阳台菜园智能控制系统的设计与研究

□聂佰玲 武将将 沈 昊

随着生活水平的提高，人们对绿化的要求也越来越高，因此家庭的自助绿化开始悄悄流行。在客厅、卧室和阳台摆放一盆盆绿植，能让人们的生活环境更加清新和舒适。同时追求环保、绿色、乡园田野已经成当今的一种生活时尚，把自家的阳台构造属于自己的菜园，成功收获自己种的蔬菜，并且绿化了室内环境。目前不仅年纪大的人爱好阳台种植，越来越多的年轻人也加入了这个行列，在很多社交平台上都能看到他们分享的种植成果。但是室内的环境情况会影响植物生长，年轻人工作繁忙，特别是出差等情况，造成他们没有时间精心照料植物。因此本文介绍了一种针对家庭生活中的阳台种植开发的阳台菜园智能控制系统，能非常方便地辅助用户种植自己的蔬菜，可以使即使没有种植经验，工作繁忙没有时间照顾植物的年轻人也可以享受种植的乐趣，维护自己的绿色的氧吧。

一、阳台菜园智能控制系统的构成

所设计阳台菜园智能控制系统的技术方案如图1所示，它包括阳台菜园智能控制设备、阿里云服务器、微信公众平台和手机客户端。

阳台菜园智能控制设备采集的数据，经由无线路由器及Internet网络上传到阿里云服务器，经过微信公众平台给微信客户端推送给用户，同时控制本地设备浇水或照明。用户在微信客户端发送的控制命令经由微信公众平台发送到云计算服务器，云服务器再传给阳台菜园智能控制设备，浇水或打开照明灯。

图1 阳台菜园智能控制系统框图

二、硬件设计

硬件电路设计主要是图1中的阳台菜园智能控制设备部分。阳台菜园智能控制设备的电路结构如图2所示，包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、灌溉控制模块、中心处理模块、RGB照明灯控制模块和WiFi通信模块。频率测量和功率检测模块以及智能终端模块。

中心控制模块采用的是STM32F103处理器，它是基于ARMv7-M的32位RISC处理器，工作频率高达72MHz，有128k的FLASH和20k的SRAM，并且代码执行效率高，外设资源丰富。灌溉采用电磁阀控制滴箭。使用三路PWM控制RGB三色照明灯，既可以调节照明的颜色和亮度配比，又可以亮化环境。WiFi通信模块采用ESP866。ESP866和单片机采用异步串行通信，外围电路简单，抗干扰能力强，通信可靠。

图2 阳台菜园智能控制设备框图

图3 主流程图

三、软件设计

软件涉及到云服务器程序和STM32F103处理器程序，主程序流程图如图3所示。主程序循环检测温度、湿度和光照数据，当温度超过上限值时启动制冷设备；当土壤湿度过低小于下限值时，启动灌溉设备；当光照强度低于下限值时，启动照明。否则停止，并把传感器数据通过ESP8266上传至云服务器。云平台发送过来的控制数据在串口中断服务子程序里完成接收和处理。由于硬件上有看门口定时器，程序里启动了定时器，定时对看门狗进行复位。

四、结语

阳台菜园智能控制系统可以根据设定数据自动进行智能控制，也可以通过微信手动进行浇水、补光灯操作。可以使即使没有种植经验、工作繁忙没有时间照顾植物的年轻人也可以享受种植的乐趣。通过测试，结果验证了该控制系统方便可靠。