聚豐項(xiàng)目 > SmartGarden
SmartGarden是一款智能的植物養(yǎng)殖系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)智能的灌溉，環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)檢測，土壤濕度和水庫水位的實(shí)時(shí)檢測；意義在于針對(duì)在校學(xué)生或工作匆忙人群，經(jīng)常出差等無法對(duì)植株進(jìn)行即時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止植物干枯或死亡，而實(shí)時(shí)的APP上位機(jī)可通過系統(tǒng)上搭建的Wifi模塊用來實(shí)現(xiàn)信息回傳，包括環(huán)境溫濕，水位土壤情況，以及系統(tǒng)工作狀態(tài)，而隨系統(tǒng)附帶的Oled也可實(shí)時(shí)展示信息給用戶，Oled不管在刺眼的陽光下，還是在暗室，既不會(huì)影響人的休息也不妨礙信息顯示，相信這套系統(tǒng)可以給用戶一個(gè)安心的體驗(yàn)。
小影效應(yīng)
小影效應(yīng)
團(tuán)隊(duì)成員
紀(jì)翔 學(xué)生
主控
采用大賽提供的Stm32F401-Nucleo開發(fā)板，支持Arduino板型擴(kuò)展以及Mbed在線開發(fā)，極大的減輕了學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，高性能的主控給代碼一個(gè)寬廣的跑道可以任他狂奔，86Mhz的主頻，體驗(yàn)下來很簡單也很易用，在這感謝組委會(huì)
用了個(gè)自己的L476的圖片，和F401差不多
Wifi模塊
Wifi模塊采用了大賽提供的Ewm3080，板型跟隨Nucleo設(shè)計(jì)，模塊采用板上天線，EMW3080是單3.3V供電的、集成Wi-Fi和Cortex-M4F MCU的嵌入式Wi-Fi模塊，最高支持133M主頻和256K RAM，強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算。在這寫入了AT穿透固件，SDK2.0下的開發(fā)模式，更加簡單，為了釋放開發(fā)者的創(chuàng)意，廠家沒少封裝那些晦澀難懂的東西，在這再次感謝大賽
Oled顯示
這里采用了SSD1306驅(qū)動(dòng)的128X64的Oled，接口方式SPI，本想用的128X32的I2C的小屏幕，可惜最后可能由于第三方顯示驅(qū)動(dòng)出了些問題放棄了，改用這個(gè)壓箱底的屏幕工作電壓2.2V-5.5V因?yàn)闊o須加背光或偏置電壓所以功耗很低，滿足適用場景
溫濕傳感器
溫濕傳感器采用了數(shù)字讀取的DHT11,支持?jǐn)?shù)據(jù)校驗(yàn)，最大的減小誤差，本來想用更加精確的DHT22，但手殘買錯(cuò)了，手動(dòng)笑Cry
工作電壓：3.3V-5V
工作電流：<2.5ma
濕度范圍：20%~90%（+-5%）
溫度范圍：0-50℃（+-2℃）
土壤濕度傳感
工作類似根據(jù)土壤不同濕度直接讀取土壤電阻，放大后ADC讀出模擬量，或采用可調(diào)電阻調(diào)整數(shù)字量上升或下降閥值
工作電壓：3.3V~5V
水位傳感器
通過水內(nèi)電阻，讀出模擬量的值來測試水位值，但同上模擬器一樣都需要校準(zhǔn)，后面軟件調(diào)試有涉及
工作電壓3.3V~5V
動(dòng)作水泵
看的出來，水泵買大了，385的水泵，可以當(dāng)洗衣機(jī)的抽水泵了，后期會(huì)改小，爭取實(shí)現(xiàn)無噪音工作
工作電壓：6V-12V
開發(fā)平臺(tái)采用了官方推薦的Mbed，極大簡化了開發(fā)步驟，本來還打算用MDK開發(fā)的，后來發(fā)現(xiàn)Mbed平臺(tái)和Arduino的函數(shù)操作及其類似，好用到停不下來，在線編譯，隨便找個(gè)電腦都可以直接下載編譯好的固件，不用擔(dān)心環(huán)境出錯(cuò)而導(dǎo)致的編譯失敗的問題，簡直爽歪歪，，而對(duì)于我熟悉Arduino開發(fā)，給我省了不少事情，
因?yàn)橄掳肽甑陌踩荣愄嗔?，被拉去湊?shù)，所以代碼是隨便寫寫的，后面會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)精致，把該細(xì)化的地方搞定
先上代碼了，下面再細(xì)說
#include "mbed.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#include "DHT.h"
Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);
//sensor
DHT dht11(PC_10,DHT11); // Use the DHT11 sensor
AnalogIn SoilValue(A0);
AnalogIn WaterValue(A1);
DigitalOut myled_R(LED_RED);//work status Led
DigitalOut pump(PC_11);
SPI spi(D11,NC,D13,NC);
//I2C i2c(I2C_SDA,I2C_SCL);
//Adafruit_SSD1306_I2c myOled(i2c,NC,0x78,32,128);
Adafruit_SSD1306_Spi myOled(spi,D12,PA_11,NC,64,128);
int main()
{
int sta;
float soilV;
float waterV;
int err;//DH11 Error
uint16_t x=0;
myOled.begin();
