khiển

- Các phần mềm sử dụng liên quan đến đề tài như Arduino IDE và Blynk

Chương 3: Thiết Kế Hệ Thống

- Giới thiệu yêu cầu đề ra của người dùng và yêu cầu kỹ thuật cần có của người thực hiện

- Sơ đồ khối chung của hệ thống cũng như chi tiết

- Tính toán và lựa chọn lắp đặt cảm biến, module, các linh kiện để thực hiện theo yêu cầu đã đề ra

- Lưu đồ hệ thống sử dụng dùng để lập trình

Chương 4: Kết Quả Thực Hiện

- Chương này sẽ trình bày các kết quả đạt được sau thời gian thực hiện đề tài gồm có hình ảnh về mô hình bên ngoài và giao diện trên ứng dụng điện thoại, đánh giá tính ổn định của hệ thống, thời gian đáp ứng của hệ thống, tính dễ sử dụng

Chương 5: Kết Luận – Hướng Phát Triển

- Chương này sẽ đưa ra những kết luận sau khi hoàn thành mô hình đồ án, các hướng phát triển của đề tài để có thể phát triển tốt hơn trong tương lai

Hình 2.1: Internet of Thing

[1] Vậy định nghĩa về IoT theo Wikipedia có nghĩa là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình,

và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất

mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, vi điều khiển, cơ điện

tử và Internet

Có thể hiểu nôm na là mỗi một thiết bị đều được kết nối mạng Internet và tất

cả các thiết bị đó được tự động thực hiện theo kịch bản hay điều khiển, giám sát thông qua một phần mềm hoặc một ứng dụng sử dụng Internet trong việc truyền

và nhận dữ liệu toàn bộ thiết bị ở bất kỳ đâu, bất kỳ khi nào

2.1.2 Sự phát triển của IoT

IoT hình thành nên từ nhu cầu của con người mong muốn kết nối các thiết bị

để dễ dàng ra lệnh điều khiển không bị gò bó trong không thời gian và giám sát để

sử dụng được toàn bộ dữ liệu thu thập từ các thiết bị để đưa ra hướng giải quyết phù hợp Ngoài ra, sự phát triển của IoT cũng khởi nguồn từ mong muốn thay đổi các hoạt động sản xuất, kinh doanh thương mại, dịch vụ của con người trong nhiều nhóm ngành thành những hệ thống chạy tự động và giám sát, điều khiển từ xa giúp con người hoàn thành những điều không thể thành có thể để tối ưu hiệu suất làm việc, gia tăng sản lượng hàng hoá

Ví dụ điển hình về thiết bị đầu tiên được kết nối Internet, đó là vào năm 1982 một máy bán nước tự động tại Đại học Carnegie Mellon (Mỹ) được tích hợp thành công với khả năng báo cáo số lượng chai nước trong máy và báo cáo nhiệt độ của những chai nước bên trong cho người quản lý thông qua mạng Internet mà không cần phải đến kiểm tra trực tiếp

Sau đó, khái niệm IoT thực sự được đưa vào năm 1999 khi người ta bắt đầu nhận thấy tiềm năng ứng dụng và phát triển này Tới tận thời điểm hiện tại, không thể phủ nhận những thay đổi tích cực của IoT mang lại Trong tương lai với tốc độ mạng di động cao cùng việc phủ sóng rộng sẽ là bước ngoặt về dữ liệu của IoT, là nền tảng cho những ứng dụng cao hơn như trí tuệ nhân tạo

Hình 2.2: Mạng 5G

2.1.3 Ứng dụng về IoT

Một số lĩnh vực nổi bật hiện nay được ứng dụng IoT nhiều nhất như:

- Nhà thông minh

- Quản lý các thiết bị cá nhân

- Quản lý giao thông

- Lĩnh vực mua sắm thông minh

- Đồ dùng sinh hoạt hằng ngày

- Tự động hóa tại các công xưởng nhà máy

- Thu thập dữ liệu nông nghiệp

2.2 NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

2.2.1 Khái niệm về năng lượng tái tạo

Trong thời gian trở lại đây, thế giới đang gặp phải vấn đề cung cấp năng lượng ngày càng nhiều Tình cảnh chung ở đây đa phần được lý giải là do sự phụ thuộc quá mức về dạng năng lượng là nhiên liệu hoá thạch và biểu hiện rõ ràng nhất cho việc này đó là giá nhiên liệu tăng cao Ngoài ra, còn do nhu cầu sử dụng năng lượng của con người ngày một tăng khiến cho các hệ thống năng lượng cũ khó đáp ứng được, việc sử dụng nguồn năng lượng này cũng gây ra thách thức lớn về tình trạng biến đổi khí hậu của trái đất

