BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGIỆP
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP :
HỆ THỐNG ĐO ĐỘ ẨM VÀ TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG
ĐIỀU KHIỂN BẰNG MÁY TÍNH GVHD : TRƯƠNG THỊ BÍCH NGÀ
SVTH : TRẦN VIỆT DŨNG
MSSV : 00101057
SVTH : TRẦN QUỐC TUẤN

TRANG TỰA

Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng và ngày càng mạnh mẽ của
khoa học kỹ thuật nền công nghiệp điện tử cũng có những bước tiến vô cùng
quan trọng đối với đời sống con người. Kỹ thuật điện tử đóng vai trò chủ
động trong các ngành hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, tự động điều
khiển đặc biệt trong công nghiệp sản xuất các thiết bò điện tử đã hỗ trợ con
người rất nhiều trong quá trình sản xuất, những hệ thống tự động điều
khiển, robot thay thế con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi sự
chính xác cao. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã mang đến cho con
người một cuộc sống tiện nghi văn minh và hiện đại. Việc ứng dụng những
thành tựu phát triển của kỹ thuật điện tử vào nhiều lónh vực : công nghiệp,
nông nghiệp, lâm nghiệp, hàng không, giao thông vận tải Góp phần rất lớn
cho sự phát triển không ngừng của các ngành này,đã đem lại nhiều lợi ích về
kinh tế, xã hội.
Trong nền nông ngiệp nước ta hiện nay còn gặp những khó khăn do ảnh
hưởng của thiên nhiên và những phương thức canh tác theo truyền thống
vẫn chưa mang lại lợi ích kinh tế thật sự cao. Việc ứng dụng những thành
tựu phát triển của kỹ thuật điện tử vào nông nghiệp để thay đổi phương
thức sản xuất, tăng năng suất sản phẩm đó chính là công việc của những
người làm khoa học kỹ thuật. Các thiết bò điện tử được thiết kế nhằm giải
quyết những vấn đề trên. Với hệ thống đo độ ẩm và tưới cây tự động có thể
giám sát và điều khiển các thông số của môi trường trong một nhà kính
phục vụ cho việc trồng cây cảnh, cây giống, rau hoa quả sạch Tất cả những
thông số của môi trường như : nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, chất dinh dưỡng
cung cấp cho cây Đều được đònh hóa bằng máy tính sao cho phù hợp với
từng giai đoạn phát triển của cây trồng.


……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………
4. Các bản vẽ và đồ thò :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
5. Giáo viên hướng dẫn : TRƯƠNG THỊ BÍCH NGÀ
6. Ngày giao nhiệm vụ :
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
Thông qua bộ môn
Ngày tháng 02 năm 2005
Giáo viên hướng dẫn: Chủ nhiệm bộ môn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……. 000 ……

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
………… ………………………………………………………………
………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………

Với những thành tựu phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ
thuật sẽ tạo nên một Nền Nông Nghiệp Công Nghệ Cao, một nền nông
nghiệp hoàn toàn không lệ thuộc vào khí hậu tự nhiên. Đây có thể là
bước đột phá của nền nông nghiệp,làm thay đổi phương thức sản xuất
tăng năng suất sản phẩm, phù hợp với xu thế công nghiệp hóa hiện đại
hóa của đất nước. LỜI CẢM TẠ Trong suốt khóa học (2000-2005) tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP.HCM, với sự giúp đỡ của qúy thầy cô và giáo viên hướng dẫn
về mọi mặt từ nhiều phía và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, nên
đề tài đã được hoàn thành đúng thời gian qui đònh. Nhóm nghiên cứu xin
chân thành cảm ơn tất cả qúy thầy cô trong khoa Điện-Điện tử đã giảng
dạy những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để thực hiện tốt Đồ n Tốt
Nghiệp và nền tảng kiến thức chuyên ngành là hành trang cho sự nghiệp
trong tương lai.
Một lần nữa nhóm nghiên cứu đề tài xin cảm ơn cô Trương Thò
Bích Ngà giáo viên hướng dẫn đề tài cùng tất cả thầy cô trong trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, đã nhiệt tình giúp đỡ nhóm nghiên cứu
hoàn thành Đồ n Tốt Nghiệp này.
TP.HCM _ Tháng 02 năm 2005
Nhóm Nghiên Cứu Đề Tài

