Báo cáo bài tập lớn iot đề tài hệ thống nuôi cá tự động trong bể cá cảnh mini

Giới thiệu hệ thốngHệ thống nuôi cá tự động trong bể cá cảnh mini là một đề tài thú vị và hứa hẹn trong lĩnh vực Internet of Things IoT và tự động hóa trong việc quản lý môi trường cá cả

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN I

-

🙞🙜🕮🙞🙜 -BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN IOT

Đề tài: Hệ thống nuôi cá tự động trong bể cá cảnh mini

Giảng viên bộ môn: Trần Tiến Công

Nhóm lớp: 02 Nhóm bài tập: 14 Thành viên :

Vũ Nguyệt Hà B20DCCN216

Dương Thị Thanh Tâm B20DCCN588

HÀ NỘI - 2023

I Giới thiệu hệ thống

Hệ thống nuôi cá tự động trong bể cá cảnh mini là một đề tài thú vị và hứa hẹn trong lĩnh vực Internet of Things (IoT) và tự động hóa trong việc quản lý môi trường cá cảnh nhỏ Đề tài này tập trung vào phát triển một hệ thống thông minh có khả năng giữ gìn môi trường sống cho cá cảnh và cung cấp trải

nghiệm quản lý bể cá hiệu quả cho người chơi cá cảnh

Mục Tiêu Chính:

 Tự Động Hóa Quản Lý Môi Trường: Phát triển cảm biến đa dạng để đo lường các yếu tố quan trọng như nhiệt độ, và mức ánh sáng trong bể cá

Hệ thống sẽ tự động điều chỉnh các yếu tố này để duy trì môi trường lý tưởng cho cá cảnh

 Tự Động Cho Ứng Dụng Thức Ăn: Tích hợp hệ thống tự động cho việc cung cấp thức ăn cho cá dựa trên lịch trình đã được đặt trước hoặc theo dõi nhu cầu dinh dưỡng của cá

Công Nghệ và Phương Pháp:

 Sử dụng cảm biến IoT để thu thập dữ liệu về môi trường nước và điều khiển hệ thống

Lợi Ích Dự Kiến:

 Giảm công sức quản lý và duy trì bể cá cảnh

 Tăng trải nghiệm cá cảnh với môi trường ổn định và dinh dưỡng tốt

 Cung cấp dữ liệu và thông báo đúng đắn cho người chơi để họ có thể phản ứng kịp thời với bất kỳ sự cố nào

II Mô tả hệ thống

1 Hệ thống có chức năng như sau:

- Cho cá ăn tự động sử dụng động cơ bước 12V 28BYJ-48

- Theo dõi nhiệt độ môi trường nước sử dụng cảm biến nhiệt độ DS18B20 dây mềm, là phiên bản chống nước, chống ẩm

- Cảm biến ánh sáng

- Cảm biến vật cản để tính toán lượng thức ăn của cá

- Người dùng có thể thao tác thông qua Blynk

2 Các sensor, module:

a ESP32S

 Chip: Loại Chip: ESP32 (Tích hợp WiFi và Bluetooth)

 Tần số hoạt động: Có thể lên đến 240 MHz

 Kết Nối Không Dây: WiFi( IEEE 802.11 b/g/n), Bluetooth (Bluetooth 4.2), BLE (Bluetooth Low Energy)

 Giao Diện và Kết Nối: GPIO, UART, SPI, I2C

 Bộ Nhớ: Flash Memory, RAM

 Nguồn Điện: 2.2V đến 3.6V

 Giao Thức Mạng: TCP/IP Protocol Stack: Hỗ trợ đầy đủ giao thức mạng TCP/IP

 An Toàn và Bảo Mật: AES, SHA-2Ứng Dụng Phổ Biến:

 Đèn LED Báo Trạng Thái: Đèn LED tích hợp cho việc hiển thị trạng thái hoạt động của module

b Cảm biến nhiệt độ

 Dải Đo Nhiệt Độ:-55°C đến +125°C (-67°F đến +257°F)

 Độ Chính Xác Nhiệt Độ:±0.5°C trong khoảng -10°C đến +85°C

 Độ Phân Giải:9, 10, 11, hoặc 12 bit (tuỳ chọn)

 Nguồn Điện:3.0V đến 5.5V

 Giao Tiếp: 1-wire (một dây)

