【文章內(nèi)容簡介】 5 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 檢測部分方案論證 光照強度檢測 方案一：采用電流型光照傳感器 SM2160M，該傳感器具有容易安裝在各種環(huán)境，測量的范圍較為廣泛的特點，適用于生活中各種場所 ,特別適合農(nóng)業(yè)大棚、城市照明。但其需要 DC24 伏的供電電壓，且價格較為昂貴。 方案二：采用 光 強度檢測模塊 BH1750FVI。該傳感器的供電電源為 35v，其照度范圍較為廣泛，該傳感器內(nèi)部配置有 16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過 IIC總線直接輸出檢測數(shù)據(jù)，其測量之精度完全可以滿足本花盆的要求 [8]。 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 溫濕度檢測 方案一：采用 DHT11 溫濕度傳感器模塊監(jiān)測溫濕度。該 傳感器 具有較高的抗噪能力、響應(yīng)快的特點 。 其 測量 之 范圍 為 濕度 20%到 90%度 ，溫度 0到 50度，其測量范圍對于本系統(tǒng)來說過小，且不能檢測零下的溫度，不滿足本系統(tǒng)要求。 方案二：采用 DS18B20 溫度檢測傳感器實時檢測環(huán)境溫度，使用 土壤濕度 檢測傳感 器實時監(jiān)測土壤濕度，該傳感器 是常用的溫度傳感器， 其小巧靈活 ， 占用主控引腳少，檢測溫度的 精度 較高 的 優(yōu)點，其溫度測量范圍為負 55 度到正 125 度。對于系統(tǒng)要求完全可以滿足。土壤濕度傳感器能輸出開 關(guān)信號和模擬信號兩種，開關(guān)信號的輸出條件可由模塊上的電位器調(diào)節(jié)，其輸出模擬信號，主控制器件有 12 位的 AD 裝換器，轉(zhuǎn)換出的值足以滿足系統(tǒng)的要求 [8]。 綜合比較以上兩個方案，最終選擇方案二。 控制部分方案論證 光照溫度濕度控制 方案一：采用白織燈作為光照控制，采用玩具電機作為溫度控制，采用繼電器作為濕度控制，白織燈具有亮度高的優(yōu)點，但其體積過大，且需 220 伏供電，不適用于本系統(tǒng)。玩具電機具有價格便宜風(fēng)力大的優(yōu)點，但其危險性較大，且需要相應(yīng)的電機驅(qū)動模塊，增加了系統(tǒng)成本，不適用于本系 統(tǒng)。繼電器具有控制簡單的優(yōu)點，但其不能控制水龍頭閥門的大小，不適用于本系統(tǒng)。 方案二：采用超高亮 LED 作為光照控制，采用軸流風(fēng)機作為溫度控制，采用舵機作為濕度控制。超高亮發(fā)光二極管成本低廉的優(yōu)點。軸流風(fēng)機具安全，有占用面積較小，風(fēng)力適中等優(yōu)點，舵機具有操作簡單，可以精確控制轉(zhuǎn)動的角度的優(yōu)點，適用于本系統(tǒng)。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 6 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 語音控制 方案一：采用 ISD1820 語音錄放模塊，該模塊可以進行 10s 的語音錄制和播放，其播放錄制的語音時具有高質(zhì)量高還原的優(yōu)點，具有循環(huán)、點動、 單遍等功能，價格低廉，但考慮到其錄音時間較短，不適用于本系統(tǒng)。 方案二：采用 BY800116P 語音模塊。該模塊可以播放常見的音頻格式 ,該模塊可通過更換 SD卡中的歌曲進行更換語音內(nèi)容。該模塊內(nèi)部具有 3W功放，可以直接驅(qū)動喇叭完成播放。適用于本系統(tǒng)，可滿足系統(tǒng)所需所有要求。 綜合比較以上兩個方案，本系統(tǒng)選擇方案二。 最終方案 經(jīng)過反復(fù)的方案論證與選擇，本課題最終選擇如下方案。 檢測部分： (1) 采用 DS18B20 采集溫度值 (2) 采用土壤濕度檢測傳感器采集土中濕度值 (3) 采用光照傳感器 BH1750FVI 采集光照值 主控部分： 采用 STM32F103RCT6 作為微控制器 電源部分： 采用 18650 鋰電池作為電源供電 顯示及設(shè)定部分： 采用 寸 TFTLCD 顯示屏模塊作為系統(tǒng)顯示及設(shè)定 控制部分： (1) 采用超高亮 LED 白光燈作為光照控制部分 (2) 采用軸流風(fēng)機作為溫度控制部分 (3) 采用舵機作為濕度控制部分 (4) 采用 BY8001 語音模塊播放指定音樂 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 7 第 3 章 硬件電路 電路組成框圖 如圖 31 中，電路由溫度傳感器、土壤濕度傳感器、 BH1750FVI 光照傳感器、 寸觸摸屏、 STM32 控制器、繼電器、軸流風(fēng)機、舵機、 BY800116P 語音模塊、超高亮 LED 白光燈及 18650 鋰電池電源供電電路組成 [9]。 圖 31 電路組成框圖 電路各模塊介紹 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 溫度傳感器是非常實用的一種用于溫度實時檢測的傳感器，在糧倉、電力機房等控制鄰域，在汽車空調(diào)、冰箱等測溫鄰域都有較為廣泛的使用。 