MỤC LỤC

3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐỘ ẨM KHÔNG KHÍ 15
CHƯƠNG 4: CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ 15
4.1.KHÁI NIỆM CHUNG 15

4.2.NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN CHUYỂN ĐỔI
ADC 18
4.3. CÁC KỸ THUẬT ADC 23
CHƯƠNG 5: KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN TRONG
MẠCH 23
5.1.GIỚI THIỆU IC ĐỒNG HỒ THỜI GIAN THỰC DS12C887 23
5.1.1.K.S SƠ ĐỒ CHÂN CỦA DS12C887-CHỨC NĂNG TỪNG
CHÂN 23
5.1.2.CẤU TRÚC BÊN TRONG REAL TIME CLOCK DS12C887 26
5.1.3.CÁC THANH GHI ĐIỀU KHIỂN 28
5.1.4.CHU KỲ CẬP NHẬT 31
5.1.5.GIAO TIẾP BUS VỚI CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH THỜI 32
5.2.IC ADC7109 33
5.3.LCD TC1602A 36
5.4.CẢM BIẾN ĐỘ ẨM HS-220 38

Trang
CHƯƠNG 6: VI ĐIỀU KHIỂN 39
6.1.GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN 89S52 39
6.2.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÁC BỘ VI ĐIỀU KHIỂN
39
6.3.GIỚI THIỆU CẤU TRÚC PHẦN CỨNG VĐK 89S52 40
6.4.CẤU TRÚC BỘ NHỚ BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN 42
6.5.CẤU TRÚC BỘ NHỚ RAM BÊN TRONG VI ĐIỀU KHIỂN
43



Hình 3.2 :Cấu tạo một ẩm kế
LiCl 9
Hình 3.3.1:Sự phụ thuộc của điện trở vào độ ẩm tương
đối 10
Hình 3.3.2:Mạch đo độ ẩm dựa vào sự thay đổi điện
trở 10

Hình 3.4 : Sơ đồ nguyên lý ẩm kế tụ điện
Al
2
O
3
11Hình 3.5:Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một ẩm kế điện
ly 12

Hình 3.6:Cấu Trúc Một Sensor Độ m Với
LiCl 13
Hình 3.7:Sự biến thiên điện dung theo hàm ẩm tương
đối 14
Hình 4.1:Sơ đồ khối tổng quát của mạch
ADC 15

Hình 4.2:Quan hệ vào ra các khối
ADC 16

Hình 4.3:Quan hệ vào ra 16

Hình 7.1:Sắp xếp chân ở cổng nối tiếp của máy tính 55
Hình 7.2:Sơ đồ chân linh kiện của IC MAX232 58

Hình 8.1:Sơ đồ khối của cả hệ thống 60
Hình 8.2:Cảm biến đo độ ẩm HS220 của hãng DaeSung 61
Hình 8.3:Sơ đồ nguyên lý khối ADC 61
Hình 8.4:Sơ đồ nguyên lý khối timer 62
Hình 8.5:Sơ đồ nguyên lý khối hiển thò LCD 62

Trang
Hình 8.6:Sơ đồ nguyên lý khối công suất 63
Hình 8.7:Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp với máy tính 63
Hình 8.8:Sơ đồ nguyên lý khối vi điều khiển 64
Hình 8.9:Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 65
Hình 8.10:Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch 66
Hình 8.11:Board mạch in 2 lớp 68
Hình 8.12:Sơ đồ bố trí chân linh kiện 68

Hình 8.13:Sơ đồ board mạch in lớp top 69
Hình 8.14:Sơ đồ board mạch in lớp bottom 69
Hình 8.15:Giao diện điều khiển 70

