基于STM32的植物照看機器人設(shè)計

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，當人們需要外出無人照看植物時其生長和存活就成為一個問題，文章基于這一問題設(shè)計了一種植物看護機器人，實現(xiàn)植物無人看護，該設(shè)計通過藍牙模塊與手機APP的通信實現(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現(xiàn)植物生長環(huán)境各項參數(shù)的檢測，經(jīng)分析后通過控制器控制冷、熱風(fēng)機以及補光裝置等進行植物生長環(huán)境的參數(shù)調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：植物照看；STM32單片機；自動化；藍牙通信

中圖分類號：TP249 文獻標志碼：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，但是當人們需要長時間外出時植物的照看就成了一個問題，當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因幾天未澆水而造成枯死[1]。隨著科技的發(fā)展，單片機已經(jīng)逐漸應(yīng)用于家用電機、智能儀表燈行業(yè)的智能化中[2]，因此采用STM32單片機為控制器基礎(chǔ)，實現(xiàn)植物的自動照看是非常有意義的。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

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行智能化實現(xiàn)的分析。植物照看機器人的總體系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示，其包含了通信系統(tǒng)和機器人本體兩個部分，通信系統(tǒng)負責(zé)和實現(xiàn)交互，完成預(yù)設(shè)值的設(shè)定，機器人本體則負責(zé)檢測環(huán)境參數(shù)的變化并實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的調(diào)整。

2 通信系統(tǒng)設(shè)計

通信系統(tǒng)主要由手機APP和藍牙模塊組成，設(shè)計完成的手機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，通過藍牙模塊將設(shè)定的環(huán)境參數(shù)值傳遞給STM32單片機，單片機接收到設(shè)定的環(huán)境參數(shù)值后將其儲存，然后進行環(huán)境參數(shù)檢測，通過實際值與設(shè)定值對比完成相應(yīng)的動作。

3 機器人本體系統(tǒng)設(shè)計

3.1 自動澆水系統(tǒng)設(shè)計

自動澆水系統(tǒng)主要完成植物土壤濕度低于設(shè)定濕度值時的澆水工作，單次澆水的量也通過APP進行設(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小時進行一次檢測，完成一次澆水的流程圖如圖3所示：

3.2 自動補光系統(tǒng)設(shè)計

自動補光系統(tǒng)的檢測端由CO2濃度檢測模塊和光強檢測模塊兩個部分組成，輸出端由繼電器和藍紫光燈鏈組成。當檢測到CO2濃度與設(shè)定范圍相比過高或者光照強度設(shè)定范圍相比過低時，STM32接通繼電器給藍紫光燈進行供電，完成對植物的補光。其中光照強度的檢測從早上八點開啟，到晚上六點停止。

3.3 溫濕度調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計

溫濕度調(diào)控系統(tǒng)負責(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現(xiàn)，輸出端由繼電器、冷/熱風(fēng)機、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，實現(xiàn)一次溫度調(diào)控的流程圖如圖4所示。

3.4 智能報警系統(tǒng)設(shè)計

當異常發(fā)生時，調(diào)控超出機器人的能力范圍，機器人會通過GSM模塊向主人撥打電話實現(xiàn)報警，主要的異常包括人為進入到機器人系統(tǒng)、發(fā)生火災(zāi)以及由于特殊因素導(dǎo)致的光強過高濕度過低等情況。智能報警系統(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機器人可以完美實現(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)計的機器人為基礎(chǔ)，還可以進行其它環(huán)境參數(shù)檢測調(diào)節(jié)裝備的添加應(yīng)用?？傊疚脑O(shè)計的機器人對于植物無人看護的實現(xiàn)具有重大意義。

參考文獻：

[1]孫成竹，范瑛，蔣志云.家庭盆栽節(jié)水潛力分析[J].北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，48（3）：298-300.

[2]蔡立娜.單片機的發(fā)展與應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（13）：99.

[3]崔彥彬，馬昊坤.基于單片機的自動澆花裝置[J].內(nèi)燃機與配件，2017（09）：140-141.

[4]李辰迪，王艷新，馬立婧，等.一種基于51單片機的智能安防機器人設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（06）：6.