DS18B20溫度傳感器 土壤濕度傳感器 BH1750FVI光照傳感器 MCU STM32F103RCT6 TFTLCD顯示屏觸摸屏 繼電器 軸流風(fēng) 機 9g舵機 超高亮 LED白光燈 18650鋰電池 BY800116P語音模塊 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 8 DS18B20 溫度傳感器近幾年來使用的較為廣泛，由于其具有占用 I/O 接口較少，操作簡單，檢測溫度實時且較為精準(zhǔn)，成本較低，所以使用該傳感器的公司和個人較多，網(wǎng)絡(luò)上因此有相對較為豐富的資料和參考代碼，極大的方便了我們的使用。 DS18B20 的電源范圍較為廣泛，一般的 5V 或者 3V 的單片機都可以驅(qū)動，通常會在數(shù)據(jù)引腳上上拉一個 10K的電阻，加強我們的信號傳輸質(zhì)量。在我們主控的引腳模式設(shè)定的時候，設(shè)定引腳模式為開漏輸出便可，若是沒有接入上拉電阻，在引腳設(shè)定的時候則要設(shè)定為上拉輸入，來保證與傳感器能進行正常通訊。 土壤濕度傳感器 土壤水分傳感器適用于土壤水分檢測，土壤水分傳感器已拓寬了傳感領(lǐng)域，能提高傳感器的靈敏度。模塊上的電位器是用于調(diào)節(jié)輸出開關(guān)信號的閾值，通過順時針轉(zhuǎn)動和逆時針轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)控制的濕度大?。婚_關(guān)信號輸出可以與主控直接相連，通過引腳高低電平的檢測，判斷土壤濕度是否超標(biāo)。 該傳感器可以寬范圍檢測土壤的濕度， AO 則為模擬信號輸出引腳，隨著濕度的提高，模擬信號輸出引腳會輸出一個隨濕度變化的電壓，濕度越高它的值就越大，土壤濕度傳感器的使用 lm393 芯片，工作電壓為 5 伏 [11]。 BH1750FVI 光照傳感器 GY30 數(shù)字光照強度檢測模塊，可以直接由我們的主控板上的 伏電源供電，通過 IIC 總線實時輸出檢測數(shù)據(jù)，減去了繁瑣的計算；且高精度測定可用于寬范圍的亮度照度 1lx的測定。 BH1750FVI 光照傳感器模塊采用標(biāo)準(zhǔn) NXP IIC 通信協(xié)議，可通過 IIC 協(xié)議與微控制器進行通訊 [12]。該傳感器模塊在 IIC 通信的兩個引腳上加了兩個 10K 的上拉電阻，加強了 IIC通信的距離與質(zhì)量。 繼電器與軸流風(fēng)機 本系統(tǒng)使用 繼電器模塊 為常用繼電器模塊，該模塊上的常開接口的負載上限為交流 250V 或者是直流 30V；繼電器模塊的 工作電壓 為 5 伏，在模塊上有黃色跳線帽，通過 選擇跳線帽接高接低來設(shè) 置高電平或低電平觸發(fā)； 模塊 電源 狀態(tài) 燈 為綠發(fā)綠LED 燈 ，繼電器 開關(guān)狀態(tài) 燈 為紅發(fā)紅 LED 燈。 繼電器 輸出端 no 為 常開 的 接口， 閉 合 之 前 當(dāng)為 懸空， 閉 合 之 后 當(dāng) 與 短接 ； 為 公 共的 接口 ； nc 為 常閉接口， 閉 合 之 前 當(dāng) 與 短接， 閉 合 之 后 當(dāng) 空懸 。 繼電器模塊級觸發(fā)器選擇結(jié)束，跨接或低短路或高短接決定低電平觸發(fā)或高電平觸發(fā)呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 9 [13]。 本系統(tǒng)采用的散熱裝置為小型軸流風(fēng)機，它的 外觀尺寸 為 40毫米 40 毫米 10毫米， 轉(zhuǎn)速 為 4000177。10% 轉(zhuǎn) /分鐘， 噪音 為 18 分貝，工作 電壓 為 12V，工作 電流 為，紅線正極，黑線負極， [14]。 輝盛 9g 舵機 輝盛 9g 舵機是一種角度伺服的驅(qū)動器，適用于需求控制角度且穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)，近年來在遙控玩具，如四旋翼飛行器云臺遙控，智能小車轉(zhuǎn)向遙控等中普遍使用。 輝盛 9g 舵機重量為 10g，力矩為 ，工作電壓為 到 。紅線正極，褐線負極，橙黃色線為 PWM 輸入控制線 [15]。 TFTLCD 顯示屏觸摸屏 該 模塊 是一款通用的 TFTLCD 模塊，采用全新 LCD模塊加原 廠觸摸屏，質(zhì)量好，該模塊有如下特點： 320 240 的分辨率； 16位色（ 6萬 5千色）顯示支持 ；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 [16]。 該模塊可以直接接入我們的主控板，在主控板上已經(jīng)留有母排排針接口，直接將顯示屏按照主控板上的方向接入即可，在該模塊的配套資料中有對應(yīng)的 STM32 的程序代碼，方便我們的移植與使用。 BY800116P 語音模塊 BY800116P 語音模塊是新型的一款插卡式的 MP3 音樂播放模塊。使用BY800116P芯片。模塊上裝有 TF 卡座，可通過更 換 SD 中歌曲來更改卡中語音播放內(nèi)容，歌曲支持常見的歌曲格式。該模塊內(nèi)部具有 3W功放，可以直接驅(qū)動 3W 的揚聲器來播放語言，使用更加的簡單和方便。 如圖 32，是該模塊的引腳圖： 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計 10 圖 32 語音模塊引腳圖 如圖 33，在本智能花盆系統(tǒng)中