李志平 田倩倩 趙洪華 陳綿鵬

摘 要：養(yǎng)花作為許多人的愛好，將植物照看與人們?nèi)粘Ｉ盥?lián)系在一起，當(dāng)人們需要外出無人照看植物時(shí)其生長和存活就成為一個(gè)問題，文章基于這一問題設(shè)計(jì)了一種植物看護(hù)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)植物無人看護(hù)，該設(shè)計(jì)通過藍(lán)牙模塊與手機(jī)APP的通信實(shí)現(xiàn)植物生長環(huán)境參數(shù)預(yù)設(shè)值的設(shè)定，通過多種傳感檢測模塊實(shí)現(xiàn)植物生長環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)的檢測，經(jīng)分析后通過控制器控制冷、熱風(fēng)機(jī)以及補(bǔ)光裝置等進(jìn)行植物生長環(huán)境的參數(shù)調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：植物照看；STM32單片機(jī)；自動(dòng)化；藍(lán)牙通信

中圖分類號：TP249 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0099-02

Abstract： Growing flowers， as a hobby of many people， links plant care to people's daily lives， and when people need to go out without looking after plants， their growth and survival become a problem. Based on this problem， a plant care robot is designed in this paper. The design realizes the preset value of plant growth environment parameters through the communication between Bluetooth module and mobile phone APP. Through a variety of sensor detection modules to achieve the detection of plant growth environment parameters， after the analysis of the controller through the control of cold， hot air and light compensator to adjust the parameters of plant growth environment.

Keywords： plant care； STM32 single chip microcomputer； automation； Bluetooth communication

前言

在我們的生活中生長著各種各樣美麗的植物，養(yǎng)花也逐漸成為很多人的愛好，但是當(dāng)人們需要長時(shí)間外出時(shí)植物的照看就成了一個(gè)問題，當(dāng)植物處于無人照看的情況下，很容易造成水量供應(yīng)不足、溫度變化不適應(yīng)等問題，并且很多種類的花會(huì)因幾天未澆水而造成枯死[1]。隨著科技的發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于家用電機(jī)、智能儀表燈行業(yè)的智能化中[2]，因此采用STM32單片機(jī)為控制器基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)植物的自動(dòng)照看是非常有意義的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

無論什么類型的花卉和植物，它們的生存都離不開陽光、空氣、水和養(yǎng)料等生長要素[3]。可以基于上述這些要素進(jìn)行智能化實(shí)現(xiàn)的分析。植物照看機(jī)器人的總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示，其包含了通信系統(tǒng)和機(jī)器人本體兩個(gè)部分，通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)和實(shí)現(xiàn)交互，完成預(yù)設(shè)值的設(shè)定，機(jī)器人本體則負(fù)責(zé)檢測環(huán)境參數(shù)的變化并實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的調(diào)整。

2 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通信系統(tǒng)主要由手機(jī)APP和藍(lán)牙模塊組成，設(shè)計(jì)完成的手機(jī)APP如圖2所示。

用APP設(shè)定植物生長環(huán)境所需的參數(shù)值，通過藍(lán)牙模塊將設(shè)定的環(huán)境參數(shù)值傳遞給STM32單片機(jī)，單片機(jī)接收到設(shè)定的環(huán)境參數(shù)值后將其儲存，然后進(jìn)行環(huán)境參數(shù)檢測，通過實(shí)際值與設(shè)定值對比完成相應(yīng)的動(dòng)作。

3 機(jī)器人本體系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)澆水系統(tǒng)主要完成植物土壤濕度低于設(shè)定濕度值時(shí)的澆水工作，單次澆水的量也通過APP進(jìn)行設(shè)定，其主要工作元件包括土壤濕度檢測模塊、繼電器、小水泵，土壤濕度檢測模塊每隔一個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次檢測，完成一次澆水的流程圖如圖3所示：

3.2 自動(dòng)補(bǔ)光系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)補(bǔ)光系統(tǒng)的檢測端由CO2濃度檢測模塊和光強(qiáng)檢測模塊兩個(gè)部分組成，輸出端由繼電器和藍(lán)紫光燈鏈組成。當(dāng)檢測到CO2濃度與設(shè)定范圍相比過高或者光照強(qiáng)度設(shè)定范圍相比過低時(shí)，STM32接通繼電器給藍(lán)紫光燈進(jìn)行供電，完成對植物的補(bǔ)光。其中光照強(qiáng)度的檢測從早上八點(diǎn)開啟，到晚上六點(diǎn)停止。

3.3 溫濕度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫濕度調(diào)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)讓植物生長的溫濕度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，輸入端由溫濕度檢測模塊實(shí)現(xiàn)，輸出端由繼電器、冷/熱風(fēng)機(jī)、加濕器、干燥器組成。溫度調(diào)控的過程與濕度控制大致相同，本文只介紹溫度調(diào)控的過程，實(shí)現(xiàn)一次溫度調(diào)控的流程圖如圖4所示。

3.4 智能報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，調(diào)控超出機(jī)器人的能力范圍，機(jī)器人會(huì)通過GSM模塊向主人撥打電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警，主要的異常包括人為進(jìn)入到機(jī)器人系統(tǒng)、發(fā)生火災(zāi)以及由于特殊因素導(dǎo)致的光強(qiáng)過高濕度過低等情況。智能報(bào)警系統(tǒng)的組成如圖5所示，其中人體傳感器的加入還可以做到防盜檢測的效果。

4 結(jié)束語

本文介紹的植物看護(hù)機(jī)器人可以完美實(shí)現(xiàn)植物的照看，通過環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié)讓植物在無人照看的環(huán)境中正常生長，以本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人為基礎(chǔ)，還可以進(jìn)行其它環(huán)境參數(shù)檢測調(diào)節(jié)裝備的添加應(yīng)用?？傊?，本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人對于植物無人看護(hù)的實(shí)現(xiàn)具有重大意義。

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