Để giải quyết cho tình trạng trên thì nhiều nước trong đó có cả Việt Nam đang chung tay thay đổi dần sự phụ thuộc từ nhiên liệu hoá thạch sang thành sử dụng hoàn toàn năng lượng tái tạo Năng lượng tái tạo được hình thành liên tục đồng thời được xem là vô hạn ở các môi trường như gió, mưa, ánh sáng mặt trời, sóng biển, thuỷ triều,… Tất cả những dạng năng lượng trên tuy còn rất mới nhưng đều được các kỹ sư tính toán thử nghiệm và đi vào hoạt động ổn định không chỉ ở quy

mô nhỏ mà trong tương lai còn nhân rộng ra với quy mô lớn hơn khắc phục những yếu kém trong sử dụng năng lượng truyền thống gây ra như là biến đổi khí hậu, thiếu hụt năng lượng, chi phí sử dụng năng lượng cao

Hình 2.3: Tương quan giữa 2 loại năng lượng

Những năng lượng tái tạo chính thường được sử dụng phổ biến ở nước ta và khái niệm của từng dạng năng lượng như sau:

- Thủy điện là nguồn năng lượng tái tạo Năng lượng điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay tuốc bin nước và máy phát điện

- Điện gió ở Việt Nam thuộc nhóm công nghiệp năng lượng mới nổi là nguồn điện sử dụng năng lượng của gió làm quay các cánh quạt tuốc bin sinh ra điện năng

- Điện mặt trời rất phổ biến tại Việt Nam Nó sử dụng một tấm pin mặt trời hấp thụ ánh sáng sinh ra nhiệt năng và hình thành nên điện năng

2.2.2 Năng lượng mặt trời

Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng sạch được xem như là vô hạn có ở khắp mọi nơi trên trái đất miễn là nơi đó được ánh sáng mặt trời chiếu tới Nguồn năng lượng này gồm có bức xạ và nhiệt đến từ ánh sáng của mặt trời Để khai thác được thì cần có các tấm pin năng lượng mặt trời đặt trên mái nhà nơi có nhiều ánh sáng nhất và các tấm pin sẽ hấp thụ các photon trong ánh sáng để sản sinh ra điện năng lượng mặt trời

Hình 2.4: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời trên mái nhà

Năm 1839, Alexandre-Edmond Becquerel hay còn được biết đến với cái tên là Edmond Becquerel ông là một nhà vật lý người pháp nghiên cứu quang phổ mặt trời, từ học, điện và quang học Ông được xem như là cha đẻ của pin quang điện tiền thân của pin năng lượng mặt trời ngày nay khi chỉ mới 19 tuổi bằng cách thực hiện các thí nghiệm sử dụng bạc chloride được đặt trong dung dịch axit và chiếu sáng trong khi kết nối với điện cực platin tạo ra điện áp và dòng điện

Tới thời điểm hiện tại, nhờ có sự phát triển của nền khoa học – kỹ thuật công nghệ hiện đại đã giúp cho pin năng lượng mặt trời có được số lượng sản xuất và

sử dụng tăng dần theo từng năm Đồng nghĩa với chất lượng cũng cải tiến hơn trước trong việc hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời một cách ổn định không bị giới hạn bởi thời gian rồi cho ra lượng điện nhiều hơn Trong tương lai nhóm những nhà nghiên cứu còn phát triển loại pin mặt trời không phụ thuộc vào ánh sáng mặt trời có thể hoạt động vào ban đêm bằng cách toả nhiệt và hướng về phía không gian có nhiệt độ thấp để tạo ra điện áp và dòng điện

2.2.3 Lợi ích sử dụng năng lượng mặt trời

Các lợi ích nổi bật nhất khi sử dụng hệ thống điện năng lượng mặt trời là:

- Tiết kiệm chi phí khi sử dụng điện trong đời sống sinh hoạt, hoạt động sản xuất

