家庭智能浇花器
随着智能化技术的高速进步，智能产品开始逐步进入到人们生活中的去，比如自动扫地机器人等。这样使得人们拥有更多的时间和精力来做更多的事情。植物也是人们生活中必不可少的元素，放在家里或办公室或其他场合，都会让人们感受到清新的空气。但是大家往往会因为工作的繁忙导致忘记打理它们，从而导致它们的死亡。因此为了让人们能够更好的打理植物，设计了以Arduino为控制板的自动浇花系统，利用土壤湿度传感器对土壤湿度进行检测，利用DS18B20传感器测量生长环境的温度，利用微控制器做智能灌溉，或者可以根据显示模块显示的土壤湿度进行手动切换浇水。
目录
引言 1
一、智能浇花系统总体方案 2
（一）总体设计思路 2
（二）核心控制板 3
（三）检测系统模块 3
（四）OLED显示模块 4
（五）系统灌溉模块 5
二、智能浇花系统硬件设计 6
（一）UNO核心控制板 6
（二）监测系统硬件设计 6
（三）OLED显示硬件设计 7
（四）灌溉系统硬件设计 7
三、智能浇花系统软件设计 8
（一）系统软件主体程序设计 9
（二）变量阈值设置程序设计 9
（三）环境变量检测程序设计 10
（四）智能模式程序设计 11
（五）手动模式程序设计 11
三、智能浇花系统测试 13
（一）监测数据精确度校验 13
（二）水泵灌溉控制校验 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
引言
（一）课题背景
智能化的时代在向我们靠近。人们生活中的智能产品越来越多，让生活更加的方便。人们对于各种各样的智能产品期待越来越高，代替日常生活中的不必要的劳动力。同时智能化技术满足人们对高质量生活的追求，帮助人们在每日紧促的工作后减少不想做的劳动。像植物的培养可以给生活环境带来良好的空间，但培养的过程中总少不了疏忽大意，致使植物不能起到想象中的作用。自动浇花系统可以智能的对植物状态进行检测，从大的方向想，可以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
给园林师傅带来方便，在不必要的时间段智能模式管理，在工作的时间段手动模式管理。从小的方向想，在家庭中，可以在主人忙碌的时间智能监控管理，在闲暇的时后做有意义的植物管理。
Arduino是一款非常适合制作独立的或者和软件结合的开源电子平台。Arduino主要有两个部分：硬件部分和软件部分，硬件部分是控制板，嵌入微型芯片的核心控制板，它相当于一台微型的电脑。软件部分为控制程序。Arduino IDE是基于processing IDE开发的。对于刚开始接触的来说，很容易学会，并且还是十分的灵活。对于Arduino的学习来说，对单片机有一定的学习和积累就能轻松的运用，简单学习后，就很容易对其进行开发创新。
Arduino发展形势各样，已经广泛用于许多领域产品应用开发。多数用于创客项目研究开发，主要有机器人、无人机、智能家居、等教育项目，虽然它没有stm32、arm高级，也没有他们功能全面，但是还是适合的最好，并非高级的才是最好的。树莓派、arm是自带系统，主要用来运算处理更加复杂的图像处理等。Ardunio都是开源的，代码简单，学起来简单方便快捷，主要适合于初学者。
本设计利用Arduino核心板搭建必要外设，完成一个家庭植物智能监控系统。给生活中的植物培养带来帮助，让智能技术真正的改善人们的质量。设计的主旨是：设计一款可以实现自动浇花的功能，使大家避免忘记浇花从而导致花儿枯萎。设计思路是：以Arduino为核心控制系统，利用土壤湿度传感器检测土壤中所含水分是否充足，控制板根据是否缺水，每次对土壤喷洒一定量的水分。本系统采用OLED液晶屏幕监控数据，使用控制按钮进行智能手动两种运作模式，可以实现手动浇花功能。可能遇到的难点有：一是土壤湿度传感器检测的实时性以及准确度。二是一次性喷洒水的量。
一、智能浇花系统总体方案
（一）总体设计思路
