【正文】 采用 ISD1820 語音錄放模塊，該模塊可以進(jìn)行 10s 的語音錄制和播放，其播放錄制的語音時(shí)具有高質(zhì)量高還原的優(yōu)點(diǎn)，具有循環(huán)、點(diǎn)動(dòng)、 單遍等功能，價(jià)格低廉，但考慮到其錄音時(shí)間較短，不適用于本系統(tǒng)。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(jìn)行更換語音內(nèi)容。適用于本系統(tǒng)，可滿足系統(tǒng)所需所有要求。 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。 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(shí)用的一種用于溫度實(shí)時(shí)檢測的傳感器，在糧倉、電力機(jī)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 的電源范圍較為廣泛，一般的 5V 或者 3V 的單片機(jī)都可以驅(qū)動(dòng)，通常會(huì)在數(shù)據(jù)引腳上上拉一個(gè) 10K的電阻，加強(qiáng)我們的信號(hào)傳輸質(zhì)量。 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。 該傳感器可以寬范圍檢測土壤的濕度， AO 則為模擬信號(hào)輸出引腳，隨著濕度的提高，模擬信號(hào)輸出引腳會(huì)輸出一個(gè)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(jìn)行通訊 [12]。 繼電器與軸流風(fēng)機(jī) 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(fù)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。 繼電器模塊級(jí)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(jì) 9 [13]。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(fù)極， [14]。 輝盛 9g 舵機(jī)重量為 10g，力矩為 ，工作電壓為 到 。 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(diǎn)： 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]。 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。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。 如圖 32，是該模塊的引腳圖： 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 10 圖 32 語音模塊引腳圖 如圖 33，在本智能花盆系統(tǒng)中的語言模塊電路部分采用如下的電路設(shè)計(jì)，微控制器通過串口通訊的方式與 BY800116P 語音模塊進(jìn)行通訊，從而達(dá)到控制語音播放的效果 [17]。 MiniStm32 開發(fā)板板載的主控為 Stm32f103rct6 芯片，這一款芯片具有豐富的資源，具有 256K 的程序存儲(chǔ)空間，具有豐富的編程資源，對(duì)于我的畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，足以滿足本系統(tǒng)需求 [19]。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 12 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 13 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能模塊及系統(tǒng)程序框圖 本系統(tǒng)采用μ C/OSII 作為操作系統(tǒng)?？紤]到本系統(tǒng)須同時(shí)采集和處理多個(gè)任務(wù)，所以加入了μ C/OSII操作系統(tǒng) [22]。 系統(tǒng)程序框圖如圖 41 所示。 控制任務(wù) 如圖 43 所示，在控制任務(wù)中，一直在循環(huán)執(zhí)行 3 個(gè)任務(wù)，如果土壤濕度的測量值小于用戶設(shè)定的土壤濕度最小值，則通過 PWM 控制舵機(jī)打開水龍頭閥門，實(shí)現(xiàn)澆水，否則通過舵機(jī)關(guān)閉水龍頭。如果測得的溫度值大于用戶的最大值，則由繼電器開啟軸流風(fēng)機(jī)，反之則關(guān)閉。 傳感器檢測任務(wù) 如圖 42 所示，在傳感器檢測任務(wù)中，一直在循環(huán)執(zhí)行 5 個(gè)小任務(wù)，分別是檢測當(dāng)前光照、檢測時(shí)間值、檢測當(dāng)前土壤濕度、檢測當(dāng)前環(huán)境溫度以及判斷光照濕度溫度測量值是否在用戶設(shè)定的最大值與最小值范圍之內(nèi)，如果不是，在 LCD 顯示屏上提醒用戶。 觸摸屏任務(wù) 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 在觸摸屏任務(wù)中，不斷檢測觸摸是否按下，如果按下， 進(jìn)入調(diào)試界面，不斷檢測觸摸按下的位置，來實(shí)現(xiàn)界面進(jìn)入、推出、切換以及各種參數(shù)的設(shè)定。 當(dāng)用戶在第一幅界面中點(diǎn)擊后，根據(jù)用戶點(diǎn)擊的選項(xiàng)的不同進(jìn)入到第二幅界面，在第二幅界面中是對(duì)各個(gè)參數(shù)值的具體設(shè)定，和一個(gè)退出選項(xiàng) [25]。經(jīng)測試，電源模塊無問題。安裝好燒寫軟件，燒寫程序正常，經(jīng)測試，板子與顯示屏無問題。 用同樣方法檢測土壤濕度傳感器與光照傳感器 ，經(jīng)檢測土壤濕度傳感器與光照傳感器均無問題。 燒寫入主控繼電器程序，將繼電器端口按資料接好電源和軸流風(fēng)機(jī)，通電后，繼電器綠燈亮起，軸流風(fēng)機(jī)不轉(zhuǎn)，當(dāng)繼電器紅燈亮起時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)測試?yán)^電器與軸流風(fēng)機(jī)無問題。 