android手机监控智能盆栽系统
1Abstract 1引言 2一、系统总体设计与分析 2（一）选择方案 21.空气温湿度检测传感器的选择 22.光照强度检测传感器的选择 23.补光、浇水装置的选择 34.通信模块的选择 3（二）系统设计方案 3二、系统硬件电路设计 4（一）监测系统 41.DHT22温湿度测量部分 42.土壤湿度测量部分 53.GY—30光强度测量部分 6（二）WIFI通信部分 7（三）单片机最小控制系统 8（四）控制装置 81.光照装置 82.灌溉装置 9（五）其他硬件部分 101.AD转换电路 102.USB转串口电路 103.电源转换电路 10（六）LCD1602显示部分 11三、系统软件设计 12（一）软件系统设计框架 12（二）程序分析 131.底层程序分析 132.手机端程序分析 16四、系统测试分析 18（一）系统整体监测数据的比对 18（二）光照灌溉设备的有效性检测 19（三）Android手机端数据显示 19五、总结 20谢辞 20参考文献 21室内盆栽越来越受到追求高质量生活人群的需要，繁忙的生活导致盆栽因照顾不良而枯死。本设计通过良好监控室内盆栽来解决此问题。系统包括环境采集、控制核心、控制机构、Android平台四部分，环境采集部分由探头式土壤湿度传感器、温湿度传感器、光强度传感器组成来监测环境变量；以单片机STC89LE54RD+作为核心控制器获取、处理数据，驱动控制机构自动平衡生长环境；同时采用了无线通信WIFI模块，可以实现Android手机观看数据，发送控制指令；设计具有手动控制和自动控制两种模式。该设计与生活需求相适应，具有方便、简单、智能等特点。
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Abstract
The purpose of the system design is to better monitor the indoor green potted plant growth. A probetype soil moisture sensor was designed to detect soil moisture in potted plants, DHT22 temperature and humidity sensor was used to detect the temperature and humidity of the *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
air around the pot, GY30 light intensity module was used to detect the intensity of potted plants. The STC89LE54RD+ is used as a core controller to acquire and process data so as to drive the illumination device and the irrigation device to automatically. Meanwhile, the wireless communication WIFI module is adopted, so that the mobile phone app can watch data and command and control illumination and irrigation devices. Therefore, the design has two modes of manual control and automatic control. The design adapts to the needs of life and has the characteristics of convenience, simplicity, intelligence and so on.
Key words：STC89LE54RD+；WIFI；Android；
引言
随着物联网时代的到来和社会水平不断提升，人们对生活质量的要求也逐渐提高。更多地人对健康绿色的家庭环境越来越青睐，在生活和办公的室内种植盆栽花卉，通过植物培养来愉悦心情、增添生活气息、创造安心舒适空气环境。然而因为某些原因盆栽不能良好的生长导致不能满足生活的需求，例如在忙碌的社会生活中往往会忽略对盆栽的照料，盆栽的浇水不当使花卉枯竭或根部缺氧腐烂导致死亡。随着智能化趋势的发展，关于盆栽监护的设计也有出现，例如智能浇花系统，手机App检测系统等，但是都不能很好满足盆栽各方面的生长需求；监护需要做到对盆栽生长习性的了解，并且精确的测量出所处环境变量，比较与标准环境间存在的差异；判断出差异后能够自动采取措施消除这种差异。本设计通过集合各种精确传感器准确获取温度、湿度、光强度、土壤湿度数据，通过计算处理智能控制准确把握浇水的量，有效防范浇水过盛、光照太强或太弱，还通过WIFI通信技术实现手机App观看设置，并兼有自动提示功能。用户可以很方便的了解盆栽生长环境，更人性化、智能化。
一、系统总体设计与分析
（一）选择方案
1.空气温湿度检测传感器的选择