// myOled.printf("%ux%u \nThis is Failed Test\r\n", myOled.width(), myOled.height());
//myOled.printf("This is Test Line \r\n");
//myOled.fillScreen(1);
myOled.display();
wait(3);
int CX;
int CY;
// myOled.fillScreen(0);
myOled.clearDisplay();
//for(int i=0;i<3;i++){
// myOled.printf("\r\n");
// }
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
// myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, 70, 5, 1);
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
float tmp;
float hum;
int timelast;
bool dov=0;
while(1)
{
myOled.clearDisplay();
float sa1=0,wa1=0,sa2=0,wa2=0;
for(int i=0;i<3;i++)
{
sa1=SoilValue.read();
wa1=WaterValue.read();
sa2=sa2+sa1;
wa2=wa2+wa1;
wait(0.05);
}
soilV=sa2/3;
waterV=wa2/3;
myled_R = !myled_R;
err = dht11.readData();
myOled.setTextCursor(0,0);
myOled.printf("Runtime %d \r\n",x);
myOled.setTextSize(0.5);
// pc.printf("The ERROR is %d \r\n,err");
if (err == 0) {
// myOled.setTextCursor(0,30);
//tmp=int(dht11.ReadTemperature(CELCIUS));
//hum=int(dht11.ReadHumidity());
tmp=dht11.ReadTemperature(CELCIUS);
hum=dht11.ReadHumidity();
}
else{
//myOled.printf("ERROR Read");
}
//Display soil water
myOled.printf("Tem:%4.2f C \r\n",tmp);
myOled.printf("Hum:%4.2f %%\r\n",hum);
myOled.setTextCursor(0,24);
myOled.printf("Soil:");
myOled.setTextCursor(30,24);
myOled.printf("%d%%",int(soilV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV), 3, 1);
myOled.printf("\r\n");
myOled.printf("Water:%d%%",int(waterV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*waterV), 3, 1);
pc.printf("%d %f \r\n",int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV),soilV);
myOled.printf("\r\n");
//
myOled.printf("SysStatus:");
//
if(waterV0.4f&& waterV>0.4f&&dov){
pump=1;
dov=0;
timelast=x;
}
if(soilV<0.4f||waterV20){
dov=0;
pump=0;
timelast=0;
}
if(x%100==0){
dov=1;
}
x = x + 1;
wait(0.5);
if(x>20000)
{
x=0;
}
myOled.display();
}
}
/*
int err;
printf("\r\nDHT Test program");
printf("\r\n******************\r\n");
wait(1); // wait 1 second for device stable status
while (1) {
myled = 1;
err = sensor.readData();
if (err == 0) {
printf("Temperature is %4.2f C \r\n",sensor.ReadTemperature(CELCIUS));
//printf("Temperature is %4.2f F \r\n",sensor.ReadTemperature(FARENHEIT));
//printf("Temperature is %4.2f K \r\n",sensor.ReadTemperature(KELVIN));
printf("Humidity is %4.2f \r\n",sensor.ReadHumidity());
//printf("Dew point is %4.2f \r\n",sensor.CalcdewPoint(sensor.ReadTemperature(CELCIUS), sensor.ReadHumidity()));
printf("Dew point (fast) is %4.2f \r\n",sensor.CalcdewPointFast(sensor.ReadTemperature(CELCIUS), sensor.ReadHumidity()));
} else
printf("\r\n read err val %i \n",err);
myled = 0;
wait(1);