 Tần Số Giao Tiếp: Có thể đạt đến 1kHz

 Thời Gian Đo: Khoảng 750ms (đối với độ phân giải 12 bit)

 Bộ Nhớ: EEPROM: Có chứa một số lượng lớn các dữ liệu tham chiếu và cấu hình

 Điện Áp và Điện Dòng: Khoảng 1mA trong quá trình đo, ít hơn 1μA trong trạng thái nghỉ

 Kích Thước: Dạng vỏ TO-92 hoặc dạng mô-đun với các loại đầu cắm khác nhau

c Module thời gian thực RTC DS1307

 Độ Chính Xác Thời Gian: ±2 giây mỗi ngày tại 25°C (77°F)

 Điện Áp và Điện Dòng:5V

 Dòng Điện Hoạt Động: Khoảng 0.08mA (80μA) trong điều kiện hoạt động bình thường, và khoảng 1.5mA khi thực hiện ghi dữ liệu

 Giao Tiếp: I2C (Inter-Integrated Circuit)

 Bộ Nhớ: EEPROM: 56 bytes (48 bytes cho lịch và 8 bytes cho bảng đọc viết)

 Tần Số Nguồn Dao Động Nội: 32.768 kHz

 Thời Gian Bảo Lưu Dữ Liệu Khi Mất Nguồn: Cảm biến giữ lại thông tin thời gian thực và ngày giờ khi mất nguồn điện

 Dải Nhiệt Độ Hoạt Động: -40°C đến +85°C

 Kích Thước và Giao Diện: Chủ yếu là SOIC (Small Outline Integrated Circuit) hoặc DIP (Dual Inline Package)

 Chức Năng Bảo Vệ: Bảo vệ nguồn điện chống lệch cảm biến

 Hỗ Trợ Chức Năng Leap Year (Năm Nhuận)

d Cảm biến vật cản hồng ngoại

 Cảm biến có khả năng nhận biết vật cản ở môi trường với một cặp LED thu phát hồng ngoại để truyền và nhận dữ liệu hồng ngoại

 Tia hồng ngoại phát ra với tần số nhất định, khi có vật cản trên đường truyền của LED phát nó sẽ phản xạ vào LED thu hồng ngoại, khi đó LED báo vật cản trên module sẽ sáng, khi không có vật cản, LED sẽ tắt

 Với khả năng phát hiện vật cản trong khoảng 2 ~ 30cm và khoảng cách này có thể điều chỉnh thông qua chiết áp trên cảm biến cho thích hợp với từng ứng dụng cụ thể như: xe dò line, xe tránh vật cản, …

e Cảm biến ánh sáng

Cảm biến ánh sáng quang trở CDS có tích hợp sẵn Op-amp và biến trở so sánh mức tín hiệu giúp cho việc nhận biết tín hiệu trở nên dễ dàng, Cảm biến ánh sáng này thường dùng để nhận biết, bật tắt thiết bị theo cường độ ánh sáng môi trường

– Nguồn: 3.3 – 5VDC

– Sử dụng quang trở CDS

– Kích thước nhỏ gọn: 36mm x 16mm

3 Hệ thống truyền thông tin

a Kết Nối Cảm Biến và Đầu Đọc Dữ Liệu:

 Sử dụng giao thức kết nối không dây, ví dụ như ESP32S, để kết nối với cảm biến

 Kết nối các cảm biến với đầu đọc dữ liệu thông qua giao thức không dây để thu thập dữ liệu môi trường từ các cảm biến

b Lập Trình Thiết Bị Đầu Đọc:

 Sử dụng Arduino IDE để lập trình ESP32

 Kết nối với máy tính qua cổng USB để nạp chương trình.

c Lưu Trữ Dữ Liệu:

 Blynk Cloud Servers

III Sơ đồ thiết kế

1 Sơ đồ khối chức năng

2 Sơ đồ mô tả đặc hình miền

3 Thông số mô hình thông tin

4 Thông số kỹ thuật dịch vụ

5 Đặc điểm kỹ thuật cấp đọ IoT(IoT level Specification)

6 Đặc điểm kỹ thuật xem chức năng( Funcitional View Specification)

7 Đặc tả chế độ xem hoạt động( Operational View Specification)

8 Tích hợp thiết bị và thành phần(Device & Component Integration)

IV Giao diện hệ thống:

1 Web

2 Mobile

Giao diện hệ thống khi có cảnh báo gửi về điện thoại người dùng