聚丰项目 > SmartGarden
SmartGarden是一款智能的植物养殖系统，可实现智能的灌溉，环境温湿度的实时检测，土壤湿度和水库水位的实时检测；意义在于针对在校学生或工作匆忙人群，经常出差等无法对植株进行即时养护，防止植物干枯或死亡，而实时的APP上位机可通过系统上搭建的Wifi模块用来实现信息回传，包括环境温湿，水位土壤情况，以及系统工作状态，而随系统附带的Oled也可实时展示信息给用户，Oled不管在刺眼的阳光下，还是在暗室，既不会影响人的休息也不妨碍信息显示，相信这套系统可以给用户一个安心的体验。
小影效应
小影效应
团队成员
纪翔 学生
主控
采用大赛提供的Stm32F401-Nucleo开发板，支持Arduino板型扩展以及Mbed在线开发，极大的减轻了学习负担，高性能的主控给代码一个宽广的跑道可以任他狂奔，86Mhz的主频，体验下来很简单也很易用，在这感谢组委会
用了个自己的L476的图片，和F401差不多
Wifi模块
Wifi模块采用了大赛提供的Ewm3080，板型跟随Nucleo设计，模块采用板上天线，EMW3080是单3.3V供电的、集成Wi-Fi和Cortex-M4F MCU的嵌入式Wi-Fi模块，最高支持133M主频和256K RAM，强大的浮点运算。在这写入了AT穿透固件，SDK2.0下的开发模式，更加简单，为了释放开发者的创意，厂家没少封装那些晦涩难懂的东西，在这再次感谢大赛
Oled显示
这里采用了SSD1306驱动的128X64的Oled，接口方式SPI，本想用的128X32的I2C的小屏幕，可惜最后可能由于第三方显示驱动出了些问题放弃了，改用这个压箱底的屏幕工作电压2.2V-5.5V因为无须加背光或偏置电压所以功耗很低，满足适用场景
温湿传感器
温湿传感器采用了数字读取的DHT11,支持数据校验，最大的减小误差，本来想用更加精确的DHT22，但手残买错了，手动笑Cry
工作电压：3.3V-5V
工作电流：<2.5ma
湿度范围：20%~90%（+-5%）
温度范围：0-50℃（+-2℃）
土壤湿度传感
工作类似根据土壤不同湿度直接读取土壤电阻，放大后ADC读出模拟量，或采用可调电阻调整数字量上升或下降阀值
工作电压：3.3V~5V
水位传感器
通过水内电阻，读出模拟量的值来测试水位值，但同上模拟器一样都需要校准，后面软件调试有涉及
工作电压3.3V~5V
动作水泵
看的出来，水泵买大了，385的水泵，可以当洗衣机的抽水泵了，后期会改小，争取实现无噪音工作
工作电压：6V-12V
开发平台采用了官方推荐的Mbed，极大简化了开发步骤，本来还打算用MDK开发的，后来发现Mbed平台和Arduino的函数操作及其类似，好用到停不下来，在线编译，随便找个电脑都可以直接下载编译好的固件，不用担心环境出错而导致的编译失败的问题，简直爽歪歪，，而对于我熟悉Arduino开发，给我省了不少事情，
因为下半年的安全比赛太多了，被拉去凑数，所以代码是随便写写的，后面会一点点精致，把该细化的地方搞定
先上代码了，下面再细说
#include "mbed.h"
#include "Adafruit_SSD1306.h"
#include "DHT.h"
Serial pc(SERIAL_TX, SERIAL_RX);
//sensor
DHT dht11(PC_10,DHT11); // Use the DHT11 sensor
AnalogIn SoilValue(A0);
AnalogIn WaterValue(A1);
DigitalOut myled_R(LED_RED);//work status Led
DigitalOut pump(PC_11);
SPI spi(D11,NC,D13,NC);
//I2C i2c(I2C_SDA,I2C_SCL);
//Adafruit_SSD1306_I2c myOled(i2c,NC,0x78,32,128);
Adafruit_SSD1306_Spi myOled(spi,D12,PA_11,NC,64,128);
int main()
{
int sta;
float soilV;
float waterV;
int err;//DH11 Error
uint16_t x=0;
myOled.begin();
// myOled.printf("%ux%u \nThis is Failed Test\r\n", myOled.width(), myOled.height());
//myOled.printf("This is Test Line \r\n");
//myOled.fillScreen(1);
myOled.display();
wait(3);
int CX;
int CY;
// myOled.fillScreen(0);
myOled.clearDisplay();
//for(int i=0;i<3;i++){
// myOled.printf("\r\n");
// }
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
// myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, 70, 5, 1);