*/這套作品使用了兩個(gè)第三方的庫，Mbed的第三方庫不少，這點(diǎn)讓開發(fā)能簡化好多，但是和Arduino相比，庫資源還是少了很多的
第一個(gè)庫是： Adafruit_Oled， 這是一個(gè)第三方的顯示庫，從Arduino的U8glib移植過來的，開發(fā)人下了心思，但是和U8g比起來，這個(gè)庫還是有一定距離的，不過大幅度簡化了顯示難度，在這感謝作者
Adafruit_SSD1306_Spi myOled(spi,D12,PA_11,NC,64,128)；
創(chuàng)建對(duì)象后調(diào)用庫函數(shù)即可，簡化很多操作
myOled.printf("Tem:%4.2f C \r\n",tmp);
myOled.printf("Hum:%4.2f %%\r\n",hum);
myOled.setTextCursor(0,24);
myOled.printf("Soil:");
myOled.setTextCursor(30,24);
myOled.printf("%d%%",int(soilV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV), 3, 1);
myOled.printf("\r\n");
myOled.printf("Water:%d%%",int(waterV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*waterV), 3, 1);
pc.printf("%d %f \r\n",int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV),soilV);
myOled.printf("\r\n");第二個(gè)庫調(diào)用自DHT11，這是一個(gè)針對(duì)DHT系列的溫室?guī)欤С中ｒ?yàn)，這節(jié)省了大量去學(xué)習(xí)DHT傳感器的時(shí)間
DHT dht11(PC_10,DHT11);
if (err == 0) {
//myOled.setTextCursor(0,30);
//tmp=int(dht11.ReadTemperature(CELCIUS));
//hum=int(dht11.ReadHumidity());
tmp=dht11.ReadTemperature(CELCIUS);
hum=dht11.ReadHumidity();
}針對(duì)傳感器可能會(huì)有跳變的問題，為防止水泵重復(fù)啟動(dòng)，或是澆水過多溺死植株，而自己又實(shí)在懶得去設(shè)計(jì)中斷和定時(shí)器，感覺效果差不多，就簡單粗暴寫了下，doV做時(shí)間閥標(biāo)識(shí)，x指示runtime，soilV和waterV指示土壤和水位，防止水泵空轉(zhuǎn)
相關(guān)代碼如下
if(soilV>0.4f&& waterV>0.4f&&dov){
pump=1;
dov=0;
timelast=x;
}
if(soilV<0.4f||waterV20){
dov=0;
pump=0;
timelast=0;
}
if(x%100==0){
dov=1;
}
x = x + 1;
wait(0.5);
if(x>20000)
{
x=0;
}為了能只管展示作品目前的工作狀態(tài)，寫了一些簡單的檢測用來反饋實(shí)時(shí)的狀態(tài)
switch (sta){
case 0:
myOled.printf("Work");
break;
case 1:
myOled.printf("Watering");
break;
case 2:
myOled.printf("No Water");
break;
case 3:
myOled.printf("Unknow");
break;
default:
myOled.printf("Run");
break;
}APP的代碼就不放了，朋友按需求編譯好的APP，結(jié)果我這里代碼已經(jīng)沒有時(shí)間寫了，比較尷尬
本想著定制一套亞克力外殼的。圖紙和店家都商量好了，最后那頭出了點(diǎn)問題，加上雙十一，最后始終也沒能用得上這套外殼，最后心一橫直接快遞盒了，展示就好，希望各位見諒
演示部分就比較糟心了，隨便拍的，明天得出去北京比賽走好長時(shí)間，回來就錯(cuò)過提交時(shí)間了，所以簡單寫了一點(diǎn)
▲整體外觀
▲安裝部分
▲顯示部分
▲溫濕度檢測，主控和動(dòng)作繼電器部分
▲土壤濕度部分
▲動(dòng)作水泵部分
▲APP上位機(jī)部分
APP通過wifi連接后可回傳相關(guān)信息，人工可設(shè)定是自動(dòng)還是手動(dòng)，或者人工干預(yù)水泵啟動(dòng)，同時(shí)針對(duì)不同的傳感器和環(huán)境進(jìn)行最低要求的調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)操作，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的目的，同時(shí)，系統(tǒng)反饋實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)，并同時(shí)可一定周期內(nèi)提醒施肥等操作
作品實(shí)在簡陋，無奈學(xué)生下半年實(shí)在是有些忙碌了，還望看官們不要嫌棄，同時(shí)后期會(huì)繼續(xù)跟進(jìn)，項(xiàng)目進(jìn)度會(huì)更新在論壇上，請隨時(shí)指正。
動(dòng)心忍性1234： 您好我是無線電雜志的編輯，我們對(duì)您的項(xiàng)目十分感興趣，請問您有興趣投稿嗎？成為我們的作者除稿費(fèi)外還有其他優(yōu)厚條件。敬請參與。投稿請聯(lián)系QQ260534978.
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