LIỆT KÊ CÁC BẢNG

Trang
Bảng 5.1:Kiểu Dữ Liệu Thời Gian,Lòch Và Báo Giờ 28
Bảng 5.2:Chức năng từng chân của IC7109 34

Bảng 5.3:Thông tin thiết kế tổng quát 35
Bảng 5.4:Chức năng từng chân của LCD1602A 37

PHAÀN B
NOÄI DUNG

Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 1: Dẫn Nhập Trang 1
CHƯƠNG 1 : DẪN NHẬP
1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ
Khi xã hội càng phát triển đời sống con người càng được nâng cao thì con
người lại càng quan tâm đến chất lượng. Chất lượng sản phẩm càng cao
phải bảo đảm các yếu tố như : bổ dưỡng, chất dinh dưỡng cao, đẹp và
sạch. Khi nền nông nghiệp công nghệ cao phát triển mạnh mẽ sẽ thay thế
cho nền nông nghiệp truyền thống. Ở đó nền nông nghiệp không còn bò
phụ thuộc hoàn toàn vào tự nhiên.Khi con người làm chủ được môi
trường, mọi yếu tố về môi trường đều được con người xử lý cho phù hợp
với điều kiện sinh trưởng của cây trồng. Do đó nó mang lại nhiều lợi ích
như :
- Tìm ra quy luật phát triển của cây trồng
- Trồng được những giống cây ở những nơi có khí hậu khác biệt
- Cây trồng cho hoa và quả quanh năm
- Nhờ có môi trường thích hợp nên cây cho năng suất và chất lượng cao
- Giảm chi phí và công sức lao động.

(hệ thống thiết bò) hoàn thiện hơn.
-Và việc thực hiện Đề Tài có ý nghóa quan trọng đối với những người thực
hiện,qua đó giúp những người thực hiện có thêm nhiều khiến thức và khả
năng làm việc nghiêm túc.
Với Đề Tài này Nhóm nghiên cứu mong muốn trong tương lai tại Việt Nam
sẽ xuất hiện nhiều trung tâm ứng dụng kỹ thuật tiên tiến phát triển cây
nông nghiệp, và tất cả các thiết bò công nghệ đều do trong nước sản
xuất.Điều này có ý nghóa quan trọng về kinh tế và xã hội
1.3.GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Nhóm thực hiện đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế và thi công một
mạch điện tử gồm có những chức năng như sau:
+ Đo độ ẩm của không khí.
+Hiển thò mức độ ẩm, thời gian, số lần tưới trong ngày lên LCD và
MONITOR.
+ Tưới cây theo chương trình đònh thời đã cài đặt (TIMER) hoặc tưới cây
theo mức độ ẩm đã cài đặt (SENSOR Độ m), điều khiển bằng máy tính.
+ Hệ thống có một ngõ ra điều khiển máy bơm.
1.4.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu thiết kế và thi công một mạch điện tử đo độ ẩm và tưới cây
tự động điều khiển bằng máy tính ứng dụng vào việc trồng cây giống, cây
cảnh, rau hoa quả sạch trong nhà kính (GREEN HOUSE). Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 2: Cơ Sở Lý Luận Trang 3
CHƯƠNG 2 : CỞ SỞ LÝ LUẬN

2.1.ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
- Các phương pháp chuyển đổi tương tự sang số
- Các phương pháp đo độ ẩm không khí