// pc.printf("CX:%d CY%d \r\n",myOled.get_cursor_x(),myOled.get_cursor_y());
float tmp;
float hum;
int timelast;
bool dov=0;
while(1)
{
myOled.clearDisplay();
float sa1=0,wa1=0,sa2=0,wa2=0;
for(int i=0;i<3;i++)
{
sa1=SoilValue.read();
wa1=WaterValue.read();
sa2=sa2+sa1;
wa2=wa2+wa1;
wait(0.05);
}
soilV=sa2/3;
waterV=wa2/3;
myled_R = !myled_R;
err = dht11.readData();
myOled.setTextCursor(0,0);
myOled.printf("Runtime %d \r\n",x);
myOled.setTextSize(0.5);
// pc.printf("The ERROR is %d \r\n,err");
if (err == 0) {
// myOled.setTextCursor(0,30);
//tmp=int(dht11.ReadTemperature(CELCIUS));
//hum=int(dht11.ReadHumidity());
tmp=dht11.ReadTemperature(CELCIUS);
hum=dht11.ReadHumidity();
}
else{
//myOled.printf("ERROR Read");
}
//Display soil water
myOled.printf("Tem:%4.2f C \r\n",tmp);
myOled.printf("Hum:%4.2f %%\r\n",hum);
myOled.setTextCursor(0,24);
myOled.printf("Soil:");
myOled.setTextCursor(30,24);
myOled.printf("%d%%",int(soilV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV), 3, 1);
myOled.printf("\r\n");
myOled.printf("Water:%d%%",int(waterV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*waterV), 3, 1);
pc.printf("%d %f \r\n",int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV),soilV);
myOled.printf("\r\n");
//
myOled.printf("SysStatus:");
//
if(waterV0.4f&& waterV>0.4f&&dov){
pump=1;
dov=0;
timelast=x;
}
if(soilV<0.4f||waterV20){
dov=0;
pump=0;
timelast=0;
}
if(x%100==0){
dov=1;
}
x = x + 1;
wait(0.5);
if(x>20000)
{
x=0;
}
myOled.display();
}
}
/*
int err;
printf("\r\nDHT Test program");
printf("\r\n******************\r\n");
wait(1); // wait 1 second for device stable status
while (1) {
myled = 1;
err = sensor.readData();
if (err == 0) {
printf("Temperature is %4.2f C \r\n",sensor.ReadTemperature(CELCIUS));
//printf("Temperature is %4.2f F \r\n",sensor.ReadTemperature(FARENHEIT));
//printf("Temperature is %4.2f K \r\n",sensor.ReadTemperature(KELVIN));
printf("Humidity is %4.2f \r\n",sensor.ReadHumidity());
//printf("Dew point is %4.2f \r\n",sensor.CalcdewPoint(sensor.ReadTemperature(CELCIUS), sensor.ReadHumidity()));
printf("Dew point (fast) is %4.2f \r\n",sensor.CalcdewPointFast(sensor.ReadTemperature(CELCIUS), sensor.ReadHumidity()));
} else
printf("\r\n read err val %i \n",err);
myled = 0;
wait(1);
