基于瑞萨RA MCU的简易智能养花系统设计

瑞萨RA MCU创意氛围赛

作品赏析

爱在家里养些植物的小伙伴，最苦恼的的莫过于有时候工作繁忙或者要出差，不能及时给花浇水导致植物枯萎。今天跟大家分享一下参加野火【瑞萨RA MCU 创意氛围赛】选手的作品——简易智能养花系统设计。智能养花系统，让这个烦恼say拜拜，养花更加省心。下面我们一起来看看作品展示！

01系统总体设计与功能介绍

为了制造适合花卉生长的环境，设计以一个智能养花系统，系统方案如下：主要由野火启明RA2L1开发板 、土壤湿度传感器、DHT11环境温湿度传感器、水泵、加湿器、继电器模块、WIFI模块、人机交互模块组成。系统框架如下：

主要功能如下：

通过DHTA11温湿度传感器测量环境温湿度，并处理。当温度传感器测量环境温度，并在温度高于高温阈值时打开风扇进行通风进行降低环境温度；在温度低于低温阈值的时候关闭风扇。当环境湿度低于湿度阈值的时候控制加湿器进行加湿操作；在湿度高于湿度阈值时候关闭加湿器

通过土壤湿度传感器测量土壤湿度，当土壤湿度低于设定阙值时，开启水泵浇水，当土壤湿度高于设定阙值时，关闭水泵

水泵和加湿器有继电器控制

通过按键可以设置土壤湿度的阙值、环境湿度阙值

LCD液晶显示当前环境温湿度、土壤湿度、土壤湿度的阙值、环境湿度阙值和工作模式

通过WIFI模块将数据上传到云平台，手机小程序接收数据显示，实时监视

系统有两种工作模式，可在小程序上进行手自动模式的切换，在手动模式下，远程手动控制水泵和加湿器的开关，在自动模式下，根据阙值控制水泵和加湿器的开关

02关键设备介绍及接线介绍

1. 土壤湿度传感器

土壤湿度传感器模块，3.3V-5V供电，产品可以宽范围测量土壤的湿度，支持模拟量输出和数字两输出。本系统采用开发板的ADC通道测量AO小板模拟量输出值进而转化为土壤湿度百分比。

本系统ADC通道配置如下图所示，选择的A010，对应的芯片引脚为P015。

2. DHT11温湿度模块

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器其精度湿度±5%RH， 温度±2℃，量程湿度5~95%RH， 温度-20~+60℃。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，连接方便。

DHT11接芯片的P402引脚，引脚配置为输出模式，初始化为高电平。

3. 水泵

水泵采用低压5V水泵，水泵两个线，黑线接地。红线通过继电器连接5V电源。

4. 超声波雾化器

雾化器也是采用低压5V水泵，黑线接地。白线线通过继电器连接5V电源。

5. 继电器模块

继电器采用4路带光耦隔离的继电器，分别控制加湿器、水泵和风扇通风。

继电器的通道1、通道2、通道3分别接MCU的P113、P114和P115引脚上。这三个引脚均设置为输出。

03系统关键程序

1. LCD显示程序

LCD显示程序由合宙的STM32程序一致而来。只需要将相应的引脚的置位和复位操作用瑞萨的API替换即可。如下图所示：

2. DHT11的程序

DHT11的程序CV了CSND一位博主的代码，代码如下：测试可以正常运行

3. 定时器回调函数

定时器主要功能是判断5秒内是否进行参数设置操作，如果5S内没有操作就退出设置模式，恢复正常模式。

4. ESP8266关键代码

传感器的测量数据是通过ESP8266模块发送至onenet云平台，核心代码如下图所示。

审核编辑：汤梓红