Mixly開源項目設計29：植物心情檢測儀

裘炯濤

創意想法

辦公桌邊陪伴我們工作的多肉、陽臺上沐浴著陽光的綠蘿、花壇里注視著同學們走過的迎春花……你是否曾想過，這些植物跟我們人類一樣，也有喜怒哀樂的情緒？如果植物有心情的話，你覺得它們的心情會受什么因素影響呢？

我們知道，植物的生長狀況主要受光照、水分、養分、溫度等多種因素的綜合影響。我們可以認為，當這些條件都正好適合時，最有利于植物的生長，植物的心情就會達到最優的狀態。如果其中的某一個條件變差了，那么植物的心情就會變差。

我們希望利用土壤濕度傳感器檢測土壤濕度，從土壤濕度的角度來分析植物的心情。對于不同的植物，它們的最適宜濕度并不相同，有些植物會喜歡偏干一點的土壤，而有些植物會喜歡偏濕一點的。我們可以利用一個旋鈕傳感器來輸入植物最適宜的濕度，通過比較最適宜濕度和實際測得的濕度，計算出濕度差值，從而推算出植物心情。根據分析，我們可以得出植物的最適宜濕度和實際測得濕度差值越大，植物心情越差，從而就可以分析出植物的心情，如圖1所示。

電路連接

在這個作品設計過程中，使用Arduino作為主控，利用Mixly編寫程序。為了測出土壤濕度，需要用到土壤濕度傳感器，而顯示植物的心情可以使用8×8點陣屏幕，旋鈕傳感器用于輸入植物最適宜的濕度，當植物處于不開心時用蜂鳴器發出求救聲。

制作思路

首先需要用戶通過旋鈕傳感器設置植物的最適宜的濕度A，然后利用土壤濕度傳感器檢測花盆中土壤的實際濕度B。如果B與A比較接近，就說明植物的心情較好，點陣屏顯示開心的表情；如果B與A有一定差距，就說明植物的心情不好，點陣屏顯示不開心的表情；如果B與A的差距很大，則說明植物的心情很糟糕，點陣屏顯示很難過的表情，同時蜂鳴器發出“滴滴”的報警聲，提醒主人及時料理。

將植物的心情從最開心到最傷心劃分為5個等級，并用8×8LED點陣制作5個表情，具體表情及含義如下表所示。

最適宜濕度和實際濕度的最大差值為1023，而植物一共有5種心情，因此得出植物最適宜濕度（A）、土壤實際濕度（B）、植物心情指數（M）之間的關系，其公式如下：

根據前面的分析，連接電路，將蜂鳴器連接在D9，將8×8點陣屏的SDA連接在D2、SCL連接在D3，將土壤濕度傳感器連接在A0，將旋鈕傳感器連接在A1，連線如圖2所示。

情境呈現

一個精致好看的外觀設計是非常重要的，外觀設計簡單來說就是作品的顏值。在實際制作過程中，外觀制作可以有多種途徑。例如，使用紙盒作為作品框架，可以輕松實現挖孔、涂鴉等操作，也更適合低段學生操作。根據電路連接圖搭建硬件和結構，如圖3所示。

原理揭秘

首先根據土壤濕度傳感器測到的數據和旋鈕傳感器輸入的植物適宜濕度計算出植物的心情指數M；再用“如果……否則……”模塊搭建分支結構，對M值屬于哪一范圍進行判斷和處理，程序如圖4所示。

搭建好顯示表情的程序結構后，就可以往里面填寫不同的表情程序了。當然，在編輯表情之前，還需要對點陣屏進行初始化，程序如下頁圖5所示。

根據表情設計，依次完成M值屬于不同范圍時的點陣表情。其中特別要注意的是，不同的表情需要用不同的數組變量命名，否則會無法正確顯示。

當植物的心情是最差的時候，也就是當M大于4時，需要用蜂鳴器發出“滴滴滴”的報警聲，以此提醒主人要注意多照顧植物，程序如下頁圖6所示。

完成整個作品的程序編寫之后，就可以上傳到Arduino UNO中，經過調試即可實現檢測植物心情。

成果拓展

完成這個作品后，我們發現，其實植物是否真的有心情已經不再重要了。在制作過程中，我們利用控制變量法來研究土壤濕度與植物心情的關系，利用傳感器和點陣屏測出并顯示植物的心情，讓學生體驗到了創造的樂趣。

從這個作品出發，學生也想出了更多的作品，如給植物心情檢測儀增加自動澆水功能，當植物心情不好時能自動澆水。甚至有學生希望通過物聯網技術將植物的心情實時發送到主人手機端，這樣主人不管走到哪里就都可以關注到植物的心情了。