家用懶人自動澆水機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周子惠　周泓

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青昧，可以說綠色植物正逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。很多家庭都種植有花卉植物，這些植物不僅美化了人們的生活，工作環(huán)境，還能凈化空氣，陶冶情操，人們看見往往會賞心悅目。眾所周知，花沒有了水就會枯萎，但是給這些花草植物澆水也是一件麻煩的事情。通過對市場上現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品的研究，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，提出一種可遠(yuǎn)程操作且方便智能的家用懶人自動澆水機(jī)，其具備遠(yuǎn)程操控自動澆水的功能。本設(shè)計(jì)主要組成結(jié)構(gòu)包括：電源模塊、電磁閥、導(dǎo)水管、灑水噴頭、主控制系統(tǒng)模塊、澆水系統(tǒng)模塊、遠(yuǎn)程控制器。本設(shè)計(jì)由遠(yuǎn)程控制器發(fā)布指令，通過主控制系統(tǒng)模塊和澆水系統(tǒng)模塊來控制電磁閥和灑水噴頭的開或關(guān)，從而達(dá)到控制自動澆水的目的，同時(shí)每個(gè)灑水噴頭均為獨(dú)立控制，可應(yīng)對多種不同花草植物所需的噴水量。該裝置可以幫助人們輕松遠(yuǎn)程就完成澆水，免去換鞋、提水壺等工作，實(shí)現(xiàn)“懶人”目的。

關(guān)鍵詞：自動；遠(yuǎn)程控制；澆水

中圖分類號TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0122-01

1.背景及發(fā)展現(xiàn)狀

在生活中，有部分家庭喜歡在家里養(yǎng)花，可以凈化空氣，陶冶情操。但是當(dāng)養(yǎng)的花數(shù)量較大時(shí)，澆水就成為了一個(gè)大麻煩，需要消耗大量的時(shí)間和精力，而且有時(shí)工作較忙或者出差的時(shí)候經(jīng)常會無法澆花。目前市場上自動澆水機(jī)相關(guān)產(chǎn)品尚處于起始階段，很多方面還不完善，價(jià)格也相差甚大，而且在實(shí)際使用過程中，還是遇到了一些問題。因此，針對上述問題，本設(shè)計(jì)提出一種可以通過遠(yuǎn)程控制的懶人自動澆水機(jī)，組成結(jié)構(gòu)包括：電源模塊、電磁閥、導(dǎo)水管、灑水噴頭、主控制系統(tǒng)模塊、澆水系統(tǒng)模塊、遠(yuǎn)程控制器，通過WIFI模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，且每個(gè)灑水噴頭均為獨(dú)立控制，有效應(yīng)對不同花草植物所需的不同澆水量。

2.懶人自動澆水機(jī)中分體設(shè)計(jì)

筆者自己是一位種植花草愛好者，通過對現(xiàn)有自動澆水機(jī)產(chǎn)品的分析對比，并通過自己平時(shí)種植花草的資料收集與觀察，提出了一種更適合的設(shè)計(jì)方案。

本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)包括電源模塊、無線傳輸模塊、主控制系統(tǒng)模塊、澆水系統(tǒng)模塊、遠(yuǎn)程控制器組成；其中，所述電源模塊將普通家庭常用電轉(zhuǎn)換為可以為主控模塊供電的特定電源；所述電磁閥安裝在導(dǎo)水管的進(jìn)水口處；導(dǎo)水管上安裝有多個(gè)灑水噴頭，均為獨(dú)立控制；所述主控制系統(tǒng)模塊采用STM32核心控制板，可接收來自遠(yuǎn)程控制器的信號，并控制電磁閥的開或關(guān)；所述主控制系統(tǒng)模塊，可接收來自遠(yuǎn)程控制器的信號，并通過I/O口控制電磁閥的開關(guān)來達(dá)到控制灑水噴頭澆水的目的；遠(yuǎn)程控制器與主控制系統(tǒng)模塊通過WiFi無線傳輸模塊傳遞信息。

本設(shè)計(jì)由具有遠(yuǎn)程控制功能，通過無線控制器、WiFi模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息傳遞交互，由遠(yuǎn)程控制器發(fā)布指令，通過主控制系統(tǒng)模塊和澆水系統(tǒng)模塊來控制電磁閥和灑水噴頭的開或關(guān)，從而達(dá)到控制自動澆水的目的，而且該設(shè)計(jì)的每個(gè)灑水噴頭均為獨(dú)立控制，可以有效應(yīng)對不同的花草植物需要的不同澆水量。該裝置可以幫助人們足不出戶就完成澆水，免去換鞋、提水壺等工作，實(shí)現(xiàn)“懶人”目的。

3.懶人自動澆水機(jī)的具體設(shè)計(jì)

根據(jù)以上功能分析，自動喂食機(jī)的總體模塊框圖如圖l所示，本設(shè)計(jì)包括遠(yuǎn)程控制器、無線傳輸模塊（WIFE模塊）、主控制系統(tǒng)模塊（STM32控制器）、澆水系統(tǒng)模塊（電磁閥）、電源模塊組成。當(dāng)遠(yuǎn)程控制端發(fā)出澆水命令，通過WIFI無線傳輸模塊，傳遞到主控制模塊中，主控模塊通過I/O口控制電磁閥開或關(guān)，來達(dá)到控制澆水系統(tǒng)的澆水動作，完成懶人澆水的目的。

系統(tǒng)電源模塊：其中TPS5450的VIN端接電源適配器輸出的12V電源，GND與PWRPD端接地，PH端與地之間接SS35穩(wěn)壓管，BOOT端接C39之后接L7，可輸出5V電源，R23與R18從5V電源串聯(lián)接地，Vsence引腳接R23與R18之間，進(jìn)行電壓矯正。5V電源接到AMSlll7-3.3的VIN端，VOUT可輸出3.3V電壓的直流電源。其中C39、C40、C41、C42、C48、C49、C50均為耦合去噪電容。R0與R20為0R電阻，對不同芯片地端共地時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

系統(tǒng)處理器模塊：主控芯片為STM32F103RCT6（不限于此），其中DOWN-TX與DOWN Rx為調(diào)試串口，SWDIO與SWCLK為燒寫串口，BOOT0引腳接地，NRST為按鍵重啟端，OSC-OUT與OSC-IN為芯片外部晶振接口；VDD接3.3V電源，VSS接地，其中VDDA與VSSA分別為經(jīng)過調(diào)理后的電源與地；M35-TX與M35-RX是與WIFI模塊的通信串口；I/O口接電磁閥控制端，控制電磁閥的開關(guān)。

WiFi模塊：本設(shè)計(jì)選用的是HLK M35（不限于此）的WiFi模塊，其中電源引腳接3.3V電源，地引腳共地；NRST引腳接按鍵重啟端；M35 Rx與M35 Tx接主控McU，與之進(jìn)行數(shù)據(jù)傳WIFI_LED為該模塊的指示燈。

4.結(jié)論

本設(shè)計(jì)主要考慮的是可以遠(yuǎn)程操控澆水，幫助人們節(jié)省下大量的時(shí)間和精力。將各個(gè)模塊的功能組合形成一個(gè)可以遠(yuǎn)程操控，且每個(gè)灑水噴頭獨(dú)立控制，考慮到安全問題電源模塊采用低壓電源。自動化與機(jī)械化是現(xiàn)在的發(fā)展趨勢，該設(shè)計(jì)巧妙的將自動化應(yīng)用到生活中，具有很好的市場推廣前景。