陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

□聶佰玲 武將將 沈 昊

隨著生活水平的提高，人們對(duì)綠化的要求也越來越高，因此家庭的自助綠化開始悄悄流行。在客廳、臥室和陽臺(tái)擺放一盆盆綠植，能讓人們的生活環(huán)境更加清新和舒適。同時(shí)追求環(huán)保、綠色、鄉(xiāng)園田野已經(jīng)成當(dāng)今的一種生活時(shí)尚，把自家的陽臺(tái)構(gòu)造屬于自己的菜園，成功收獲自己種的蔬菜，并且綠化了室內(nèi)環(huán)境。目前不僅年紀(jì)大的人愛好陽臺(tái)種植，越來越多的年輕人也加入了這個(gè)行列，在很多社交平臺(tái)上都能看到他們分享的種植成果。但是室內(nèi)的環(huán)境情況會(huì)影響植物生長，年輕人工作繁忙，特別是出差等情況，造成他們沒有時(shí)間精心照料植物。因此本文介紹了一種針對(duì)家庭生活中的陽臺(tái)種植開發(fā)的陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)，能非常方便地輔助用戶種植自己的蔬菜，可以使即使沒有種植經(jīng)驗(yàn)，工作繁忙沒有時(shí)間照顧植物的年輕人也可以享受種植的樂趣，維護(hù)自己的綠色的氧吧。

一、陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)的構(gòu)成

所設(shè)計(jì)陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)的技術(shù)方案如圖1所示，它包括陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備、阿里云服務(wù)器、微信公眾平臺(tái)和手機(jī)客戶端。

陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)由無線路由器及Internet網(wǎng)絡(luò)上傳到阿里云服務(wù)器，經(jīng)過微信公眾平臺(tái)給微信客戶端推送給用戶，同時(shí)控制本地設(shè)備澆水或照明。用戶在微信客戶端發(fā)送的控制命令經(jīng)由微信公眾平臺(tái)發(fā)送到云計(jì)算服務(wù)器，云服務(wù)器再傳給陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備，澆水或打開照明燈。

圖1 陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)框圖

二、硬件設(shè)計(jì)

硬件電路設(shè)計(jì)主要是圖1中的陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備部分。陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、灌溉控制模塊、中心處理模塊、RGB照明燈控制模塊和WiFi通信模塊。頻率測量和功率檢測模塊以及智能終端模塊。

中心控制模塊采用的是STM32F103處理器，它是基于ARMv7-M的32位RISC處理器，工作頻率高達(dá)72MHz，有128k的FLASH和20k的SRAM，并且代碼執(zhí)行效率高，外設(shè)資源豐富。灌溉采用電磁閥控制滴箭。使用三路PWM控制RGB三色照明燈，既可以調(diào)節(jié)照明的顏色和亮度配比，又可以亮化環(huán)境。WiFi通信模塊采用ESP866。ESP866和單片機(jī)采用異步串行通信，外圍電路簡單，抗干擾能力強(qiáng)，通信可靠。

圖2 陽臺(tái)菜園智能控制設(shè)備框圖

圖3 主流程圖

三、軟件設(shè)計(jì)

軟件涉及到云服務(wù)器程序和STM32F103處理器程序，主程序流程圖如圖3所示。主程序循環(huán)檢測溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，當(dāng)溫度超過上限值時(shí)啟動(dòng)制冷設(shè)備；當(dāng)土壤濕度過低小于下限值時(shí)，啟動(dòng)灌溉設(shè)備；當(dāng)光照強(qiáng)度低于下限值時(shí)，啟動(dòng)照明。否則停止，并把傳感器數(shù)據(jù)通過ESP8266上傳至云服務(wù)器。云平臺(tái)發(fā)送過來的控制數(shù)據(jù)在串口中斷服務(wù)子程序里完成接收和處理。由于硬件上有看門口定時(shí)器，程序里啟動(dòng)了定時(shí)器，定時(shí)對(duì)看門狗進(jìn)行復(fù)位。

四、結(jié)語

陽臺(tái)菜園智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行智能控制，也可以通過微信手動(dòng)進(jìn)行澆水、補(bǔ)光燈操作。可以使即使沒有種植經(jīng)驗(yàn)、工作繁忙沒有時(shí)間照顧植物的年輕人也可以享受種植的樂趣。通過測試，結(jié)果驗(yàn)證了該控制系統(tǒng)方便可靠。