經(jīng)測試，所有模塊均無問題。 在測試各個(gè)模塊沒有問題后，開始搭建電路，搭建好電路后，經(jīng)過反復(fù)檢查，所有引腳沒有松動(dòng)，電路中沒有短路和斷路現(xiàn)象，沒有正負(fù)極接反現(xiàn)象，仔細(xì)測量各個(gè)模塊兩端電源電壓均在其合適范圍之內(nèi)，檢測各個(gè)模塊與主控的連接，引腳均連接正確，再次確認(rèn)，硬件連接無問題，硬件調(diào)試完成 [27]。在不斷的解決問題中我學(xué)到了很多，下面是我遇到的一些主要問題： (1) 在μ C/OSII 移植入 FAT 文件系統(tǒng)和圖片解碼及顯示程序后，運(yùn)行程序后，程序在顯示圖片時(shí)卡死，系統(tǒng)崩潰。 (2) 加入 LED 燈顯示程序運(yùn)行狀態(tài)，程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)只有 LED 燈任務(wù)運(yùn)行，其他任務(wù)卡死。 (3) 加入語音模塊串口控制程序后，運(yùn)行程序，語音模塊時(shí)靈時(shí)不靈。 (4) 加入軸流風(fēng)機(jī)和舵機(jī)后運(yùn)行程序，軸流風(fēng)機(jī)和舵機(jī)不工作 解決辦法：發(fā)現(xiàn)問題在于 USB 供電無法同時(shí)給所有模塊提供電源，該為 18650鋰電池供電后問題解決。 (6) 下載程序后，關(guān)機(jī)重啟后，程序不運(yùn)行 解決辦法：發(fā)現(xiàn)問題在于程序存儲(chǔ)空間為 256KB，而實(shí)際程序大小已經(jīng)超過，通過刪減代碼中的無用代碼，解決了此問題 [28]。且圖片的大小必須為 320*240 大小。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 20 圖 51 開始界面 圖 52 顯示傳感器數(shù)據(jù) 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 21 第 6 章 結(jié)論 經(jīng)過數(shù)周的努力，本系統(tǒng)完成了嵌入式智能花盆的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在這幾個(gè)星期中，通過不斷的思考探索，不斷的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，從功能的計(jì)劃，方案的選擇到最后的調(diào)試，最終成功的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這個(gè)過程中我也曾彷徨無助，也曾氣憤懊惱，幸有老師的幫助，同學(xué)的鼓勵(lì)，和自己的一路堅(jiān)持，在堅(jiān)持中 ，我的思路開始漸漸的清晰，遇到的問題也一個(gè)一個(gè)被解決，那種克服困難之后的歡心讓我倍感覺愉悅，我的技術(shù)，我的能力在這幾個(gè)星期中有了較為快速的提升。遇到實(shí)在解決不了的問題，不要去自己一個(gè)人死鉆，要學(xué)會(huì)使用網(wǎng)絡(luò)，詢問老師和同學(xué)，我曾因此浪費(fèi)了許多寶貴的時(shí)間。 經(jīng)調(diào)試，本文設(shè)計(jì)的智能花盆，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤濕度、環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度、日期的實(shí)時(shí)采集與顯示；實(shí)現(xiàn)了當(dāng)溫度過高、土壤濕度過低、光照過低時(shí)自動(dòng)散熱、自動(dòng)澆水、自動(dòng)補(bǔ)充光照的功能；實(shí)現(xiàn)了 LCD 顯示屏的圖片顯示，用戶可通過變更 SD 中 PICTURE 文件夾下的圖片，改變 LCD顯示的圖片，本系統(tǒng)支持 JPEG、 JPG、GIF 三種圖片格式；實(shí)現(xiàn)了 MP3 音樂播放，用戶可通過變更 SD 卡中音樂，選擇有益于植物的音樂；實(shí)現(xiàn)了通 過紅外遙控更改當(dāng)前日期和對(duì)音樂的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了通過屏幕顯示環(huán)境信息的方式提醒主人植物生長狀況的功能。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)非常好的將理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過嵌入式智能花盆的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)這一課題，我學(xué)習(xí)到了很多，在不斷的出現(xiàn)問題，解決問題的循環(huán)中，無論是個(gè)人的技能還是精神都得到了強(qiáng)有力的鍛煉，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年中極其寶貴的一段經(jīng)驗(yàn)。 回想起大一時(shí)候第一次來呂梁學(xué)院，心中滿懷激動(dòng)，在呂梁學(xué)院的四年，從剛開始的簡陋的校區(qū)，到現(xiàn)在設(shè)施齊備，環(huán)境優(yōu)美，我見證了呂梁學(xué)院一步一步的成長與壯大，伴隨著呂梁學(xué)院的成長的我也在漸漸進(jìn)步，忘不了在操場上的拼搏，忘不了在教室里老師的尊尊教誨，忘不了 實(shí)驗(yàn)室里與同學(xué)的刻苦奮戰(zhàn)。 本文是我在呂梁學(xué)院做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間學(xué)習(xí)的總結(jié)，是在思軟衛(wèi)澤照老師指導(dǎo)下完成的。 在呂梁學(xué)院物理系這個(gè)溫馨的大集體，大家互相幫助，共同提高，在此也要感謝我的各位老師和同學(xué)，是你們的支持和幫助使得論文設(shè)計(jì)工作得以順利的進(jìn)行。 呂梁 學(xué)院本科畢業(yè) 設(shè)計(jì) 26