胡慧敏 田洪銘 王樂 李翠錦

摘 要：針對(duì)人們工作繁忙、不便于管理等一系列問題，本文設(shè)計(jì)了一款智能種植系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用HT66F70A單片機(jī)為主控芯片，外設(shè)接2WB-06電磁閥、WT588D語音和TSL2561光照傳感器等硬件設(shè)備。通過OneNET平臺(tái)與手機(jī)進(jìn)行通信，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，該系統(tǒng)具有模式多樣、功能齊全、智能方便等優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：HT66F70A單片機(jī);OneNET平臺(tái);傳感器;遠(yuǎn)程監(jiān)控

1 前言

隨著現(xiàn)代人居生活水平的提高和對(duì)生活質(zhì)量的追求，人們的生活理念也從“居者有其屋”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬诱邇?yōu)其屋”，生活環(huán)境的美化在人們心中越來越重要。植物，作為具有清除室內(nèi)有害氣體、殺除病菌、增加氧氣、凈化空氣、緩解疲勞、吸收電磁輻射等諸多好處的室內(nèi)裝飾品之一，越來越受到眾多消費(fèi)者的青睞。而如何更好地種植自己喜歡的植物對(duì)于長期不在家或是缺乏種植技術(shù)的人來說是一大難題。

為了解決人們長期不在家以及不懂得如何種植，而導(dǎo)致植物出現(xiàn)枝葉稀疏、葉黃干細(xì)、枝干亂長，甚至是由于氣溫、光照、土壤干濕度等外在因素導(dǎo)致其枯萎的問題。本文設(shè)計(jì)了一套智能種植系統(tǒng)，此系統(tǒng)分為兩種模式：（1）智能種植模式：主要針對(duì)的是長期不在家，無心顧及植物的消費(fèi)者，在此模式下能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程種植。（2）趣味種植模式：對(duì)于一些有時(shí)間但卻不懂得種植或是想要讓植物更加人性化的消費(fèi)者，在此模式下通過面對(duì)面種植，人與植物之間實(shí)現(xiàn)面對(duì)面對(duì)話，讓種植更具趣味。

2 設(shè)計(jì)原理

“智能種植系統(tǒng)”以HT66F70A單片機(jī)作為主控芯片實(shí)現(xiàn)智能種植，應(yīng)用各類傳感器檢測植物的土壤溫濕度、空氣質(zhì)量、光照強(qiáng)度等，通過陽光罩濾除無用光并提供充足光照，讓植物在室內(nèi)也能進(jìn)行光合作用。采用微型攝像頭監(jiān)測植物的實(shí)時(shí)狀況，應(yīng)用OneNET平臺(tái)實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)分為智能種植模式和趣味種植模式：（1）智能種植模式：通過制作一款手機(jī)APP去控制植物光照、澆水量、施肥量;使用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)種植物進(jìn)行圖像采集，從而利用終端定期對(duì)植物進(jìn)行修枝;通過OneNET平臺(tái)將植物生長數(shù)據(jù)發(fā)送至終端。（2）趣味種植模式：語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)播報(bào)植物溫濕度、空氣狀況等;與用戶進(jìn)行智能對(duì)話，指導(dǎo)用戶進(jìn)行種植。

3 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

智能種植系統(tǒng)通過對(duì)控制模塊、傳感器模塊的檢測給單片機(jī)輸入信號(hào)，單片機(jī)在對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過藍(lán)牙/WIFI模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)庫，可以在終端上查看數(shù)據(jù)，了解到植物的生長情況;然后輸出相應(yīng)的控制信號(hào)對(duì)語音模塊控制，語音模塊主要是用來播報(bào)植物生長狀況，包括溫度、濕度、光照以及進(jìn)行智能對(duì)話等。

該系統(tǒng)主要由空氣傳感器、光照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、電磁閥、攝像頭、語音模塊、藍(lán)牙/WIFI模塊、陽光罩九大部分為HT66F70A單片機(jī)服務(wù)，與機(jī)械模塊共同構(gòu)成智能種植系統(tǒng)的硬件，來實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)、語音對(duì)話、剪枝，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆neNET平臺(tái)，通過終端查看。

