代也 靳美玲 趙若琦 張倩

摘 ?要：花香療法是我國醫(yī)學治療手段中一個重要的方法。現(xiàn)代科學證明，花卉是天然的“芳香療養(yǎng)機”，是凈化空氣、養(yǎng)生保健的“高手”。近年來，花香有利于人體健康這種觀點的廣泛傳播，使得花香療法受到了更多人的關(guān)注，這款集智能與藝術(shù)并存的純天然養(yǎng)生產(chǎn)品應運而生。本產(chǎn)品由光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，節(jié)能環(huán)保，其創(chuàng)新點在于實現(xiàn)智能養(yǎng)花的同時，通過合理搭配植物，能使植物本身的香氣充分發(fā)揮藥用價值，起到真正的養(yǎng)生功效。

關(guān)鍵詞：51單片機;花香療法;“花療”智能花卉養(yǎng)護機

中圖分類號：TP368.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）28-0032-03

Abstract： Flower Fragrance Therapy is an important method in medical treatment in our country. Modern science has proved that flowers are a natural "fragrance treatment machine" and a "master" of air purification and health care. In recent years， with the widespread of the view that flower fragrance is good for human health， Flower Fragrance Therapy has attracted more and more people's attention， and this pure natural health-keeping product characterized by the coexistence of intelligence and art has arisen at the historic moment. This product is powered by photovoltaic power generation system， which is energy saving and environmental protection， and its innovation lies in the realization of intelligent flower cultivation， so that the aroma of plants， through reasonable collocation of plants， can give full play to the medicinal value and play a real health effect.

Keywords： 51 single chip microcomputer; Flower Fragrance Therapy; "Flower Fragrance Therapy" intelligent flower fragrance treatment machine

引言

十九大報告指出，在實施健康中國戰(zhàn)略中，要傳承和發(fā)展中醫(yī)藥事業(yè)。中醫(yī)藥以人為本的綜合治療理念與豐富多彩的治療方法在養(yǎng)生保健、防病治病中具有不可替代的作用。

近年來花香療法逐漸被人們熟知，但事實上早在數(shù)千年前就已有關(guān)于植物精油和花香療法的記載。據(jù)史料與考古發(fā)現(xiàn)，早在公元2000年，古埃及人就將植物香料用于木乃伊保存;在東方的中國，早在5000年前“神農(nóng)嘗百草”對植物精華的運用進行了實踐。而《神農(nóng)本草經(jīng)》中“香者，氣之正，正氣盛則除邪辟穢也”的記載，可見花香能夠捍衛(wèi)人體“正氣”，甚至還有強身健體等功效。此外，三國時期華佗治療肺癆也是利用了麝香、丁香的花香作用。二十世紀20年代，“芳香療法”這一概念才被法國化學家蓋特佛賽提出并出版《芳香療法》著作，從而為花香療法提供了理論指導。

“花療”作為一種合理且天然的養(yǎng)生方法，能夠達到治未病、保養(yǎng)身心的目標，因此在當今注重利用科技改善生活品質(zhì)的熱潮下，設(shè)計一款“花療”智能花卉養(yǎng)護機具有一定現(xiàn)實意義，既能彌補傳統(tǒng)花卉養(yǎng)護短板，解決人們?nèi)狈︷B(yǎng)護花卉的時間及花卉養(yǎng)護的專業(yè)知識導致“花療”效果并不明顯的問題，又能將花卉藥用價值與欣賞價值相結(jié)合，使其內(nèi)在上做到科學治病、外觀上又能與家庭裝飾相配，將智能、養(yǎng)生與美觀有機融合在一起，更好的滿足人們對于智能、便捷的生活需求。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

關(guān)于花卉養(yǎng)護，環(huán)境的主要要素有：土壤濕度、土壤營養(yǎng)、光照、溫度[1]。本設(shè)計以51系列單片機STC89C52為控制核心，采用土壤濕度檢測模塊，實現(xiàn)對土壤濕度的檢測，當濕度低于設(shè)定閾值時，自動補充水分;根據(jù)不同花卉生長所需營養(yǎng)情況設(shè)定補充營養(yǎng)液的時間間隔，實現(xiàn)定時補液;光照采用自然光照;溫度通過DS18B20檢測環(huán)境溫度，并完成溫度顯示。本設(shè)計主要包含以下幾個部分：系統(tǒng)主控單元、光伏發(fā)電模塊、土壤濕度檢測模塊、自動滴灌模塊、營養(yǎng)液補充模塊、環(huán)境溫度檢測模塊、顯示模塊及無線通信模塊，本系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 系統(tǒng)主控單元

考慮到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及處理能力，結(jié)合實際操作情況，我們選用51系列單片機STC89C52為控制核心。STC89C52是一個具有在線編程功能，且功耗低，價格低，性能高，便于操作，可靠性高，不需12V的VPP編程高壓[2]的51內(nèi)核的CMOS 8位單片機。

