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      智能多肉植物養護系統的設計和實現
      來源:    發布時間: 2017-10-24 14:29   1325 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
          現如今多肉植物以其多樣的顏色和小巧的外觀,越來越受到消費者的歡迎。然而往往人們不能準確地根據土壤實際濕度來進行澆灌和補光。而且隨著現代人生節奏加快,忙于工作應酬,打理盆栽的時間會相應的減少。很有可能造成
          現如今多肉植物以其多樣的顏色和小巧的外觀,越來越受到消費者的歡迎。然而往往人們不能準確地根據土壤實際濕度來進行澆灌和補光。而且隨著現代人生節奏加快,忙于工作應酬,打理盆栽的時間會相應的減少。很有可能造成植物長勢不良,甚至死亡。因此設計一種智能型的花盆,是十分必要的。該花盆能夠通過各類傳感器對植物生長環境中的溫度、濕度、土壤干濕度等參數進行檢測。并將檢測到的溫度、濕度、干濕度等值在OLED上進行顯示。實現在光照較弱的時候能自動開啟補光燈,土壤含水量過低自動補水等功能。
          1 重慶植物租擺系統結構
          該裝置由花盆、水槽、補水模塊、控制器、土壤濕度傳感器和光照傳感器等組成?;究蚣苋鐖D1所示。
          圖1 系統框架
          整個系統以MSP430單片機為核心,通過傳感器將測量到的數據傳送給MSP430。其進行處理后分別將數據傳送到OLED上進行顯示,并通過與設定閾值比較并控制補光燈、水閥、蜂鳴器等工作,達到調節植物生長環境的目的。
          2 硬件
          傳感器:由于檢測的對象不一樣,所以需要用到不同類型的傳感器模塊,比如光敏傳感器模塊和DHT11等。
          DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器,它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術,確保產品具有極高的可靠性和卓越的長期穩定性。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優點。DHT11的供電電壓為3~5.5 V。傳感器上電后,要等待1 s以越過不穩定狀態在此期間無需發送任何指令。DHT11的典型運用電路如圖1所示。
          圖2 DHT11典型運用電路
          本系統采用了模擬數字一體光敏傳感器模塊。該模塊包括電源電路、光敏傳感器電路、比較電路和輸入輸出電路,采用3.3~5.0 V電源供電,分別給光敏傳感器電路、比較電路供電,光敏傳感器電路的輸出端連接雙運算放大器的輸入端,雙運算放大器輸出端與輸出電路的輸入端連接。輸出數字信號或模擬信號,準確度高、反應速度快、功耗低、使用成本低。
          電源:本系統需要工作在于穩定可靠的直流電源??紤]到運用于普通家庭,為了便于供電所以本系統采用USB或者手機充電器供電更為方便,且供電電壓5 V。采用上述方式供電的優點是共用性強,電源穩定。
          單片機:單片機采用了TI公司的MSP430F5529 LaunchPad,MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集(RISC)的混合信號處理器(Mixed Signal Processor,MSP)。MSP430F5529LaunchPad基于閃存的產品系列,具有超低工作功耗。其功能齊全,引腳較多,具有在線調試功能。而且可以直接采用5 V供電,能與電源良好匹配。
          3 軟件實現
          通過MSP430的ADC12寄存器采集外部數據。需要對系統用到的 GPIO 口的功能進行設置,P6.0-6.6設置為模擬輸入,用于采集濕度傳感器,光敏傳感器,空氣溫濕度傳感器等的模擬電壓值。
          對 ADC 模塊進行初始化,其中包括ADC時鐘使能,時鐘分頻因子設置,ADC 的工作時鐘頻率設置,并設置工作模式為序列通道多次轉換工作模式等。
          在主程序中,液晶實時地顯示 ADC的轉換數值,并將轉換值與用戶設定值的進行對比,如果檢測值小于用戶設定的濕度限值,430通過GPIO驅動水泵,對花盆中的植物進行澆灌。當到達最大閾值則停止水泵。
          4 DHT11的驅動
          DHT11的數據口用于與微處理器之間的通訊和同步,采用單總線數據格式,一次通訊時間4 ms左右,數據分小數部分和整數部分,操作流程如下:一次完整的數據傳輸為40 bit,高位先。出數據格式:8 bit濕度整數數據+8 bit濕度小數數據
          +8 bit溫度整數數據+8 bit溫度小數數據
          +8 bit校驗
          總線空閑狀態為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18 ms,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發送80 μs低電平響應信號.主機發送開始信號結束后,延時等待20~40 μs后, 讀取DHT11的響應信號,主機發送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高。
          所以需要用到單片機輸出時序來驅動DHT11模塊。
          5 結語
          本文提出的多肉植物智能種植系統,通過單片機的監測和控制能夠實時檢測植物種植環境的溫濕度、植物土壤濕度及光照條件,并根據環境變量來控制水泵、補光燈等終端設備,從而實現控制澆水和補光等功能。此系統可用于多肉養護,該系統運用了比較廉價的單片機和傳感器模塊,易于實現且低功耗,系統與用戶通過OLED交互,易于用戶了解盆栽生長環境,并對其加以適當干預。由于市面上還未有此功能的系統,因此具有一定的市場價值。http://www.agenciabgrid.com/
       
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