+ thu thập theo thời gian
+ thu thập ngược thời gian
+ thu thập loang rộng
-Ghi chép tài liệu:
+ đánh dấu những chỗ cần ghi
Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 2: Cơ Sở Lý Luận Trang 4
+ ghi trích dẫn
+ ghi tóm tắt
+ ghi ý kiến riêng
-Xử lý tài liệu
 Phương pháp thực nghiệm : Đo đạc các giá trò trong mạch để thiết kế
mạch hoạt động chính xác theo yêu cầu.
2.3.2.Phương tiện nghiên cứu
- Tài liệu tham khảo
- Máy tính
- Các thiết bò đo lường.
2.4.LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU
- Chọn đề tài nghiên cứu
- Soạn đề cương nghiên cứu
- Thu thập những tài liệu có liên quan đến Đề Tài đang nghiên cứu
- Xử lý tài liệu
- Thống nhất ý kiến thiết kế và tiến hành thi công
- Tính toán thiết kế phần cứng
- Test mạch trên testboard
- Vẽ mạch in
- Lắp ráp
- Viết phần mềm
- Thiết kế mô hình và chỉnh sửa mạch
- Tiến hành nghiên cứu ứng dụng thực tiễn.

g
)
Độ ẩm bảo hòa A
sat

Độ ẩm bão hòa A
sat
cho biết hàm lượng nước cao nhất có thể có được
trong một thể tích không khí nhất đònh. A
sat
tùy thuộc vào nhiệt độ và gia
tăng nhanh với nhiệt độ.
A
sat
=
khíkhôngcủatíchThể
caonhấtnướckhốiTrọng
(
3
m
g
)
Độ ẩm tương đối A
rel

Trong quy trình sản xuất, chế biến và bảo quản nguyên vật liệu, các sản
phẩm công nghiệp, lương thực thực phẩm… có tính chất hút ẩm, độ ẩm
tương đối của không khí cần được xác đònh. Độ ẩm tương đối là tỉ số của
độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm bão hòa.
A

chứa trong thể tích V là tổng khối lượng không khí khô m
a
và khối lượng
của hơi nước m
v.
Gọi áp suất tổng cộng P là tổng của áp suất riêng phần
của không khí khô P
a
và của hơi nước P
v
; (P= P
a
+ P
v
). Khi đó một số khái
niệâm chung được đònh nghóa như sau:
 Tỷ Lệ Trộn r (kg/kg)
Tỷ lệ trộn là tỷ số giữa khối lượng hơi nước và khối lượng không khí khô
mà lượng hơi nước trộn trong đó:

 p Suất Hơi bảo Hòa
p suất hơi bão hòa P
s
(T),[Pa] là áp suất hơi nước ở trạng thái cân bằng
với nước ở nhiệt độ T.Đây là giá trò lớn nhất mà áp suất riêng P
v
có thể
đạt được đến nhiệt độ T. Lớn hơn áp suất này sẽ xảy ra ngưng tụ.
 Độ m Tương Đối
Độ ẩm tương đối U(%) là tỷ số giữa áp suất riêng của hơi nước và áp suất

dễ chòu cho con người thay đổi trong một khoảng tương đối rộng: từ 35%
đến 70%. Nếu độ ẩm tương đối thấp hơn 35%, bộ máy tiêu hoá bò kích
100
)(TP
P
U
s
v
=
a
v
m
m
r =
Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 3: Đo Độ Ẩm Không Khí Trang 7
thích, còn nếu lớn hơn 70% thì sự ra mồ hôi sẽ giảm nghiêm trọng. Nói
chung độ ẩm ảnh hưởng đến sự tiêu thụ năng lượng .
Độ ẩm càng cao thì tổn phí năng lượng để có cùng điều kiện môi
trường.
Trong công nghiệp, các điều kiện về độ ẩm rất khác nhau phụ thuộc vào
từng sản phẩm cụ thể. Trong một số trường hợp phải duy trì độ ẩm
không đổi trong môi trường làm việc thí dụ trong công nghiệp dệt, bởi vì
sự thay đổi độ ẩm làm thay đổi đặc tính của sợi Trong công nghiệp thực
phẩm, điều kiện bảo quản thực phẩm tối ưu phụ thuộc vào loại sản
phẩm, thường là nhiệt độ ở 0 ··C và độ ẩm trong khoảng 85-90%, độ ẩm
cao quá làm cho thực phẩm bò hỏng và nếu thấp quá làm giảm trọng
lượng của thực phẩm do bay hơi nước.
Vấn đề phát hiện vết hơi nước trong nhiều quá trình công nghiệp, việc
tránh vết hơi nước trong không khí hoặc trong các chất khí (cacbon,

