基于zigbee的智能花卉養殖系統設計

王彩霞　劉舟　舒敬榮

【摘 要】本系統提出一種基于zigbee的智能花卉養殖的設計方案，由數據采集模塊、傳輸模塊、處理模塊、顯示模塊以及執行模塊實現系統整體設計。該系統具有智能化、功耗低、經濟適用以及擴展性好等優點，能夠幫助人們節省時間和家中的空間。

【關鍵詞】zigbee;Andriod;智能澆灌

中圖分類號： S68;S126文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）21-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.013

0 引言

本系統通過吊籃以及智能控制水泵，解決了傳統室內盆栽占用房屋空間及需要人工照看等確定[1]。目前，國內外智能養殖系統比較普遍的是虹吸法和定時澆灌的法，均不是按照植物生長的需要進行澆灌，因而本系統中通過傳感器采集數據，并且根據植物需要進行澆灌更加的智能化，也是未來發展的趨勢[2]。本系統通過多傳感器進行植物生長數據的采集，通過zigbee協調器進行數據處理，再由水泵以及吊籃進行響應。植物相關的數據均實時顯示在手機APP上，以便于人們能了解植物的生長狀態。

1 系統整體設計

本系統由硬件和軟件部分組成。硬件部分是以CC2530模塊為核心對數據進行無線傳輸以及處理，輔以水泵和電機組成執行模塊對指令進行響應。軟件部分分為數據處理和手機APP顯示兩部分。數據處理部分是對采集的數據進行處理并給出相應的指令;手機APP部分是實時顯示植物生長數據[3]。

2 系統硬件設計

2.1 數據采集模塊

數據采集模塊是由DTH11溫濕度傳感器，其用來采集室內的溫度和濕度、土壤濕度傳感器，是采集植物生長最佳的土壤濕度、人體紅外傳感器是用來檢測是否有人靠近、光敏傳感器是采集窗外的光照強度、氣體傳感器，是用來檢測室內的氣體的狀態是否正常，還有一個遠程的攝像頭組成的數據采集模塊[4]。

2.2 數據傳輸模塊

數據傳輸模塊是由ZIGBEE和WiFi模塊組成。本系統使用WiFi模塊實現云端和ZIGBEE之間的通信。其中ZIGBEE和ESP8266WiFi之間是串行口通信即WiFi模塊中的UTXD數據發送端，把數據發送至Zigbee協調器中對應的P05（RX）數據接收端，最終實現數據的傳輸。對于云端和手機APP之間的通信是通過云端的ID號來實現數據的傳輸。

2.3 數據處理模塊

數據處理模塊是用CC2530單片機完成的。CC2530芯片是完全兼容8051內核的單片機，而本作品中的多傳感器、水泵、步進電機等硬件的數據處理都是由此單片機完成的。同時根據作品的設計要求，通過IAR軟件自己進行編寫程序，并將自編程序燒錄到CC2530單片機中。當單片機在運行時，程序能夠運行，再根據自身的要求給多傳感器、水泵和步進電機等硬件，做出相應的處理指令。

2.4 數據顯示模塊

數據顯示模塊是通過手機APP將數據顯示在用戶的手機上。其中手機APP的編寫是通過Ecplise軟件進行編寫。自編的手機APP上，是通過登錄云端服務器的ID號使手機和多傳感器之間構成通信。手機APP上顯示的信息主要是：室內的溫度和濕度、室內的氣體是否異常、紅外傳感器檢測是否有人靠近、水泵的和電機的開關等相關的植物生長的數據。同時還有一個攝像頭能夠直接地監看到家中植物，為用戶提供了更加直接的方式查看植物。

2.5 指令執行模塊設計

水泵的控制是通過土壤濕度傳感器所檢測到的值，當土壤的濕度小于所設定植物的最佳值時，便會給出一個高電平“1”使水泵進行澆灌工作，當土壤的濕度大于所設定的植物的最佳生長濕度的閾值是，便會給出低電平“0”，此時水泵便會停止工作。當有人靠近吊籃時，紅外傳感器便會檢測到，電機將進行工作將吊籃向上升。當光敏傳感器檢測到光時，同樣會控制吊籃使其下降。在電平的設置時，當步進電機被給出高電平“1”是進行工作而給出電平“0”使則停止工作。

3 軟件組成

3.1 軟件介紹

使用IAR軟件，分別將協調器和終端程序燒錄進zigbee模塊中。手機APP的程序通過Ecplise軟件進行開發。通過登錄服務器的ID號，進行登錄即能夠實時的接受植物生長狀態的數據。

3.2 終端傳感器程序設計

首先讀取傳感器采集的數據，判斷其是否需要進行指令的處理，當需要或者不需指令處理時，都將其數據傳輸給協調器并且進行顯示，最終作出響應操作。

3.3 手機APP登錄界面

4 總結

各傳感器采集植物周圍的相關參數，并且通過CC2530模塊中的51內核進行數據處理，并且給出需要執行的指令。再通過zigbee和WiFi模塊進行無線通信，實現將植物生長數據實時顯示在手機APP上。整個系統實現了根據植物的需要進行澆灌，以及通過吊籃來節省家中的空間。

【參考文獻】

[1]楊輝.基于ZigBee技術的智能灌溉系統設計[D].成都：電子科技大學，2018.

[2]紀昌青.基于ZigBee和Web技術的遠程溫室監控系統的設計與實現[D].南寧：廣西大學，2017.

[3]毛威.基于ZigBee的溫室智能灌溉系統的改進[D].楊凌：西北農林科技大學，2017.

[4]趙榮陽，梁家海，趙華軍.基于ZigBee的溫濕度監控系統設計[J].電腦與電信，2018（12）：28-31.