【DigiKey“智造万物，快乐不停”创意大赛】植物情绪监测与交互系统（开发第一周）

许大锤

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# 前言
物料到了好久了，但一直有事情，加上自己很懒就一直没有进度，准备从这周开始，每周抽出几个小时搞一搞，每周更新进展。
**目录 (Table of Contents)**

[TOCM]

# 如何实现？
可以在屏幕上观察植物的情绪状态。
根据所查询的资料，植物的情绪状态的研究很少，许多研究者觉得植物压根没有情绪状态，但我还是找到了一份有关于植物情绪的研究<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_759130" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=759130&handlekey=savephoto_759130">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

安装python的一些库时发现了如下问题：
```bash
sudo pip3 install spidev
error: externally-managed-environment

× This environment is externally managed
╰─> To install Python packages system-wide, try apt install
  python3-xyz, where xyz is the package you are trying to
  install.
  
  If you wish to install a non-Debian-packaged Python package,
  create a virtual environment using python3 -m venv path/to/venv.
  Then use path/to/venv/bin/python and path/to/venv/bin/pip. Make
  sure you have python3-full installed.
  
  For more information visit http://rptl.io/venv

note: If you believe this is a mistake, please contact your Python installation or OS distribution provider. You can override this, at the risk of breaking your Python installation or OS, by passing --break-system-packages.
hint: See PEP 668 for the detailed specification.
```
可以安照提示做也可以：
```bash
在 pip3 install package 后面加上参数 “--break-system-packages”
```
## 树莓派接入阿里云
首先是申请一个阿里云的账号，买一个服务器，我看有免费3个月的就用这个了。
因为树莓派是在本地wifi下，没有公网ip，所以在外边无法访问，需要做内网穿透（Port Forwarding），利用阿里云进行访问，具体操作如下：

1. **在树莓派上设置SSH**:
 - 确保树莓派已安装SSH服务并已启动。
 - 如果未启动SSH服务，可以通过运行 `sudo systemctl enable ssh` 和 `sudo systemctl start ssh` 命令来启动和使其自动启动。

2. **在云服务器上设置SSH远程端口转发**:
 - 在树莓派上执行SSH命令，创建到云服务器的反向隧道。这个命令会将云服务器上的一个端口转发到树莓派的SSH端口。例如：
  > ssh -R [云服务器端口]:localhost:22 [云服务器用户名]@[云服务器IP地址]
3. **从外部网络访问树莓派**:
 现在，您可以通过云服务器来访问树莓派。在任何地方使用以下命令：
  > ssh [树莓派用户名]<a href="https://bbs.eeworld.com.cn/home.php?mod=space&uid=825379" target="_blank">@localhost</a> -p [云服务器端口]

这种方法通过SSH隧道保证了连接的安全性。
## 实现环境温度和土壤湿度检测
### 器材
1 x Moisture sensor
1 x LM35 Temperatures sensor
1 x ADS115 ADC
### 连线
因为ADS1154路16位ADC，I2C接口，所以温度和土壤湿度的检测都需要经过它才使被树莓派获得结果。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_759138_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>WechatIMG643.jpg</strong> <em class="xg1">(349.32 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_759138" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=759138&handlekey=savephoto_759138">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 调试
测试ADS115，代码如下：
```python
import board
import busio
import time
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
import adafruit_ads1x15.ads1115 as ADS
from adafruit_ads1x15.analog_in import AnalogIn
ads = ADS.ADS1115(i2c)
chan = AnalogIn(ads, ADS.P2)
while True:
 print(chan.value)
 time.sleep(0.1)
```
结果:
```bash
9246
8587
9301
8573
9313
8567
9298
8553
9312
8535
9269
8556
9102
8660
9258
8711
9699
8444
9353
8756
8973
9061
8595
9365
8297
9636
8139
#后面还有很多
```
接下来是关于传感器结果的部分，首先是要对土壤检测进行标定，然后是矫正温度，接下来是过程：
```bash
在水中：
Temperature =45
Moisture % =7148

空气中：
Temperature =45
Moisture % =17539

标定后：

Temperature =45
Moisture % =0

土壤湿度检测：

Temperature =45
Moisture % =67

矫正温度：

Temperature =22
Moisture % =67
```
湿度的准确性我无法确定，但温度检测是22摄氏度，我家的小米温度计显示是21.2摄氏度，差了快一度，也就这样吧～

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_759154_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>WechatIMG644.jpg</strong> <em class="xg1">(155.1 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_759154" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=759154&handlekey=savephoto_759154">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

本阶段代码：
```python
import time
import socket
import board
import busio
import adafruit_ads1x15.ads1115 as ADS
from adafruit_ads1x15.analog_in import AnalogIn

i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
ads = ADS.ADS1115(i2c)
Moisture_channel = AnalogIn(ads, ADS.P2)
LM35_channel = AnalogIn(ads, ADS.P1)

# Map function
def _map(x, in_min, in_max, out_min, out_max):
  return int((x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min)

while True:
  # Read the specified ADC channels using the previously set gain value.
  Moisture_Value = Moisture_channel.value
  Moisture_Percent = _map(Moisture_Value, 17418, 7440, 0, 100)#17418和7440是矫正后得到的。
  ads_ch0 = LM35_channel.value
  ads_Voltage_ch0 = ads_ch0 * ads_bit_Voltage
  Temperature = int(ads_Voltage_ch0 / lm35_constant)
  print("Temperature = ", Temperature)
  print("Moisture % = ", Moisture_Percent)
```
### 温度的优化设想
家里有小米的温度计，该温度计是通过蓝牙连接的，是否可以用树莓派直接获得温度计的值，这样更准确，还能减少几条线。我查了有这样的开发，github仓库如下：
```bash
https://github.com/custom-components/ble_monitor
```
这几天抽空研究下，看看能不能实现，哈哈哈。

# 下周计划
已经做了内网穿透，下周做个界面和接口，试着将树莓派采集的信息传到某个端口，并通过阿里云在外网访问。
实现树莓派直接访问小米温湿度计。
光照、摄像头拍照、LCD显示、情绪设置和图片等等这些乱七八糟的有时间就搞上。

wangerxian

植物情绪，这是一个很特别的一个设计呀

秦天qintian0303

植物情绪，你这从原理就吓退了很多人啊

laocuo1142

这里厉害，仔细看了一下就是农业土壤状态分析，怎么判断情绪呢？

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