- Tạo ra nguồn năng lượng điện vô hạn

- Thời gian sử dụng cao nên chi phí bảo trì, bảo dưỡng rất ít

- Lắp đặt tại gia đơn giản, vận hành được tự động

- Đem lại lợi ích trong việc bảo vệ môi trường

2.3 CÔNG NGHỆ WI-FI

2.3.1 Giới thiệu về mạng Wi-Fi

Wi-Fi hay Wireless Fidelity là một trong những giao thức mạng không dây được sử dụng phổ biến ở tất cả các quốc gia, được phát minh bởi tập đoàn NCR/AT&T ở Hà Lan vào năm 1991

Wi-Fi cho phép các thiết bị được kết nối có thể truy cập vào hệ thống mạng Internet trong việc truyền và nhận dữ liệu Hiện nay, Wi-Fi được dùng để làm

phương thức truy cập kết nối không dây trong rất nhiều hệ thống mạng máy tính, laptop, điện thoại thông minh, máy in,… Không chỉ kết nối không dây được nhiều thiết bị sử dụng mà Wi-Fi còn là một điểm phát có bán kính giới hạn tại các nơi như quán cà phê, sân bay, nhà ga hay khách sạn,… cho tất cả mọi người cùng truy cập

Hình 2.5: Biểu tượng của sóng Wi-Fi

2.3.2 Các thành phần mạng Wi-Fi

- Access point

Một loại thiết bị thu phát Wi-Fi có khả năng tạo ra WLAN (mạng không dây cục bộ) Access point thường có cấu tạo nhỏ gọn và đơn giản nên có thể gắn access point ở bất kỳ đâu, từ tường nhà cho đến trần nhà, phù hợp sử dụng tại môi trường công sở, nhà hàng, khách sạn hay tại các toà nhà lớn nhằm tạo ra không gian sử dụng mạng Wi-Fi rộng rãi mà không làm giảm tốc độ của Wi-Fi Bên cạnh đó, access point còn sở hữu khả năng chuyển đổi mạng có dây thành mạng không dây

mà vẫn đảm bảo tính bảo mật, giúp các thiết bị tử có thể dễ dàng kết nối được với mạng

- Wireless modem

Modem Wi-Fi là một thiết bị duy nhất kết hợp chức năng của modem và router (bộ định tuyến), biến nó thành một điểm duy nhất để kết nối Internet Một thuật ngữ khác cho thiết bị này là một cổng vào cơ bản nó có chức năng dịch các gói dữ liệu Internet qua modem và gửi nó qua không dây tới các thiết bị trong nhà thông qua router (bộ định tuyến)

- Wireless router

Router là một thiết bị để chia sẻ Internet tới nhiều các thiết bị khác trong cùng lớp mạng Ngày nay wireless router và wireless modem được kết hợp lại với nhau chung một thiết bị

- Chuẩn 802.11b

Vào tháng 7/1999, chuẩn 802.11b ra đời và hỗ trợ tốc độ theo như lý thuyết là lên đến 11Mbps trong phạm vi 30m tuy nhiên trong thực tế thì đạt được 4Mbps đến 6Mbps cùng một phạm vi Chuẩn này cũng hoạt động tại băng tần 2.4GHz nên cũng rất dễ bị nhiễu từ các thiết bị điện thoại di động và thiết bị Bluetooth có thể làm giảm tốc độ truyền

- Chuẩn 802.11a

Xuất hiện vào cuối năm 2001 song song với quá trình hình thành chuẩn b, chuẩn 802.11a phát ở tần số cao hơn là 5GHz nhằm tránh bị nhiễu từ các thiết bị khác Tốc độ theo lý thuyết đạt 54Mbps tuy nhiên tốc độ thực tế chỉ đạt 15Mbps đến 20Mbps trong phạm vi khoảng 15m đến 23m, đồng thời chuẩn này khó xuyên qua các vách tường và giá thành cao cũng là một phần nhược điểm

- Chuẩn 802.11g

Tiếp theo đó vào cuối năm 2003 chuẩn 802.11g có phần hơn so với chuẩn b

và a do được tích hợp cả 2 tiêu chuẩn này, tuy nhiên nó cũng hoạt động ở tần số 2.4GHz nên vẫn dễ nhiễu Chuẩn này có thể xử lý tốc độ lên tới 54Mbps và trong phạm vi từ 30m đến 45m

- Chuẩn 802.11n

Ra mắt năm 2009 và là chuẩn phổ biến nhất hiện nay nhờ sự vượt trội hơn so với chuẩn b và g Chuẩn kết nối 802.11n hỗ trợ tốc độ tối đa lên đến 300Mbps, có thể hoạt động trên cả băng tần 2,4GHz và 5GHz

