【正文】 ................................................... 6 第 3 章 硬件電路 ..................................................... 7 電路組成框圖 ................................................. 7 電路各模塊介紹 ............................................... 7 DS18B20 溫度傳感器 ...................................... 7 土壤濕度傳感器 ......................................... 8 BH1750FVI 光照傳感器 .................................... 8 繼電器與軸流風(fēng)機(jī) ....................................... 8 輝盛 9g 舵機(jī) ............................................ 9 TFTLCD 顯示屏觸摸屏 ..................................... 9 BY800116P 語音模塊 ..................................... 9 STM32F103RCT6 主控制器 ................................. 10 18650 鋰電池電源供電部分 ............................... 11 第 4 章 軟件設(shè)計 .................................................... 13 系統(tǒng)功能模塊及主程序流程圖 .................................. 13 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 μ C/OSII任務(wù)設(shè)計 .......................................... 14 LCD 顯示任務(wù) ........................................... 14 控制任務(wù) .............................................. 14 語音模塊控制任務(wù) ...................................... 14 傳感器檢測任務(wù) ........................................ 14 觸摸屏任務(wù) ............................................ 14 第 5章 系統(tǒng)組裝與調(diào)試 .............................................. 17 模塊測試 .................................................... 17 硬件調(diào)試 .................................................... 17 軟件調(diào)試 .................................................... 18 綜合調(diào)試結(jié)果 ................................................ 19 第 6章 結(jié)論 ........................................................ 21 參考文獻(xiàn) ........................................................... 23 致 謝 .............................................................. 25 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 課題來源及研究意義 伴隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 ,許多的人想要去照顧盆栽卻沒有多余的時間。而周圍環(huán)境的變化會影響到植物的正常發(fā)育，尤其是溫濕度、光照強(qiáng)度等因素。例如太陽光照過于強(qiáng)烈、室外溫度過于高、土壤的濕度過于干燥等因素都會影響盆栽的生長，甚至是造成盆栽的死亡。因此 ,使植物種植簡單化是大多數(shù)家庭所希望的 [1]。針對這一現(xiàn)狀，我選擇了這一課題，嵌入式智能花盆的設(shè)計與實現(xiàn)。 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及研究背景 嵌入式智能花盆是利用傳感技術(shù)組裝的新型盆栽，主要是使用各種傳感器技術(shù)，實時檢測植物生長的周邊環(huán)境狀況，并實現(xiàn)自動盆栽澆水、提醒主人等人性化功能。早在多年前布魯內(nèi)爾大學(xué)的學(xué)生娜塔莉金就已經(jīng)提出這一設(shè)計，近幾年國外智能花盆已經(jīng)作為一種常見的裝飾品走進(jìn)許多人的生活。