3.2 軟件結(jié)構(gòu)

（1）在智能種植系統(tǒng)中，將設(shè)備與OneNET平臺(tái)連接，OneNET平臺(tái)對(duì)植物的信息進(jìn)行保存與輸出。該平臺(tái)兼容大部分物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)傳輸協(xié)議，也提供私有協(xié)議支持。

（2）系統(tǒng)的軟件部分主要包括主程序、盆內(nèi)子程序、APP程序。子程序的流程設(shè)計(jì)首先對(duì)系統(tǒng)和外接芯片進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行溫濕度、光照強(qiáng)度、空氣的檢測，通過程序控制與輸出，最終在APP上顯示出相關(guān)參數(shù)或是由系統(tǒng)進(jìn)行語音播報(bào)，若測量值不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，系統(tǒng)將發(fā)出警告。

4 作品測試

通過手機(jī)與花盆的藍(lán)牙模塊/WIFI模塊進(jìn)行連接和操作，溫濕度傳感器、光照傳感器等模塊通電后進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)修枝功能;單片機(jī)開啟電磁閥，實(shí)現(xiàn)澆水功能;單片機(jī)控制電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)光功能;單片機(jī)控制語音模塊實(shí)現(xiàn)語音播報(bào)和趣味對(duì)話功能。

測試結(jié)果：通過以上測試，智能種植系統(tǒng)修枝誤差率只有2%，溫濕度誤差率僅有1.1%，澆水量精確率可達(dá)100%，語音播報(bào)和趣味對(duì)話存在噪聲，有待進(jìn)步。

5 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合是一個(gè)良好的機(jī)遇，“傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)”+“技術(shù)”+“互聯(lián)網(wǎng)”之間的結(jié)合，在未來發(fā)展空間非常大。本智能種植系統(tǒng)完全滿足用戶對(duì)智能監(jiān)測、遠(yuǎn)程操控的需求，通過不斷對(duì)手機(jī)APP升級(jí)和數(shù)據(jù)庫更新，能夠提供更多種類植物生長數(shù)據(jù)信息和教程，功能將會(huì)更加強(qiáng)大。必將成為未來市場、社會(huì)的大勢所趨，也將彌補(bǔ)傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)中的不足。

目前該系統(tǒng)主要針對(duì)個(gè)體用戶，范圍不夠廣。將來發(fā)展方向?yàn)檫M(jìn)一步完善各方面功能，拓展用戶面;不斷擴(kuò)展植物數(shù)據(jù)庫，提高系統(tǒng)的精度，有朝一日做到能用于保護(hù)瀕危滅絕的植物（例如：金花葵，華山新麥草等）。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳代坤，康勇，楊恒，王康，金元山.基于單片機(jī)技術(shù)的智能花盆設(shè)計(jì)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（02）：90.

[2]會(huì)提醒主人的智能花盆[J].發(fā)明與創(chuàng)新（綜合科技），2010（09）.

[3]苑新宇，馬淑香，艾志杰.全自動(dòng)智能花盆的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化，2017（05）：35-37.

[4]袁正宏，王思煦，李季朋，霍鳳財(cái).一款無人看管智能家居花盆設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2017（05）：14.

[5]郭鵬，李鈞，張海燕.基于云平臺(tái)的智能遠(yuǎn)程種植系統(tǒng)[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（02）.

[6]王曉冰，廉小親，郝寶智，吳葉蘭，張曉力.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能種植監(jiān)測系統(tǒng)[J].測控技術(shù)，2017（08）.

[7]楊詠倩.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能種植監(jiān)測系統(tǒng)[D].中國海洋大學(xué)，2015.

基金來源：全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：201812608001）;重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：193297）

作者簡介：胡慧敏（1999-），女，本科在讀，研究方向：電子信息工程。