陽臺菜園智能控制系統(tǒng)的設計與研究

□聶佰玲 武將將 沈 昊

隨著生活水平的提高，人們對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。同時追求環(huán)保、綠色、鄉(xiāng)園田野已經(jīng)成當今的一種生活時尚，把自家的陽臺構造屬于自己的菜園，成功收獲自己種的蔬菜，并且綠化了室內(nèi)環(huán)境。目前不僅年紀大的人愛好陽臺種植，越來越多的年輕人也加入了這個行列，在很多社交平臺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，造成他們沒有時間精心照料植物。因此本文介紹了一種針對家庭生活中的陽臺種植開發(fā)的陽臺菜園智能控制系統(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，工作繁忙沒有時間照顧植物的年輕人也可以享受種植的樂趣，維護自己的綠色的氧吧。

一、陽臺菜園智能控制系統(tǒng)的構成

所設計陽臺菜園智能控制系統(tǒng)的技術方案如圖1所示，它包括陽臺菜園智能控制設備、阿里云服務器、微信公眾平臺和手機客戶端。

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

圖1 陽臺菜園智能控制系統(tǒng)框圖

二、硬件設計

硬件電路設計主要是圖1中的陽臺菜園智能控制設備部分。陽臺菜園智能控制設備的電路結構如圖2所示，包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器、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72MHz，有128k的FLASH和20k的SRAM，并且代碼執(zhí)行效率高，外設資源豐富。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和單片機采用異步串行通信，外圍電路簡單，抗干擾能力強，通信可靠。

圖2 陽臺菜園智能控制設備框圖

圖3 主流程圖

三、軟件設計

軟件涉及到云服務器程序和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)，當溫度超過上限值時啟動制冷設備；當土壤濕度過低小于下限值時，啟動灌溉設備；當光照強度低于下限值時，啟動照明。否則停止，并把傳感器數(shù)據(jù)通過ESP8266上傳至云服務器。云平臺發(fā)送過來的控制數(shù)據(jù)在串口中斷服務子程序里完成接收和處理。由于硬件上有看門口定時器，程序里啟動了定時器，定時對看門狗進行復位。

四、結語

陽臺菜園智能控制系統(tǒng)可以根據(jù)設定數(shù)據(jù)自動進行智能控制，也可以通過微信手動進行澆水、補光燈操作?？梢允辜词箾]有種植經(jīng)驗、工作繁忙沒有時間照顧植物的年輕人也可以享受種植的樂趣。通過測試，結果驗證了該控制系統(tǒng)方便可靠。