且價格適中，質(zhì)量可靠。而國內(nèi)在智能花盆這一方面尚處于剛剛出現(xiàn)，正在發(fā)展的階段，價格偏高，限于技術(shù)與成本功能尚有許多不完善 [2]。 課題研究目標(biāo)和內(nèi)容 研究目標(biāo)：通過本課題的研究，設(shè)計并制作一款智能花盆，實現(xiàn)對溫度 、濕度、光強(qiáng)等的實時監(jiān)測與顯示，通過觸摸屏實現(xiàn)良好人機(jī)互動，實現(xiàn)自動澆水、提醒主人植物生長狀況等功能 [3]。 研究內(nèi)容：分析當(dāng)前社會對智能花盆的需求，通過溫度傳感器、土壤濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器實時采集盆栽所處環(huán)境的信息，控制與使用觸摸屏、舵機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)等器件，使用 μC/OS II 操作系統(tǒng)實現(xiàn)嵌入式智能花盆傳感器檢測、信息處理、控制等任務(wù)的調(diào)度 [4]。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 2 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 3 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計及要求 系統(tǒng)基本功能 (1) 檢測土壤中濕度，光照強(qiáng)度和溫度 (2) 顯示土壤中濕度，光照強(qiáng)度和溫度 (3) 控制土壤中濕度，光照強(qiáng)度和溫度 (4) 用戶可設(shè)定報警值 (5) 可提醒用戶植物生長環(huán)境狀況 系統(tǒng)體系構(gòu)架 根據(jù)對系統(tǒng)基本功能的分析與思考，我們得到了圖 21，從該圖中我們可以很容易的看出，系統(tǒng)分為 5 部分，分別為檢測部分、主控部分、顯示及設(shè)定部分、控制部分與電源部分 [5]。 圖 21 系統(tǒng)體系構(gòu)架 檢測 土壤濕度 光照強(qiáng)度 環(huán)境溫度 信息采集與處理 控制濕度溫度與光照 實時顯示濕度溫度與光照 用戶設(shè)定濕度溫度與光照報警值 系統(tǒng)電源 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 4 方案設(shè)計與論證 控制器部分方案論證 方案一：采用 STC89C52RC 作為主控制 器，該主控是我們接觸時間最長的一款芯片，在大學(xué)課程中曾有過對這門課程的講解。具有價格低廉，資料豐富，使用容易等優(yōu)點(diǎn)，但其程序存儲空間較小，運(yùn)行速度不高，接口較少且功耗高。 方案二：采用 STM32F103RCT6 作為主控制器，該芯片是一款使用十分普遍的控制器，其具有性能優(yōu)良，可移植性高，接口豐富等優(yōu)點(diǎn)。 STM32F103RCT6 具有 256KB的程序存儲空間，具有豐富的硬件資源。對于實現(xiàn)本系統(tǒng)的功能較為合適 [6]。 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 顯示及設(shè)定部分方案論證 方案一：采用 LCD12864 用作顯示采集的數(shù)據(jù)，采用 4X4 矩陣鍵盤用作設(shè)定參數(shù)。 LCD12864 液晶模塊的接口模式有許多，模塊的內(nèi)部帶有簡體的中文字庫；可以用于顯示漢字和一些簡單的單色的內(nèi)容，但是它的顯示內(nèi)容是有限的。矩陣鍵盤用作設(shè)定鍵值，可以大量減少對引腳的占用，但考慮到使用矩陣鍵盤增加了額外開銷，且占據(jù)了較大的面積，影響到最終成品的大小。不適用于本系統(tǒng)。 方案二：采用 TFTLCD 顯示屏 ， TFTLCD 顯示屏 是一款常用的 TFTLCD 顯示模塊，采用高亮背光，背光亮度好功耗低，采用高質(zhì)量觸摸，高靈敏度高線性 。由于其支持觸摸功能，所以顯示及設(shè)定功能都可以由 TFTLCD 顯示屏來實現(xiàn)，這樣便省卻了按鍵模塊對空間和資源的浪費(fèi)，其顯示內(nèi)容較多，價格便宜，資料在網(wǎng)上較多，易于使用，且在所用的主控板上已經(jīng)留出了該顯示屏的接口，接線極其簡單，對于本系統(tǒng)來說較為合適 [7]。 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 電源部分方案論證 方案一：采用電源適配器作為電源部分，采用 12 伏電源適配器為本系統(tǒng)供電，中間通過降壓模塊降出 伏和 5伏給各個模塊供電。電源適配器具有價格便宜，使用方便，不需要頻繁更換電源的特點(diǎn)，但是 考慮到電源適配器必須有外部供電的缺點(diǎn)，不適合于本系統(tǒng)。 方案二：采用 18650 鋰電池作為電源部分，該電池是生活中常見供電電池中的一種，常用做筆記本電池?fù)Q芯，充電寶電源等，其壽命可達(dá)到充放 1000 次以上，且價格低廉，易于使用，可充電的優(yōu)點(diǎn)，適用于本系統(tǒng) [8]。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計