2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)模塊

光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括光伏陣列、光伏控制器、蓄電池組和逆變器。光伏陣列組件通過電纜和匯線盒完成組件的串、并聯(lián)，組成整個的組件系統(tǒng);將單節(jié)蓄電池串、并聯(lián)組成整個蓄電池組，太陽能產(chǎn)生的電能通過蓄電池組貯存;光伏控制器可控制蓄電池組的放電，監(jiān)控電壓啟動輔助裝置，實現(xiàn)對蓄電池組的過充放保護、溫度補償?shù)取Ｄ孀兤鲗⒐夥M件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。光伏發(fā)電系統(tǒng)為養(yǎng)護機工作提供清潔能源。

2.3 土壤濕度檢測模塊

采用3.3-5V的土壤濕度檢測模塊，其表面采用鍍鎳處理，具有感應面積大，導電性能強，不易生銹腐蝕，使用壽命長等特點。通過調(diào)節(jié)模塊中電位器可以設(shè)定相應濕度閾值，可連接單片機來檢測輸出數(shù)字引腳的高低電平從而監(jiān)測土壤濕度情況，也可將模擬量輸出引腳與AD模塊相連再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換得到更精確的濕度數(shù)值，以此完成濕度信息的采集及處理分析。

2.4 自動滴灌模塊

本設(shè)計采用智能滴灌技術(shù)來保障花卉生長所必需的水分，系統(tǒng)以STC89C52低功耗單片機與射頻模塊為基礎(chǔ)，使用nRF2401芯片作為網(wǎng)絡連接點，采用土壤濕度傳感器采集土壤濕度信息;滴灌模塊由水分存儲罐、導管、滴頭及三通閥門構(gòu)成，當檢測到土壤濕度低于設(shè)定最低閾值后，由單片機控制三通閥門將水分所在部分打開，補充水分，直到檢測到土壤濕度等于設(shè)定最高閾值后，關(guān)閉三通閥門;并可進一步擴展通過無線通信GPRS連接，將土壤水分數(shù)據(jù)通過nRF2401通信模塊傳輸?shù)綗o線網(wǎng)絡，從而實現(xiàn)土壤水分數(shù)據(jù)信息傳輸和智能灌溉。

2.5 營養(yǎng)液補充模塊

為保障花卉正常生長所必需的各種微量元素，需要每間隔一定時間對系統(tǒng)補充通用型花卉生長營養(yǎng)液，這一功能通過營養(yǎng)液補充模塊來實現(xiàn)，模塊由營養(yǎng)液存儲罐、導管及三通閥門構(gòu)成，由單片機控制三通閥門將營養(yǎng)液所在部分打開，每次補充固定劑量營養(yǎng)液，補充完成后關(guān)閉三通閥門，間隔一段時間后再次補液。

2.6 環(huán)境溫度檢測模塊

本設(shè)計采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，具有體積小，抗干擾力強，精度高的特點并且還能夠輸出數(shù)字信號，可以滿足本設(shè)計對環(huán)境溫度檢測的需求。

2.7 顯示模塊

顯示采用LCD1602工業(yè)字符型液晶屏，利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制顯示圖形，其能夠同時顯示16*2即32個字符，完成對環(huán)境溫度的顯示。

2.8 無線通信模塊

本設(shè)計采用nRF24L01芯片，其芯片體積小、功耗低、成本少，工作在2.4GHz全球開放ISM頻段，125個頻道，可滿足多點無線通信和跳頻通信需求，工作速率0～1Mb/s，最大發(fā)射功率0dBm，外圍元件極少，內(nèi)置硬件CRC（循環(huán)冗余校驗）和點對多點通信地址控制，可組成頻率合成器，晶體振蕩器和調(diào)制解調(diào)器。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

上電啟動后系統(tǒng)自動初始化，進行初始化判斷，如初始化不正常則程序結(jié)束，初始化正常則進行濕度及是否補充營養(yǎng)液的檢測，將檢測到的數(shù)據(jù)通過液晶屏顯示出來，并發(fā)送到客戶移動端對數(shù)據(jù)進行分析。首先進行濕度的判斷，如果濕度異常再進行是否補充營養(yǎng)液的檢測。若營養(yǎng)液也異常則發(fā)送濕度、營養(yǎng)液異常的告警信息至移動客戶端，并控制加水和營養(yǎng)液，然后返回濕度是否正常的判斷。若營養(yǎng)液正常則發(fā)送濕度異常告警信息至移動客戶端，并控制加水，然后返回濕度是否正常的判斷。如果濕度正常則進行是否補充營養(yǎng)液的檢測，若營養(yǎng)液異常則發(fā)送營養(yǎng)液異常告警信息到客戶移動端，并控制加營養(yǎng)液，之后返回是否補充營養(yǎng)液的判斷。若營養(yǎng)液正常，則直接顯示設(shè)備狀態(tài)指示。如果狀態(tài)異常則程序結(jié)束，狀態(tài)正常則重新進行濕度及是否補充營養(yǎng)液的檢測，并執(zhí)行其下操作。