*/这套作品使用了两个第三方的库，Mbed的第三方库不少，这点让开发能简化好多，但是和Arduino相比，库资源还是少了很多的
第一个库是： Adafruit_Oled， 这是一个第三方的显示库，从Arduino的U8glib移植过来的，开发人下了心思，但是和U8g比起来，这个库还是有一定距离的，不过大幅度简化了显示难度，在这感谢作者
Adafruit_SSD1306_Spi myOled(spi,D12,PA_11,NC,64,128)；
创建对象后调用库函数即可，简化很多操作
myOled.printf("Tem:%4.2f C \r\n",tmp);
myOled.printf("Hum:%4.2f %%\r\n",hum);
myOled.setTextCursor(0,24);
myOled.printf("Soil:");
myOled.setTextCursor(30,24);
myOled.printf("%d%%",int(soilV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV), 3, 1);
myOled.printf("\r\n");
myOled.printf("Water:%d%%",int(waterV*100));
myOled.drawRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+1, myOled.width()-myOled.get_cursor_x(), 5, 1);
myOled.fillRect(myOled.get_cursor_x(), myOled.get_cursor_y()+2, int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*waterV), 3, 1);
pc.printf("%d %f \r\n",int((myOled.width()-myOled.get_cursor_x())*soilV),soilV);
myOled.printf("\r\n");第二个库调用自DHT11，这是一个针对DHT系列的温室库，支持校验，这节省了大量去学习DHT传感器的时间
DHT dht11(PC_10,DHT11);
if (err == 0) {
//myOled.setTextCursor(0,30);
//tmp=int(dht11.ReadTemperature(CELCIUS));
//hum=int(dht11.ReadHumidity());
tmp=dht11.ReadTemperature(CELCIUS);
hum=dht11.ReadHumidity();
}针对传感器可能会有跳变的问题，为防止水泵重复启动，或是浇水过多溺死植株，而自己又实在懒得去设计中断和定时器，感觉效果差不多，就简单粗暴写了下，doV做时间阀标识，x指示runtime，soilV和waterV指示土壤和水位，防止水泵空转
相关代码如下
if(soilV>0.4f&& waterV>0.4f&&dov){
pump=1;
dov=0;
timelast=x;
}
if(soilV<0.4f||waterV20){
dov=0;
pump=0;
timelast=0;
}
if(x%100==0){
dov=1;
}
x = x + 1;
wait(0.5);
if(x>20000)
{
x=0;
}为了能只管展示作品目前的工作状态，写了一些简单的检测用来反馈实时的状态
switch (sta){
case 0:
myOled.printf("Work");
break;
case 1:
myOled.printf("Watering");
break;
case 2:
myOled.printf("No Water");
break;
case 3:
myOled.printf("Unknow");
break;
default:
myOled.printf("Run");
break;
}APP的代码就不放了，朋友按需求编译好的APP，结果我这里代码已经没有时间写了，比较尴尬
本想着定制一套亚克力外壳的。图纸和店家都商量好了，最后那头出了点问题，加上双十一，最后始终也没能用得上这套外壳，最后心一横直接快递盒了，展示就好，希望各位见谅
演示部分就比较糟心了，随便拍的，明天得出去北京比赛走好长时间，回来就错过提交时间了，所以简单写了一点
▲整体外观
▲安装部分
▲显示部分
▲温湿度检测，主控和动作继电器部分
▲土壤湿度部分
▲动作水泵部分
▲APP上位机部分
APP通过wifi连接后可回传相关信息，人工可设定是自动还是手动，或者人工干预水泵启动，同时针对不同的传感器和环境进行最低要求的调节和校准操作，最终实现自动化的目的，同时，系统反馈实时的工作状态，并同时可一定周期内提醒施肥等操作
作品实在简陋，无奈学生下半年实在是有些忙碌了，还望看官们不要嫌弃，同时后期会继续跟进，项目进度会更新在论坛上，请随时指正。
动心忍性1234： 您好我是无线电杂志的编辑，我们对您的项目十分感兴趣，请问您有兴趣投稿吗？成为我们的作者除稿费外还有其他优厚条件。敬请参与。投稿请联系QQ260534978.
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