là điểm băng giá Tf (frost point). Bắt đầu từ điểm sương này người ta đo
áp suất hơi trong không khí ẩm.
Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 3: Đo Độ Ẩm Không Khí Trang 8
 Các Yếu Tố nh Hưởng :
Gradient nhiệt độ và sự dò nhiệt ảnh hưởng rất mạnh đến độ chính xác của
đầu đo. Theo lý thuyết thì nhiệt độ hóa sương là nhiệt độ của bề mặt phân
biên giữa không khí và nước. Tuy nhiên trên thực tế luôn luôn tồn tại
gradient nhiệt độ giữa bề mặt này và cảm biến nhiệt độ.khi điểm hóa sương
thấp hơn 0 ·C, nước có thể tồn tại dưới dạng băng hoặc loại chất lỏng chậm
đông.
Quá trình chuyển trạng thái giữa nước và băng không nhất thiết phải xảy ra
xung quanh điểm 0 ·C. Một số máy đo có thể làm việc ở trong nước chậm
đông ở nhiệt độ thấp hơn -10 ·C.
 Các Đặc Trưng:
m kế ngưng tụ là loại duy nhất có phạm vi đo rất rộng, từ -70 ·C đến
100 ·C,
thậm chí có thể mở rộng giới hạn đo hơn nữa cho những ứng dụng đặc biệt
,Một số ẩm kế có thể làm việc ở +180 ·C có thể đo được nhiệt độ hóa sương
của axit hoặc có thể đo dưới áp suất cao.ưu điểm nổi bật của ẩm kế ngưng
tụ là có thể làm việc trong môi trường ăn mòn, tuy nhiên sự phức tạp về
cấu tạo và giá thành cao, nhu cầu hiệu chỉnh thường xuyên là những nhược
điểm chính làm cho loại m kế loại này chỉ được sử dụng trong phòng thí
nghiệm.
3.2.2.m kế hấp thụï
Nguyên tắc đo độ ẩm dùng ẩm kế hấp thụ dựa trên hai hiện tượng :
- p suất hơi ở phía trên của một dung dòch bão hòa chứa các muối hòa
tan nhỏ hơn áp suất hơi ở bên trên mặt nước với cùng nhiệt độ như nhau.
- Độ dẫn điện của một muối kết tinh nhỏ hơn rất nhiều so với độ dẫn
điện của dung dòch của chính muối đó với tỷ lệ cỡ 10

Hệ Thống Đo Độ Ẩm Và Tưới Cây Tự Động Điều Khiển Bằng Máy Tính
Chương 3: Đo Độ Ẩm Không Khí Trang 10
ống kim lọai
bọc cách điện
các điện cực
sợi thủy tinh
~
chỉ thò giá trò đo
nguồn nuôi xoay chiều
cảm biến đo nhiệt độ
bằng điện trở platin
Hình 3.2:Cấu tạo một ẩm kế LiCl
3.2.4.m kế biến thiên trở kháng
m kế biến thiên trởû kháng có phần tử nhạy là chất hút ẩm. Khi sử
dụng người ta đo sự thay đổi của một tính chất vật lý của nó (như điện
trởû hoặc điện dung) phụ thuộc vào độ ẩm của môi trường. Các phần tử
nhạy của cảm biến có kích thước rất nhỏ cho phép đo gần như theo điểm
với thời gian hồi đáp nhỏ.Các chất hút ẩm có khả năng chứa lượng nước
thay đổi phụ thuộc vào độ ẩm tương đối của không khí. Nếu muốn chế
tạo cảm biến dựa trên nguyên tắc này cần phải sử dụng các chất có tính
chất điện là hàm của lượng nước (tức là của độ ẩm), hàm này phải ổn