4 “花療”的功效

隨著人們生活品質(zhì)的提高，通過“花療”達到保健養(yǎng)生的需求也逐漸被挖掘出來，前景廣闊。本產(chǎn)品將健康、裝飾、環(huán)保、智能等概念集于一身，利用花卉本身香氣的藥用價值發(fā)揮“防病、治病、滋養(yǎng)”的作用，并采用智能技術(shù)幫助“養(yǎng)花小白”解決養(yǎng)護操作問題，可在實現(xiàn)智能養(yǎng)護的同時充分發(fā)揮花卉藥用價值，既符合內(nèi)在需求又符合外在審美。

4.1 防病

（1）殺菌。一些花卉具有殺滅結(jié)核桿菌、肺類球菌、葡萄球菌的作用，如：茉莉花、玫瑰花、薔薇、紫羅蘭等，能夠防范感冒和醫(yī)治呼吸系統(tǒng)疾病。搭配可治頭痛鼻塞的玉蘭花[3]對傷寒病菌有較大殺傷力。金銀花香，濃淡適宜，對患有急慢性鼻竇炎、扁桃體炎、腦膜炎、肺炎、急性乳腺炎和大葉性肺炎等[3]疾病的人群大有益處。（2）肝膽心肺保護。迷迭香和薰衣草都含有乙酸芳樟酯、蒎烯、龍腦等幾十種藥效成分，有平喘功能，用來治療氣喘病等[3]，另外薰衣草香味有鎮(zhèn)靜和減慢心率作用， 對神經(jīng)性心跳過速病人有一定療效;菊花能“通天竅，利衛(wèi)氣”有降血壓作用;梔子花有清肝利膽功能，搭配使用可以為我們的肝膽心肺保駕護航。

4.2 治病

如利用花香治療失眠，香葉天竺花中的揮發(fā)性油內(nèi)含有香葉醇、芳樟醇、薄荷酮等成分，有鎮(zhèn)靜神經(jīng)的藥理作用[3]，因此能治療神經(jīng)衰弱，有鎮(zhèn)靜、消除疲勞之功能，若搭配有理氣、解郁、避穢的作用茉莉花香和有催眠功能西班牙的野花勃羅特的花香或是薰衣草，整體對抑郁、失眠、焦慮的患者有顯著治療作用。此外，薄荷具有很好的止痛功效，能有效緩解頭痛[4]。

4.3 養(yǎng)生

比如兒童智力發(fā)育。橙花和檸檬香味使人興奮和自信;玫瑰花的香味使人愉快[5]、舒暢;梅花、蘭花以及菊花和薄荷的清香能夠使思維清晰[6，7]、動作矯捷、反應靈敏，對智力發(fā)育有利;此外桂花、白蘭花香甜，其香氣能夠安撫衰弱的神經(jīng)、使心情得到放松[7]。

5 結(jié)束語

本文介紹了一種基于STC89C52單片機的新型“花療”智能花卉養(yǎng)護機設(shè)計，其具有部署簡單、成本低廉、易于控制的特點，能實現(xiàn)對土壤濕度的監(jiān)測及滴灌、營養(yǎng)液定時補充，通過合理搭配不同花卉實現(xiàn)“花療”養(yǎng)生功效，解決了人們因缺乏養(yǎng)護時間和花卉養(yǎng)護專業(yè)知識而導致的“花療”效果不佳的問題，同時也可滿足大眾對綠色養(yǎng)生、智能便捷、美觀精致的產(chǎn)品需求，對于保證人們健康也有重要意義。

參考文獻：

[1]張榮蜀，張正華，孫正衛(wèi)，等.基于無線組網(wǎng)的高檔花卉智能大棚信息系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息化研究，2013，39（04）：40-43.

[2]張俊謨.單片機中級教程[M].北京：北京航空航天大學出版社， 1999：75-86.

[3]高升.花香療法[J].林業(yè)與生態(tài)，2013（9）：34.

[4]王東旭.常在花間走，活過九十九[J].南國博覽，2018（9）：59.

[5]姜海峰.一種帶藥包花香熱敷結(jié)構(gòu)[P].CN201910214015.0，2019-06-07.

[6]鐘芳.人到老年需花香[J].家庭醫(yī)藥·快樂養(yǎng)生，2011（2）：73.

[7]高睿，鐘芳.一年四季趕花兒忙[J].中國保健營養(yǎng)，2012（5）：31-33.