根据系统设计的功能要求，系统的组成有Arduino核心控制板、OLED显示装置、土壤湿度传感器、DS18B20传感器、控制键盘、报警装置、植物灌溉装置。设计思路框图如图1.1所示。
系统硬件基础采用模块化方式搭建，利用Arduino IDE进行核心控制程序编写。首先集成2个传感器搭建一个环境监测部分，检测土壤湿度和空气温度；然后通过显示模块显示数据的功能进行实时监控，及时显示系统监测到的环境变量。最后核心板预存智能模式程序根据土壤湿度和温度作出判断和处理，当其中一个参数过高会启动灯光报警，控制灌溉设备喷洒灌溉，既能启动土壤灌溉也能降低空气温度。核心板预存手动模式程序根据检测数，当其中一个参数过高会启动声报警，一段时间后关闭声报警启动光报警。同时预留设置键盘，可以切换智能、手动两种模式，可以调节土壤湿度和空气温度的科学阈值。
图1.1 系统总体设计框图
系统设计的重点部分有：一是系统能够检测获得高精度的土壤湿度数据；二是确保核心控制板能够准确的对各个模块数据的接收与传送；三是系统对水泵灌溉水的量准确控制。
（二）核心控制板
系统开发基于Arduino的UNO核心控制板，综合考虑UNO的资源性能满足设计需求，其实物如图1.2所示。
图1.2 UNO核心控制板
Arduino的创造源于满足学生对单片机学习需求，具有价格优惠、功能集中、引脚清晰、功能齐全、软件编程简单等特点。从控制板的实物图可知，选用ATMEGA328P微控制芯片，是一块高性能、低功耗AVR 8位微控制器。拥有32KB小容量Flash程序存储器、1KB的EEPROM存储器和2KB的RAM运行存储。支持I2C、SPI、USART串口通信。核心控制板具有22个外设接口，013接口为数字端口，其中3、5、6、9、10、11为具有输出PWM功能的端口，其中0、1为串口引脚，用于串口通信，例如程序的烧写、无线蓝牙、无线WIFI、无线Zigbee。A0A5接口为模拟端口，接收模拟数据，支持10位AD转换。SCL、SDA接口为I2C通信接口，可用于时钟、外接AD等拓展外设。DC插头支持核心板脱离PC机独立电源工作。USB接口用于连接PC机，做程序烧写、串口调试、电源供电。核心板还能转化电源输出3.3V和5V电压。
目录
引言 1
一、智能浇花系统总体方案 2
（一）总体设计思路 2
（二）核心控制板 3
（三）检测系统模块 3
（四）OLED显示模块 4
（五）系统灌溉模块 5
二、智能浇花系统硬件设计 6
（一）UNO核心控制板 6
（二）监测系统硬件设计 6
（三）OLED显示硬件设计 7
（四）灌溉系统硬件设计 7
三、智能浇花系统软件设计 8
（一）系统软件主体程序设计 9
（二）变量阈值设置程序设计 9
（三）环境变量检测程序设计 10
（四）智能模式程序设计 11
（五）手动模式程序设计 11
三、智能浇花系统测试 13
（一）监测数据精确度校验 13
（二）水泵灌溉控制校验 14
总结 15
致谢 16
参考文献 17
附录 18
引言
（一）课题背景
智能化的时代在向我们靠近。人们生活中的智能产品越来越多，让生活更加的方便。人们对于各种各样的智能产品期待越来越高，代替日常生活中的不必要的劳动力。同时智能化技术满足人们对高质量生活的追求，帮助人们在每日紧促的工作后减少不想做的劳动。像植物的培养可以给生活环境带来良好的空间，但培养的过程中总少不了疏忽大意，致使植物不能起到想象中的作用。自动浇花系统可以智能的对植物状态进行检测，从大的方向想，可以 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
给园林师傅带来方便，在不必要的时间段智能模式管理，在工作的时间段手动模式管理。从小的方向想，在家庭中，可以在主人忙碌的时间智能监控管理，在闲暇的时后做有意义的植物管理。