Chuẩn kết nối này đã và đang dần thay thế chuẩn 802.11g với, phạm vi phát sóng lớn hơn, tốc độ cao hơn và giá hợp lý

- Chuẩn 802.11ac

Là chuẩn được IEEE giới thiệu vào đầu năm 2013, hoạt động ở băng tầng 5GHz Chuẩn ac có thể mang đến cho người dùng trải nghiệm tốc độ cao nhất lên đến 1730Mbps

Do vấn đề giá thành cao nên các thiết bị phát tín hiệu cho chuẩn này chưa phổ biến dẫn đến các thiết bị này sẽ bị hạn chế sự tối ưu do thiết bị phát

- Chuẩn 802.11ad

Được giới thiệu năm 2014, chuẩn Wi-Fi 802.11ad được hỗ trợ băng thông lên đến 70 Gbps và hoạt động ở dải tần 60GHz Nhược điểm của chuẩn này là sóng tín hiệu khó có thể xuyên qua các bức tường, đồng nghĩa với việc chỉ cần Router khuất khỏi tầm mắt, thiết bị sẽ không còn kết nối tới Wi-Fi được nữa

- Chuẩn 802.11ax

Wi-Fi 6 là bản cập nhật mới nhất cho chuẩn mạng không dây Wi-Fi 6 dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.11ax, với tốc độ nhanh hơn, dung lượng lớn hơn và hiệu suất năng lượng được cải thiện tốt hơn so với các kết nối không dây trước đây Tên gọi mới Wi-Fi 6 này sẽ chính thức được áp dụng từ năm 2019

- Wi-Fi Hotspot

Ngoài những chuẩn kết nối kể trên, mỗi thiết bị di động có thể tự phát ra sóng Wi-Fi cho những thiết bị khác Nói cách khác, thiết bị di động có thể được xem như là một Router

2.3.4 Chuẩn kết nối phổ biến tại Việt Nam

Tất cả các chuẩn Wi-Fi kể trên Việt Nam đều đã được sử dụng Tuy nhiên, hai chuẩn được xem là sử dụng phổ biến nhất hiện nay là 802.11g và 802.11n và được

sử dụng nhiều nhất vẫn là 802.11n, hoạt động được ở cả 2 dải tần 2.4GHz và 5GHz

Ngày nay một số thiết bị mới được sản xuất ở Việt Nam đã sử dụng các chuẩn 802.11ac, tuy nhiên số lượng này chưa nhiều (mặc dù ở các nước phát triển đã sử dụng rất phổ biến), một phần do chưa phù hợp với hạ tầng mạng còn hạn chế ở nước ta hiện nay

2.3.5 Ứng dụng và mực tiêu của mạng Wi-Fi

Hình 2.6: Minh hoạ tính ứng dụng và mục tiêu của Wi-Fi

2.4 KỸ THUẬT THUỶ CANH

2.4.1 Khái niệm thuỷ canh

Thuỷ canh hay được định nghĩa là trồng cây trong dung dịch được xem như một kỹ thuật hiện đại khiến cây trồng phát triển trong môi trường mà không cần đến đất bằng cách bổ sung cho cây trồng các chất dinh dưỡng đầy đủ và đúng mức

cần thiết cũng như đảm bảo môi trường xung quanh có các điều kiện như ánh sáng cùng khí Oxi, Carbon dioxide cho cây quang hợp và độ ẩm môi trường phù hợp

Hình 2.7: Vườn rau áp dụng kỹ thuật thuỷ canh

Lý giải cho sự phát triển của cây trồng trong điều kiện không cần đất thì theo nghiên cứu rằng cây trồng trên đất thông thường chỉ có khoảng 5% chất dinh dưỡng

từ đất để hấp thụ còn 95% cây sẽ tự sản sinh quá trình quang hợp và cũng như tự tiêu thụ Vậy vai trò của đất đối với cây trồng được xem như một nơi giữ cho cây đứng vững và số ít chất dinh dưỡng Từ đó chỉ cần chuyển hoá các chất dinh dưỡng cần thiết thành dạng chất lỏng cùng nước để cây hấp thụ trực tiếp cũng như kiểm soát được môi trường xung quanh cây và giá đỡ cây phát triển thì sẽ không cần tới đất nữa

Hình 2.8: So sánh cây trồng ở 2 điều kiện

2.4.2 Lịch sử phát triển

Trong nhiều thế kỷ các nhà khoa học và chuyên gia nông nghiệp đã nghiên cứu và thử nghiệm với nhiều hình thức khác nhau, toàn bộ chỉ để nhắm đến mục tiêu duy nhất đó là có thể trồng cây ở những nơi không thể trồng được

