周臻 王尚宇 侯志恒 孫建偉

摘 ?要：大多數(shù)人的家里都會養(yǎng)上一兩株植物，既可以清新空氣又可以減少周圍的輻射，但大多數(shù)觀賞性比較高的植物都比較脆弱，不容易培養(yǎng)，對環(huán)境要求也比較高。文章主要介紹了針對這一狀況設(shè)計的一款觀賞性植物培養(yǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以針對植物的溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)作出監(jiān)測，并根據(jù)所設(shè)閾值控制這些環(huán)境參數(shù)，最后通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳遞到上位機進行圖形化顯示，可以讓使用者更好的培育植物。

關(guān)鍵詞：單片機;Zigbee;監(jiān)測;控制

中圖分類號：TP277 文獻標志碼：A ? ? ? 文章編號：2095-2945（2019）15-0029-02

Abstract： Most people will keep one or two plants in their homes， which can not only clean the air but also reduce the radiation around them. However， most plants with high ornamental value are relatively fragile and difficult to cultivate and have high environmental requirements. This paper mainly introduces an ornamental plant culture and monitoring system designed for this situation. This system can monitor environmental parameters such as temperature， humidity， illumination intensity and carbon dioxide concentration of plants， and control these environmental parameters according to the set threshold. Finally， the system can be transferred to the host computer through wireless transmission network for graphical display， so that the system can make the temperature， humidity， light intensity and carbon dioxide concentration of plants be monitored. Users are better at cultivating plants.

Keywords： SCM; Zigbee; monitoring; control

引言

隨著科技的發(fā)展，人們身邊的電子設(shè)備越來越多。人們每天住在鋼鐵森林里，面對著各種輻射的侵害，在這樣冰冷的城市中，綠色植物漸漸的開始受到越來越多人的喜愛。

研究表明綠色在視野中如果占據(jù)25%，就能消除眼睛的生理疲勞。所以室內(nèi)擺放綠色植物既起到了居室裝飾的功能，創(chuàng)造良好的室內(nèi)環(huán)境，令人賞心悅目，滿足了人們的心理要求，還可以使人在緊張的工作中獲得放松。除此之外芳香類植物釋放出來的揮發(fā)性物質(zhì)，對人的情緒有很好的調(diào)節(jié)作用，有些花卉散發(fā)出來的香味能改變?nèi)藗儫o精打采的狀態(tài)，振奮精神，而另一些則有鎮(zhèn)靜助眠的作用。綠色植物對人的益處還不僅如此。有些花卉抗毒能力強，能吸收空氣中某些有毒氣體，如二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氯化氫等。有一些觀賞植物，還有吸附放射性物質(zhì)的功效。有些花卉散發(fā)的揮發(fā)油，具有顯著的殺菌功能，能使室內(nèi)空氣清潔衛(wèi)生。

由于不同植物對環(huán)境的要求不同，有些喜歡干燥的環(huán)境，有些則喜歡潮濕的環(huán)境，有些喜歡陽光多一點的環(huán)境，有些喜歡更陰暗的環(huán)境，有些適宜生長在炎熱的環(huán)境中，有些則喜歡生長在陰冷的環(huán)境中。而像一些觀賞性較高的植物例如山茶花、鵝掌木、廣玉蘭、中山杉等對環(huán)境的要求又較高。為此我們針對以上種種的情況，設(shè)計了這套觀賞性植物培育、監(jiān)控系統(tǒng)。

1 硬件設(shè)計

觀賞性植物培育、監(jiān)控系統(tǒng)的框圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由三部分組成，分別是終端、協(xié)調(diào)器和上位機。

協(xié)調(diào)器使用CC2530作為主控芯片運用Zigbee協(xié)議棧技術(shù)與終端通信將各終端數(shù)據(jù)統(tǒng)合整理，再使用ESP8266WiFi模塊運用WiFi技術(shù)將整理好的數(shù)據(jù)傳輸給上位機。

終端采用DHT11溫濕度傳感器采集溫度和濕度，運用二氧化碳傳感器采集二氧化碳的濃度，運用光敏電阻模塊采集光照。最后通過Zigbee技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器整合。

上位機采用WiFi局域網(wǎng)以TCP協(xié)議技術(shù)接收協(xié)調(diào)器發(fā)出的數(shù)據(jù)，并運用NI LabVIEW語言將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形化應(yīng)用顯示給用戶以便于用戶的使用及控制。

2 軟件設(shè)計

觀賞性植物培育、監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用環(huán)境監(jiān)控技術(shù)針對溫度、濕度、光照、二氧化碳等物理要素進行調(diào)節(jié)，使之構(gòu)成植物生長的最佳環(huán)境?，F(xiàn)代環(huán)境監(jiān)控技術(shù)主要通過系統(tǒng)實時采集環(huán)境的溫度、濕度、光照強度等，以達到對植物生長環(huán)境實時監(jiān)控的目的。

終端開啟首先進行系統(tǒng)初始化并連接到協(xié)調(diào)器，然后通過傳感器進行數(shù)據(jù)掃描并對掃描的結(jié)果進行判斷，如果超出閾值便利用執(zhí)行器對其進行處理，如果沒有則直接將數(shù)據(jù)通過Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器，其流程圖如圖2所示。

協(xié)調(diào)器打開后先進行初始化，再進行Zigbee組網(wǎng)和WiFi連接，然后開始數(shù)據(jù)的接收數(shù)據(jù)的處理、接受和發(fā)送軟件，其流程圖如圖3所示。

3 實物調(diào)試

打開系統(tǒng)，系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的接收以及上傳，能夠正常的實現(xiàn)對溫度、濕度及光照的強度的控制，對二氧化碳濃度的檢測。對于溫度使用了升溫和降溫系統(tǒng)控制，控制效果正常，對濕度采用加濕器來控制，對于光照采用補光燈來控制，控制效果良好。

經(jīng)過實物測試，本設(shè)計能夠準確的讀取環(huán)境中的溫度、濕度、光照和二氧化碳狀況，并且能夠根據(jù)閾值準確的作出反應(yīng)，即溫度過高時能夠正常啟動制冷系統(tǒng)，溫度過低時能夠正常啟動制熱系統(tǒng)，濕度過低時能夠正常啟動加濕裝置，需要光照時也能夠正常啟動補光，達到了預(yù)期的設(shè)計目標。

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