设计采用温湿度传感器作为空气感知元件，与独立的温度传感器（DS18B20）、空气湿度传感器比，精度差误差范围在0.5度以内，但具有节省硬件空间、价格便宜等优点，从实际出发选择空气温湿度一体的传感器更为合理。对于温湿度传感器有DHT11和DHT22两种可供选择，DHT11是一款含有已校准数字数字信号输出的温湿度复合传感器，具有响应快、抗干扰能力强、性价比极高、长期稳定性好、功耗低等优点，并且采用单线双向输出数据的方式；DHT22是基于DHT11基础之上的更新产品，相较于DHT11的温湿度8位分辨率，其有16位温湿度数据分辨率，并且通过实际测量之后发现DHT11的数据误差偏大。综合以上的分析选择DHT22传感器作为测量空气温湿度的感应传感器。
2.光照强度检测传感器的选择
对于环境光照强度感知的元件选择方案有GY30模块和光敏电阻两种，GY30光强度传感器模块是以BH1750FVI芯片为核心，通过IIC通信方式输出16位精度的数字光强度数据，避免复杂的计算，可以对广泛的高度进行1LX的高精度测定。光敏电阻是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随光强度变化的电阻器，它有价格便宜、选择范围宽等优点，如果实现光强度的测量需要进行电路设计、AD转换、实测光强度比照、线性公式推导等，会因为电路信号干扰能力和人为、物理原因导致不可忽视的误差。因此从设计本身数据准确度来说应当选择GY30光强度传感器模块为宜。
3.补光、浇水装置的选择
补光装置选择全光谱的植物补光灯，补光装置的作用是延长太阳光照、弥补弱光，起到合理调整环境的作用。植物补光灯是一种模拟太阳光线的装置，只是起到维持、保护植物增长，而不是起到改变植物的生长规律，避免了违反植物生长的习性，例如强制催熟生长或者减缓生长。补光灯电源选用低直流电压，一方面符合电子设计的要求，另一方面方便于电压的控制把握。综合以上要求设计选用12W圆形全光谱植物补光灯。
浇水装置选择直流电子水泵，浇水装置的作用有：一是给土壤湿度低的土壤施水达到植物需水的平衡，另一点是向空气中喷水雾可以为植物清洗叶面，增加空气湿度，减小空气温度，从而保护呼吸作用和光合作用的进行。同时水泵对电压要求低有利于降低功耗，所以浇水装置选择12W的直流电子水泵，结合1CM口径细小水管和水雾喷头。
4.通信模块的选择
普遍的近距离通信方式有蓝牙通信、Zigbee通信、WIFI通信三种。三种通信方式各有优缺点，Zigbee通信是中短程通信，其通信范围在75米以内，但是适合作为网络间节点使用，因为它低功耗、低传输速率；蓝牙通信传输速率高功耗大适合用于手机之间的通信，但蓝牙通信距离短，一般在10米之内信号适宜，因此具有范围局限性；WIFI通信传输速率高功耗低，虽然信号有强弱但传输范围在几十米以内传输良好，并且可以上传数据到云端实现远程通信，有利于更好地展望。因此通信模块选择WIFI通信模块。
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Abstract
The purpose of the system design is to better monitor the indoor green potted plant growth. A probetype soil moisture sensor was designed to detect soil moisture in potted plants, DHT22 temperature and humidity sensor was used to detect the temperature and humidity of the *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
air around the pot, GY30 light intensity module was used to detect the intensity of potted plants. The STC89LE54RD+ is used as a core controller to acquire and process data so as to drive the illumination device and the irrigation device to automatically. Meanwhile, the wireless communication WIFI module is adopted, so that the mobile phone app can watch data and command and control illumination and irrigation devices. Therefore, the design has two modes of manual control and automatic control. The design adapts to the needs of life and has the characteristics of convenience, simplicity, intelligence and so on.