Đến năm 1937, nhà khoa học W.F Gericke là người đầu tiên sử dụng hình thức canh tác trong dung dịch nước đã hòa tan các chất dinh dưỡng Với phương

pháp canh tác này, cây trồng được cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho

sự sinh trưởng và phát triển của cây

Chỉ khi chiến tranh thế giới lần thứ 2 nổ ra thì thuỷ canh mới có những bước đột phá nhất định trong nền nông nghiệp do trong thời chiến các binh lính phải đóng quân thời gian dài, ở những nơi cây trồng gặp điều kiện không thuận lợi để phát triển, lúc đấy kỹ thuật trồng rau thuỷ canh được áp dụng để giải quyết vấn đề lương thực tự cung tự cấp cho doanh trại Kể từ đó kỹ thuật thuỷ canh được chính thức sử dụng rộng rãi vào khoảng 1940 cho đến thời điểm hiện tại được ứng dụng

ở khắp quy mô lớn nhỏ đem lại giá trị cao cho người trồng

Cùng với sức mạnh của khoa học thì trong tương lai không xa kỹ thuật này sẽ còn được pháp triển và ứng dụng để giám sát điều chỉnh, quản lý môi trường pháp triển cho cây ở những nơi khắc nghiệt hơn nữa, có thể là nơi ít và thậm chí không

có đất canh tác Đó là trên tàu vũ trụ, hành tinh ngoài trái đất, các hoang mạc cằn cỗi, vùng đất bị ô nhiễm

2.4.3 Ưu điểm của kỹ thuật thuỷ canh

Kỹ thuật thuỷ canh khi được áp dụng đem lại nhiều ưu điểm gồm có là:

- Không gian trồng trọt, chăm sóc linh hoạt

- Phát triển tại môi trường không có đất thì không có sâu bọ gây hại, cỏ dại, các mầm bệnh về đất hạn chế được thuốc bảo vệ thực vật

- Tiết kiệm nước do không có sự thẩm thấu hay bay hơi do tuần hoàn kín trong các đường ống

- Nâng cao năng suất chất lượng khi thu hoạch cũng như gieo trồng

2.4.4 Mô hình thuỷ canh

[2] Mô hình chăm sóc cây trồng theo kỹ thuật thuỷ canh có rất nhiều loại và mỗi loại đem lại lợi ích khác nhau Đa số các loại mô hình đều theo một khuôn mẫu nhất định đó chính là sử dụng nhưng đường ống và bể nước để truyền chất dinh dương cùng những giá đỡ cho cây

Một số loại mô hình thuỷ canh tiêu biểu như sau:

- Mô hình thuỷ canh tĩnh (Water culture): Có các thùng chứa nước hoà lẫn chứa dung dịch thuỷ canh, phần giá đỡ nhẹ nổi trên mặt nước là các giá đỡ bằng xốp, dùng thêm một máy bơm khí để sủi bọt trong nước cung cấp oxi cho rễ cây Ưu điểm của hệ thống ít tốn kém, có thể tận dụng bể chứa nước hoặc bình chứa không rỉ để thiết kế Tuy nhiên do quá cồng kềnh năng suất không cao nên thường chỉ dùng phổ biến trong dạy học và thích hợp cho một số loại cây trồng với điều kiện rễ ngập trong nước

Hình 2.9: Minh hoạ mô hình thuỷ canh tĩnh

- Mô hình ngập và rút định kỳ (Ebb và Flow system): Khác với mô hình trên

mô hình này sử dụng máy bơm điều khiển được đặt chu kỳ bơm nước lên

tự động và thoát nước về lại vị trí cũ Ưu điểm của mô hình là giúp rễ cây không ngập trong nước dễ dàng tiếp cận khí oxi, mô hình còn có thể kết hợp với việc nuôi cá ở phía dưới trong vai trò cung cấp phân bón cho cây bằng cách nhờ hệ vi sinh vật biến đổi chất thải của cá

Hình 2.10: Minh hoạ mô hình thuỷ canh ngập và rút kết hợp nuôi cá

- Mô hình nhỏ giọt (Drip system): Là loại thuỷ canh được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới Sử dụng một máy bơm đặt lịch trình hoạt động tự động bơm dung dịch lên một cách nhỏ giọt lên trên cây trồng và dung dịch dư này lại chảy qua phần giá thể xuống thoát tràn để tái sử dụng Ưu điểm của

hệ thống là sử dụng dung dịch hiệu quả không bị hao phí trong quá trình sử dụng, trồng được nhiều loại hoa va cây ăn trái khác nhau

