【DigiKey创意大赛】植物护理助手-Grove Arduino和Gravity WIFI module的结合

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【DigiKey创意大赛】植物护理助手-Grove Arduino和Gravity WIFI module的结合 [复制链接]

 

1. 方案名称：设计一个智能植物护理助手
   去年在某个群里看到有人分享了Grove接口的Arduino初学者套件，其中的模块化设计让人印象非常深刻，稍微了解后发现，这种模块化设计对Arduino嵌入式初学者很友好，这次趁得捷电子的比赛，结合平时初步的学习和生活中养花种草的经验，给出了一个想法，就是题目中提到的对植物的生长环境进行监测，并且能远程查看的方法。
2. 方案照片：
   下图中是一个完整的实现方案，主要是Grove Arduino套件，因为套件中没有无线模块，额外配一块Gravity接口的模块，在图片中的右上角，用塑料螺丝锁在Grove Arduino套件上。通过杜邦线和套件相连接。
   
3. 方案简介：
   名为智能植物护理助手，利用Grove Arduino入门套件的传感器模块，为植物提供全方位的护理和监测。
   通过模拟实时监测土壤湿度、温度、光照，并提供在线数据，以用于提醒用户浇水、调整光照等操作。
   同时，能在线记录环境数据，以供用户种植做参考。
4. 系统框图
   下面是整个系统的功能框图，主要是套件中的ATmega CPU结合周边的传感器，以及显示屏和无线模块，另外通过板载的USB转UART进行程序下载和串口数据读取调试等功能，系统供电也是通过Micro-USB进行。
   
5. 各部分功能的实现说明和解析
   （功能一） 监测内容包括土壤湿度、温度、光照：
   Grove Arduino入门套件中包含温湿度传感器模块（DHT20/BMP280-temp），光强度传感器模块（ADC端口的光传感器），使用这些传感器可以模拟采集温湿度和光照信息。
   （功能二） LED显示检测内容
   Grove Arduino入门套件中包含一块0.96寸的OLED，可以使用OLED显示监测的光照，温湿度数据。
   （功能三） 需要联网远程看到传感器采集的信息，网页上查看监测的光照，温湿度数据。
   这部分功能结合无线模块来使用，使用SIOT平台来收集无线模块的信息，并且SIOT平台提供自动刷新数据，并且保存数据的功能。
6. 方案使用的源码及说明

这个方案中可以使用两种IDE来实现，其中Arduino IDE适配于数据采集和显示，Mind+ IDE适配于无线数据的传输。

1) 使用Arduino IDE来编译
当使用Arduino IDE时，适用于Grove套件中的传感器和OLED，比如先载入相关的库
#include "DHT20.h"
#include <Arduino.h>
#include <U8x8lib.h>
#include "Wire.h"
接下来初始化一些模拟端口
int sensorpin = A6; // Analog input pin that the sensor is attached to
int ledPin = 4;    // LED port
int lightValue = 0;        // value read from the port
DHT20 DHT;
U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);
然后进行一些必要的设置，并且打开串口进行需要的信息输出
void setup()
{
  pinMode(ledPin,OUTPUT); //Light
  pinMode(sensorpin, INPUT);
  DHT.begin();
  Wire.setClock(400000);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println(__FILE__);
  Serial.print("DHT20 LIBRARY VERSION: ");
  Serial.println(DHT20_LIB_VERSION);
  Serial.println();
  delay(2000);
  Serial.println("Type,\tStatus,\tHumidity (%),\tTemperature (C)");
  u8x8.begin();
  u8x8.setPowerSave(0);  
  u8x8.setFlipMode(1);
}
逻辑设置，包括抓取数据，显示，以及设置灯光的触发条件等
void loop()
{
  float temp, humi;
  temp = DHT.getTemperature();
  humi = DHT.getHumidity();
  // read the Light sensor analog in value:
  lightValue = analogRead(sensorpin);
  Serial.println(lightValue);
  if (lightValue > 1) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
  else {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  }
  delay(200);
  if (millis() - DHT.lastRead() >= 1000)
  {
    // READ DATA
    uint32_t start = micros();
    int status = DHT.read();
    uint32_t stop = micros();
    switch (status)
    {
    case DHT20_OK:
      Serial.print("OK,\t");
      break;
    case DHT20_ERROR_CHECKSUM:
      Serial.print("Checksum error,\t");
      break;
    case DHT20_ERROR_CONNECT:
      Serial.print("Connect error,\t");
      break;
    case DHT20_MISSING_BYTES:
      Serial.print("Missing bytes,\t");
      break;
    default:
      Serial.print("Unknown error,\t");
      break;
    }
    // DISPLAY DATA, sensor has only one decimal.
    Serial.print("DHT20, \t");
    Serial.print(DHT.getHumidity(), 1);
    Serial.print(",\t");
    Serial.print(DHT.getTemperature(), 1);
    Serial.print(",\t");
    Serial.print(stop - start);
    Serial.print("\n");
    u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
    u8x8.setCursor(0, 33);
    u8x8.print("Temp: ");
    u8x8.print(temp);
    u8x8.print(" C");
    u8x8.setCursor(0,50);
    u8x8.print("Humi: ");
    u8x8.print(humi);
    u8x8.print(" %");
    u8x8.setCursor(0,51);
    u8x8.print("Light: ");
    u8x8.print(lightValue);
    u8x8.print(" lux");    
    u8x8.refreshDisplay();
    delay(200);2
  }
}
显示效果大致如下：
包含温湿度和亮度数据，以及当亮度过低时，自动打开灯。

2） 使用Mind+ IDE来编译

这个IDE主要用于无线模块的配套，需要下载Mind+ IDE，链接和对应的介绍是这个：https://mindplus.dfrobot.com.cn/

源程序后面加附件里面，下面截图简单说明：

首先初始化网络设置，接下来初始化传感器，读取传感器数据并且通过无线模块上传到MQTT服务器中。

这里的重难点在服务器的配置上，第一次会有些麻烦，试过两次后就熟悉了。

在SIOT网页中，可以查看各个传感器数据，并且可以图形化显示，可根据自己的需要和开发板之间接收发送数据，同时SIOT中会根据需求存储采集的数据。下面是一些采集数据的截图

首先是设备列表，这个可以在程序中设置

下面是BMP280采集的温度数据和图表，我会用手放传感器上演示温度波动

下面是DHT20采集的湿度和温度数据和图表，我会用手放传感器上演示温湿度波动，前两张是湿度，后两张是温度，温度变化慢一些，湿度变化明显一些。

下面是光亮度，这里通过遮盖来体现变化，所以遮盖后光亮度就是0

7. 证明作品能完成既定工作或功能的演示视频
    演示的视频如下：前半部分是通过OLED显示温湿度和光照信息，后半部分是看SIOT网页远程的数据采集和数据存储情况。

 

    

8. 其他相关资料和说明：
资料中包含了套件的线路图，使用器件的SPEC，两种IDE的源代码，如果有问题，可以站内回帖，私信，或者B站留言私信都可以，初学的练手，让大家见笑了。

 

 

Jacktang

效果还行吧

 

Mini012

Jacktang 发表于 2023-12-5 07:50 效果还行吧  

谢谢，本职工作是硬件，时间很紧张，本人是初学程序，只来得及做一个简单的演示。

这个套件可玩性很高，后面得空了要好好研究的