基于zigbee的智能花卉養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計

王彩霞　劉舟　舒敬榮

【摘 要】本系統(tǒng)提出一種基于zigbee的智能花卉養(yǎng)殖的設(shè)計方案，由數(shù)據(jù)采集模塊、傳輸模塊、處理模塊、顯示模塊以及執(zhí)行模塊實現(xiàn)系統(tǒng)整體設(shè)計。該系統(tǒng)具有智能化、功耗低、經(jīng)濟適用以及擴展性好等優(yōu)點，能夠幫助人們節(jié)省時間和家中的空間。

【關(guān)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(tǒng)通過吊籃以及智能控制水泵，解決了傳統(tǒng)室內(nèi)盆栽占用房屋空間及需要人工照看等確定[1]。目前，國內(nèi)外智能養(yǎng)殖系統(tǒng)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(tǒng)中通過傳感器采集數(shù)據(jù)，并且根據(jù)植物需要進行澆灌更加的智能化，也是未來發(fā)展的趨勢[2]。本系統(tǒng)通過多傳感器進行植物生長數(shù)據(jù)的采集，通過zigbee協(xié)調(diào)器進行數(shù)據(jù)處理，再由水泵以及吊籃進行響應(yīng)。植物相關(guān)的數(shù)據(jù)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(tài)。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

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

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是由DTH11溫濕度傳感器，其用來采集室內(nèi)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(nèi)的氣體的狀態(tài)是否正常，還有一個遠程的攝像頭組成的數(shù)據(jù)采集模塊[4]。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸模塊

數(shù)據(jù)傳輸模塊是由ZIGBEE和WiFi模塊組成。本系統(tǒng)使用WiFi模塊實現(xiàn)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(shù)據(jù)發(fā)送端，把數(shù)據(jù)發(fā)送至Zigbee協(xié)調(diào)器中對應(yīng)的P05（RX）數(shù)據(jù)接收端，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

2.3 數(shù)據(jù)處理模塊

數(shù)據(jù)處理模塊是用CC2530單片機完成的。CC2530芯片是完全兼容8051內(nèi)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(shù)據(jù)處理都是由此單片機完成的。同時根據(jù)作品的設(shè)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(jù)自身的要求給多傳感器、水泵和步進電機等硬件，做出相應(yīng)的處理指令。

2.4 數(shù)據(jù)顯示模塊

數(shù)據(jù)顯示模塊是通過手機APP將數(shù)據(jù)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(wù)器的ID號使手機和多傳感器之間構(gòu)成通信。手機APP上顯示的信息主要是：室內(nèi)的溫度和濕度、室內(nèi)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(guān)等相關(guān)的植物生長的數(shù)據(jù)。同時還有一個攝像頭能夠直接地監(jiān)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(zhí)行模塊設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(xié)調(diào)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(fā)。通過登錄服務(wù)器的ID號，進行登錄即能夠?qū)崟r的接受植物生長狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

3.2 終端傳感器程序設(shè)計

首先讀取傳感器采集的數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器并且進行顯示，最終作出響應(yīng)操作。

3.3 手機APP登錄界面

4 總結(jié)

各傳感器采集植物周圍的相關(guān)參數(shù)，并且通過CC2530模塊中的51內(nèi)核進行數(shù)據(jù)處理，并且給出需要執(zhí)行的指令。再通過zigbee和WiFi模塊進行無線通信，實現(xiàn)將植物生長數(shù)據(jù)實時顯示在手機APP上。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了根據(jù)植物的需要進行澆灌，以及通過吊籃來節(jié)省家中的空間。

【參考文獻】

[1]楊輝.基于ZigBee技術(shù)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計[D].成都：電子科技大學，2018.

[2]紀昌青.基于ZigBee和Web技術(shù)的遠程溫室監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].南寧：廣西大學，2017.

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

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