Hình 2.11: Minh hoạ mô hình thuỷ canh nhỏ giọt

- Mô hình màng dinh dưỡng (Nutrient Film Technique): Khác với mô hình nhỏ giọt đó là bỏ phần giá thể và để phần máy bơm dung dịch chảy trong máng liên tục qua các rễ cây sau đó quay lại bồn chứa dung dịch để tái sử dụng Ưu điểm của mô hình là tối đa hoàn toàn chi phí giá thể và hạn chế

sự bay hơi, thẩm thấu của dung dịch do đi qua giá thể thay vào đó là một màng đỡ cố định cây Mô hình này thường được sử dụng với quy mô lớn cho mục đích thương mại

Hình 2.12: Minh hoạ mô hình thuỷ canh màng dinh dưỡng

- Mô hình khí canh (Aeroponics): Là sự nâng cấp của mô hình màng dinh dưỡng và được xem là mô hình thuỷ canh có kỹ thuật cao nhất Nâng cấp

chính là dưỡng chất trồng được phun sương lên trong không khí định kỳ tự động mỗi vài phút đồng thời việc treo cây trong không gian lớn hơn thì dễ dàng tiếp cận rất khí oxi xung quanh hơn Đây là hệ thống tận dụng tất cả những điều cần thiết cho cây từ dưỡng chất, nước và không khí

Hình 2.13: Minh hoạ mô hình khí canh

là Arduino UNO R3 được thiết kế làm một vi điều khiển dựa trên nền chip ATmega328P

Hình 2.15: Arduino UNO R3

b Sơ đồ khối chức năng

Sơ đồ khối chức năng được phân tích và hình thành từ datasheet cùng với quá trình sử dụng Arduino UNO R3 để thể hiện sự liên hệ các khối con đó với nhau gồm có:

- External Voltage Source: Nguồn cung cấp bên ngoài

- Voltage Management: Bộ quản lý nguồn cấp

- Voltage Regulation: Điều chỉnh điện áp

- USB Physical Interface: USB bên ngoài

- USB to UART Interface: Ngoại vi chuyển đổi USB qua UART

- ATMEGA328P: Vi điều khiển

- Pin Header: Chân ra của vi điều khiển

- Peripheral Test Points: Các điểm kiểm tra ngoại vi

- Pin 13 LED: LED – BUILTIN trong Arduino UNO R3

Sơ đồ khối chức năng được giải thích theo cách hoạt động lần lượt đó là sử dụng nguồn cấp từ bên ngoài hoặc nguồn cấp từ cổng USB từ đó khối quản lý nguồn và đảm bảo nguồn hoạt động cho vi điều khiển ATMEGA328P là 5V cùng khả năng xuất ra nguồn 3V3 và 5V, các chân ngoại vi có các chức năng cơ bản

Hình 2.16: Sơ đồ khối chức năng Arduino UNO R3

c Sơ đồ chân Arduino UNO R3

Trong mỗi chân ra trên Arduino UNO R3 thì một số nhóm chân được thiết kế

để kết nối mang lại nhiều chức năng trong cùng một chân để người dùng lựa chọn tối ưu cho phát triển hệ thống

Hình 2.17: Sơ đồ chân Arduino UNO R3

Arduino UNO R3 có tổng cộng là 32 chân, giải thích các ý nghĩa và tính năng

có trên sơ đồ chân như sau:

- Chân NC: không được ký hiệu trên board đồng thời không có tác dụng gì

cả

- Chân IOREF: đại diện cho mức LOGIC điện áp kết nối với nguồn 5V

- Chân AREF: đại diện cho mức điện áp của Analog

- Chân nguồn ra: gồm có hai mức cấp nguồn ra gồm có một chân là 5V và chân còn lại là 3V3

- Chân VIN: là chân cấp nguồn hoạt động cho chính vi điều khiển

- Chân GND: 3 chân nối GND

- Chân RESET: 1 chân để kích RESET cho vi điều khiển

- Chân ADC: 6 chân chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

- Chân I2C: 2 chân SCL và SDA để thực hiện giao thức truyền thông nối tiếp

- Chân SPI: 4 chân gồm có SCK, MISO, MOSI, SS

- Chân UART: 2 chân là TX và RX

- Chân PWM: 6 Chân điều khiển độ rộng xung

- Chân I/O: có tất cả 20 chân hỗ trợ làm ngõ vào hoặc ngõ ra thực hiện tuỳ thuộc theo nhu cầu sử dụng