Key words：STC89LE54RD+；WIFI；Android；
引言
随着物联网时代的到来和社会水平不断提升，人们对生活质量的要求也逐渐提高。更多地人对健康绿色的家庭环境越来越青睐，在生活和办公的室内种植盆栽花卉，通过植物培养来愉悦心情、增添生活气息、创造安心舒适空气环境。然而因为某些原因盆栽不能良好的生长导致不能满足生活的需求，例如在忙碌的社会生活中往往会忽略对盆栽的照料，盆栽的浇水不当使花卉枯竭或根部缺氧腐烂导致死亡。随着智能化趋势的发展，关于盆栽监护的设计也有出现，例如智能浇花系统，手机App检测系统等，但是都不能很好满足盆栽各方面的生长需求；监护需要做到对盆栽生长习性的了解，并且精确的测量出所处环境变量，比较与标准环境间存在的差异；判断出差异后能够自动采取措施消除这种差异。本设计通过集合各种精确传感器准确获取温度、湿度、光强度、土壤湿度数据，通过计算处理智能控制准确把握浇水的量，有效防范浇水过盛、光照太强或太弱，还通过WIFI通信技术实现手机App观看设置，并兼有自动提示功能。用户可以很方便的了解盆栽生长环境，更人性化、智能化。
一、系统总体设计与分析
（一）选择方案
1.空气温湿度检测传感器的选择
设计采用温湿度传感器作为空气感知元件，与独立的温度传感器（DS18B20）、空气湿度传感器比，精度差误差范围在0.5度以内，但具有节省硬件空间、价格便宜等优点，从实际出发选择空气温湿度一体的传感器更为合理。对于温湿度传感器有DHT11和DHT22两种可供选择，DHT11是一款含有已校准数字数字信号输出的温湿度复合传感器，具有响应快、抗干扰能力强、性价比极高、长期稳定性好、功耗低等优点，并且采用单线双向输出数据的方式；DHT22是基于DHT11基础之上的更新产品，相较于DHT11的温湿度8位分辨率，其有16位温湿度数据分辨率，并且通过实际测量之后发现DHT11的数据误差偏大。综合以上的分析选择DHT22传感器作为测量空气温湿度的感应传感器。
2.光照强度检测传感器的选择
对于环境光照强度感知的元件选择方案有GY30模块和光敏电阻两种，GY30光强度传感器模块是以BH1750FVI芯片为核心，通过IIC通信方式输出16位精度的数字光强度数据，避免复杂的计算，可以对广泛的高度进行1LX的高精度测定。光敏电阻是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随光强度变化的电阻器，它有价格便宜、选择范围宽等优点，如果实现光强度的测量需要进行电路设计、AD转换、实测光强度比照、线性公式推导等，会因为电路信号干扰能力和人为、物理原因导致不可忽视的误差。因此从设计本身数据准确度来说应当选择GY30光强度传感器模块为宜。
3.补光、浇水装置的选择
补光装置选择全光谱的植物补光灯，补光装置的作用是延长太阳光照、弥补弱光，起到合理调整环境的作用。植物补光灯是一种模拟太阳光线的装置，只是起到维持、保护植物增长，而不是起到改变植物的生长规律，避免了违反植物生长的习性，例如强制催熟生长或者减缓生长。补光灯电源选用低直流电压，一方面符合电子设计的要求，另一方面方便于电压的控制把握。综合以上要求设计选用12W圆形全光谱植物补光灯。
浇水装置选择直流电子水泵，浇水装置的作用有：一是给土壤湿度低的土壤施水达到植物需水的平衡，另一点是向空气中喷水雾可以为植物清洗叶面，增加空气湿度，减小空气温度，从而保护呼吸作用和光合作用的进行。同时水泵对电压要求低有利于降低功耗，所以浇水装置选择12W的直流电子水泵，结合1CM口径细小水管和水雾喷头。
4.通信模块的选择
普遍的近距离通信方式有蓝牙通信、Zigbee通信、WIFI通信三种。三种通信方式各有优缺点，Zigbee通信是中短程通信，其通信范围在75米以内，但是适合作为网络间节点使用，因为它低功耗、低传输速率；蓝牙通信传输速率高功耗大适合用于手机之间的通信，但蓝牙通信距离短，一般在10米之内信号适宜，因此具有范围局限性；WIFI通信传输速率高功耗低，虽然信号有强弱但传输范围在几十米以内传输良好，并且可以上传数据到云端实现远程通信，有利于更好地展望。因此通信模块选择WIFI通信模块。
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