Arduino是一款非常适合制作独立的或者和软件结合的开源电子平台。Arduino主要有两个部分：硬件部分和软件部分，硬件部分是控制板，嵌入微型芯片的核心控制板，它相当于一台微型的电脑。软件部分为控制程序。Arduino IDE是基于processing IDE开发的。对于刚开始接触的来说，很容易学会，并且还是十分的灵活。对于Arduino的学习来说，对单片机有一定的学习和积累就能轻松的运用，简单学习后，就很容易对其进行开发创新。
Arduino发展形势各样，已经广泛用于许多领域产品应用开发。多数用于创客项目研究开发，主要有机器人、无人机、智能家居、等教育项目，虽然它没有stm32、arm高级，也没有他们功能全面，但是还是适合的最好，并非高级的才是最好的。树莓派、arm是自带系统，主要用来运算处理更加复杂的图像处理等。Ardunio都是开源的，代码简单，学起来简单方便快捷，主要适合于初学者。
本设计利用Arduino核心板搭建必要外设，完成一个家庭植物智能监控系统。给生活中的植物培养带来帮助，让智能技术真正的改善人们的质量。设计的主旨是：设计一款可以实现自动浇花的功能，使大家避免忘记浇花从而导致花儿枯萎。设计思路是：以Arduino为核心控制系统，利用土壤湿度传感器检测土壤中所含水分是否充足，控制板根据是否缺水，每次对土壤喷洒一定量的水分。本系统采用OLED液晶屏幕监控数据，使用控制按钮进行智能手动两种运作模式，可以实现手动浇花功能。可能遇到的难点有：一是土壤湿度传感器检测的实时性以及准确度。二是一次性喷洒水的量。
一、智能浇花系统总体方案
（一）总体设计思路
根据系统设计的功能要求，系统的组成有Arduino核心控制板、OLED显示装置、土壤湿度传感器、DS18B20传感器、控制键盘、报警装置、植物灌溉装置。设计思路框图如图1.1所示。
系统硬件基础采用模块化方式搭建，利用Arduino IDE进行核心控制程序编写。首先集成2个传感器搭建一个环境监测部分，检测土壤湿度和空气温度；然后通过显示模块显示数据的功能进行实时监控，及时显示系统监测到的环境变量。最后核心板预存智能模式程序根据土壤湿度和温度作出判断和处理，当其中一个参数过高会启动灯光报警，控制灌溉设备喷洒灌溉，既能启动土壤灌溉也能降低空气温度。核心板预存手动模式程序根据检测数，当其中一个参数过高会启动声报警，一段时间后关闭声报警启动光报警。同时预留设置键盘，可以切换智能、手动两种模式，可以调节土壤湿度和空气温度的科学阈值。
图1.1 系统总体设计框图
系统设计的重点部分有：一是系统能够检测获得高精度的土壤湿度数据；二是确保核心控制板能够准确的对各个模块数据的接收与传送；三是系统对水泵灌溉水的量准确控制。
（二）核心控制板
系统开发基于Arduino的UNO核心控制板，综合考虑UNO的资源性能满足设计需求，其实物如图1.2所示。
图1.2 UNO核心控制板
Arduino的创造源于满足学生对单片机学习需求，具有价格优惠、功能集中、引脚清晰、功能齐全、软件编程简单等特点。从控制板的实物图可知，选用ATMEGA328P微控制芯片，是一块高性能、低功耗AVR 8位微控制器。拥有32KB小容量Flash程序存储器、1KB的EEPROM存储器和2KB的RAM运行存储。支持I2C、SPI、USART串口通信。核心控制板具有22个外设接口，013接口为数字端口，其中3、5、6、9、10、11为具有输出PWM功能的端口，其中0、1为串口引脚，用于串口通信，例如程序的烧写、无线蓝牙、无线WIFI、无线Zigbee。A0A5接口为模拟端口，接收模拟数据，支持10位AD转换。SCL、SDA接口为I2C通信接口，可用于时钟、外接AD等拓展外设。DC插头支持核心板脱离PC机独立电源工作。USB接口用于连接PC机，做程序烧写、串口调试、电源供电。核心板还能转化电源输出3.3V和5V电压。
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