Tổng số lượng chân ra trên board vi điều khiển của Arduino UNO R3 không

có nhiều tuy nhiên cũng có những chân không được liệt kê trên board và một chân cũng có nhiều chức năng kết nối nên nhóm quyết định thành lập một bảng liệt kê chân như sau:

- Bảng có các đánh dấu tình trạng khi dùng các chân Arduino UNO R3 làm đầu vào hoặc đầu ra, với ký tự “V” có nghĩa là thích hợp để sử dụng, ký tự

“O” tạm ổn để sử dụng nhưng cần lưu ý những trường hợp không mong muốn khi khởi động, ký tự “X” không thích hợp vào ngõ vào hoặc ngõ ra

10 10 V V Digital/PWM/SS thuộc SPI

ở Thượng Hải, Trung Quốc

Hình 2.18: 2 mặt chip ESP-WROOM-32

Vì dựa theo những yêu cầu có sẵn giống với bản NodeMCU ESP8266 và cộng thêm nhu cầu cần sử dụng nhiều chân hơn tại một số phòng của đồ án nên cả nhóm quyết định chọn thêm ESP32 DevKit V1 làm đối tượng để sử dụng

Hình 2.19: 2 mặt ESP32 DevKit V1

Bảng 2.2: So sánh ESP32 DevKit V1 và NodeMCU ESP8266

c Sơ đồ khối chức năng

[3] Sơ đồ khối được lấy từ datasheet của ESP32 DEVKIT V1 cho thấy vi điều khiển có các khối con đảm nhận các chức năng và sự liên hệ các khối con đó với nhau gồm có:

- Bluetooth baseband là tính năng tích hợp Bluetooth

- Wi-Fi baseband là tính năng tích hợp Wi-Fi

- RF receive/transmit để trao đổi dữ liệu qua sóng vô tuyến

- Tăng tốc phần cứng mật mã cho AES, SHA, RSA, RNG

- SRAM là ram tĩnh loại bộ nhớ chỉ lưu được dữ liệu khi có điện

- ROM là loại bộ nhớ chỉ đọc và lưu được dữ liệu khi mất điện

- PMU là quản lý công suất của vi điều khiển

- ULP co-processor là quản lý nguồn công suất cực thấp cho chế độ ngủ

- Các kiểu Flash nhúng là SPI, I2C, I2S, SDIO, UART, CAN, ETH, IR, PWM, Cảm biến điện dung, DAC, ADC

Hình 2.20: Sơ đồ khối chức năng của ESP32 DevKit V1

d Sơ đồ chân ESP32 DevKit V1

Bản ESP32 DevKit V1 36 chân có thêm 6 chân từ GPIO6 đến GPIO11 dành riêng cho chuẩn truyền thông nối tiếp SPI, tuy nhiên trong yêu cầu đồ án không ứng dụng nên chúng tôi chỉ dùng bản ESP32 DevKit V1 30 chân

Mỗi chân ra của ESP32 DevKit V1 thì một số nhóm chân được thiết kế để kết nối mang lại nhiều chức năng trong cùng một chân để người dùng lựa chọn tối ưu cho phát triển hệ thống

Hình 2.21: Sơ đồ chân ESP32 DevKit V1

ESP32 DevKit V1 có tổng cộng là 30 chân, giải thích các ý nghĩa và tính năng

có trên sơ đồ chân như sau:

- Chân nguồn: 1 chân nguồn ra 3.3V dùng để cung cấp điện áp ngõ ra và 1 chân Vin để cung cấp nguồn vào cho thông thường cấp nguồn khoảng 5V

- Chân GND: 2 chân nối GND

- Chân I2C: 2 chân SCL và SDA để thực hiện giao thức truyền thông nối tiếp

- Kênh ADC: 15 chân chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số trong đó ADC1 có 6 chân, ADC2 có 9 chân

- Chân UART: 4 chân gồm RXD0, TXD0, RXD2, TXD2

- Chân SPI: 8 chân gồm HSPI CLK, HSPI MISO, HSPI MOSI, HSPI CSO, VSPI CLK, VSPI MISO, VSPI MOSI, VSPI CSO

- Chân PWM: thiết lập điều khiển độ rộng xung ở khắp các chân GPIO (ngoại trừ GPIO34 đến GPIO39)

- Chân GPIO: có tất cả là 25 chân hỗ trợ làm ngõ vào hoặc ngõ ra

- Chân DAC: 2 chân chuyển tín hiệu số sang tín hiệu tương tự

- Chân cảm biến điện dung: 9 chân từ TOUCH0 – TOUCH9(không có TOUCH1)

- Chân RTC: có tổng cộng là 15 chân tác dụng đánh thức trong chế độ nguồn điện thấp

- Chân EN: ESP32 DevKit V1 được bật khi chân EN lên mức cao, khi về mức thấp sẽ hoạt động ở mức công suất tối thiểu

Điều quan trong cần để ý về ESP32 DevKit V1 là số chân GPIO sử dụng để kết nối không khớp với số được in trên mạch, hơn nữa mỗi chân GPIO khi sử dụng

để làm đầu vào hoặc đầu ra cũng chỉ có 25 chân nên cần lưu ý

[4] Dưới đây chúng tôi xin được đánh dấu tình trạng khi dùng các chân GPIO ESP32 DevKit V1 làm đầu vào hoặc đầu ra, với ký tự “V” có nghĩa là thích hợp

để sử dụng, ký tự “O” tạm ổn để sử dụng nhưng cần lưu ý những trường hợp không mong muốn khi khởi động, ký tự “X” không thích hợp vào ngõ vào hoặc ngõ ra

2.6.1 Công cụ lập trình Arduino IDE

Arduino IDE là từ viết tắt của Arduino Integrated Development Environment dịch sang nghĩa tiếng việt có nghĩa là Môi trường phát triển tích hợp cho Arduino hay chính xác hơn là phần mềm này được phát triển để hỗ trợ lập trình cho các mạch Arduino

Phần mềm lập trình Arduino IDE có thể cài đặt ở trên các hệ điều hành phổ biến như Windows, Linux, MacOS đồng thời cũng hỗ trợ ngôn ngữ lập trình C và C++ được dùng hầu hết trên các vi điều khiển

Điểm nhấn của phần mềm này đó chính là phần mềm có mã nguồn mở, người dùng tuỳ ý sử dụng phần mềm theo cách họ muốn bằng cách tự thêm thư viện để lập trình những vi điều khiển khác hoặc tự thêm các thư viện chức năng

Hình 2.22: Logo phần mềm Arduino IDE

2.6.2 Nền tảng Blynk

Blynk là một nền tảng trung gian có trên điện thoại thông minh thuộc hệ điều hành Android hoặc IOS làm cầu nối cho việc điều khiển, giám sát các vi điều khiển

có tích hợp kết nối Wifi

Tuy là một nền tảng trung gian nhưng lại có một cách kết nối và sử dụng cực

kỳ dễ dàng chỉ việc kéo thả những nhãn như nút bấm, thanh trượt, màn hình, biểu đồ,… rồi dùng những nhãn đó để gửi tín hiệu đến vi điều khiển hoặc lấy dữ liệu thu được từ nó

Hình 2.23: Logo Blynk

Blynk được thiết kế dành riêng cho IoT Nó có thể điều khiển phần cứng từ xa

ở đây là vi điều khiển đến các thiết bị hoặc hiển thị dữ liệu cảm biến thu được rồi lưu trữ dữ liệu đó, còn nhiều tuỳ biến hơn nữa phụ thuộc vào người sử dụng

Có 3 thành phần chính liên kết với nhau tạo nên nền tảng Blynk:

- Ứng dụng Blynk: Cho phép tạo giao diện điều khiển và giám sát trên ứng dụng điện thoại bằng cách sử dụng các nhãn của nhà phát triển cung cấp sẵn để người dùng tuỳ ý tích hợp theo mỗi dự án khác nhau

- Máy chủ Blynk: Máy chủ chịu trách nhiệm trung gian trong việc giao tiếp truyền dữ liệu giữa điện thoại thông minh và vi điều khiển

- Thư viện Blynk: Sử dụng thư viện trong các phần mềm lập trình để mở giao tiếp giữa các vi điều khiển có thể kết nối Wifi thông dụng hiện nay với máy chủ Blynk, có thể tiến hành xử lý các câu lệnh truyền đi hoặc nhận vào khi lập trình trong vi điều khiển

Hình 2.24: Minh hoạ liên kết trong nền tảng Blynk