作者 杨巍1 刘倩2 邱博3
1.66389部队(陕西 西安 710000) 2.中国联通河南省分公司(河南 郑州 450000) 3.河南省简能物联网科技 (河南 郑州 450000)
杨巍(1987-)，女，硕士，助理工程师，研讨方向：通讯与信息体系;刘倩，女，硕士生，中级工程师，研讨方向：网络办理与IT中心数据网保护;邱博，男，助理工程师，研讨方向：嵌入式体系。
摘要：依据STM32单片机和云渠道，结合物联网IP技能，规划了一种智能生态阳台的场景。该场景能够经过手机APP端挑选阳台所培养植物的品种，并经过该场景中的环境监测与操控体系对阳台的空气温湿度、土壤湿度、环境光照度、PM2.5等环境参数进行监测，当环境参数与所选植物的最适合的成长环境距离较大时，能够经过场景内的操控体系完成对各项环境参数的操控，使得植物能够始终保持在其最适合的成长环境中。
0 导言
现在，物联网技能的开展带来的智能化产品，现已渐渐的渗透进人们的日子的方方面面。而跟着人们对智能家居的需求越来越高，人们会在日子中不断的发现自己新的需求。
而跟着城市的日子节奏逐步加速，越来越多的城市居民期望绿色生态能够进入自己的家中，人们开端更多的从生态视点考虑自己的日子方式，开端在阳台上培养一些自己喜爱的花草等植物，但是关于工作压力较大、常常加班的上班一族，很简单疏忽自己培养的作物的成长状况，导致其得不到仔细照顾，难以正常成长乃至干枯逝世。特别是关于那些上班出差一族来说，若是自己长期在外出差，家中的花草更是得不到照顾，难以正常成长。而本规划中提出的智能生态阳台这一概念，能够很好的处理以上问题，为城市加班和出差族们供给了在家庭中完成绿色生态的或许。
1 智能生态阳台的功用规划
1.1 智能生态阳台的规划框图
该体系首要分为硬件和软件两大部分的规划。硬件部分的规划包含，STM32外围电路以及相关的传感器、操控设备、WiFi模块与STM32衔接电路的规划;软件部分的规划包含，STM32的软件开发以及Android手机App的代码编写。体系的规划框图如图1所示。
在该场景的规划中，选用自行规划的一款土壤湿度传感器，用来监测阳台所培养的家居盆栽植物的土壤湿度状况，并配以灌溉体系，然后到达主动灌溉的意图;选用光照强度传感器，监测环境光的信息，并配以照明和窗布操控体系，然后能够智能调理阳台光照强度在一个舒适的规模内;选用空气温湿度传感器，对阳台上的空气温湿度进行实时监测;选用PM2.5传感器，用来对每天的空气质量进行监测;并配以开关窗的体系，对窗户的开关进行操控，然后给阳台一个最适合的环境。一起在规划中选用WiFi通讯模块，完成了对阳台上的环境和一切的操控设备的长途监测与操控。
1.2 体系的硬件规划
规划中运用ST公司的STM32F103ZET6为主控芯片，并规划其最小体系电路，合作WiFi模块、土壤湿度传感器、人体热释电红外传感器、光照强度传感器、PM2.5等多种传感器，结合水泵、步进电机和LED补光灯等操控部件共同完成硬件部分的全体规划。该规划的全体电路如图2所示。
电路原理图中所涉及到的首要电路模块具体功用介绍如下。
(1)土壤湿度传感器。经过查找发现关于植物土壤湿度的检测，现在市面上大多数土壤湿度传感器模块不能准确的检测出土壤湿度信息，因而，为了更准确的搜集土壤湿度信息，该规划中自行规划了一款土壤湿度传感器。其电路原理图如图3所示。
在原理图中能够看出，该规划运用STM32F03ZET6的AD转化功用模块，选用ADC3的通道12，一起经过DMA2的通道5搜集‘out’端电压。对搜集到的电信号进行实测和剖析，能够得到传感器搜集电压信号数据和土壤湿度值对应联系图表，如下图4所示。比照图表，即可得出当时的土壤湿度值。
(2)ESP8266 WiFi模块。该模块的特点是成本低、运用简洁、功用强大。本规划中选用STM32的串口通讯，并运用ESP8266 串口转WiFi模块完成长途网络通讯，将经过网络搜集到的数据，经过串行口发送给STM32单片机，进行进一步的处理。一起经过WiFi模块将智能生态阳台体系接入到机敏云的云端服务器，为体系供给了长途操控的处理方案。
(3)空气质量传感器(PM2.5传感器)。空气质量模块咱们挑选了光学尘埃传感器(GP2Y1014AUOF)尘埃传感器，检测空气质量来提示用户，当空气PM2.5高时还能够经过STM32操控器操控减速步进电机来封闭窗布，为用户供给愈加安全的寓居环境。
(4)光照强度传感器BH1750FVI。BH1750FVI 是一种运用I2C总接口的数字型光强度传感器集成电路。利用它的高分辨率能够勘探较大规模的光强度改变(0-65535 lx)。在规划中用于检测环境光照亮度，并依据光照亮度调理窗布及作为照明灯主动操控的条件。
(5)热释电红外传感器。热释电红外传感器是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。考虑到晚上或许会有人进入阳台，该体系中运用热释电人体红外传感器来感应有无人呈现。依据当时光照强度和人体感应模块的数据进行处理然后主动操控照明灯的亮灭。
(6)体系的时刻。本规划中供给了两种时刻形式：“本地时刻形式”和“网络时刻形式”。“本地时刻形式”运用了实时时钟DS1302，DS1302是SPI接口的实时时钟芯片，具有年、月、日、星期、时、分、秒七位计时功用，能够确保设备断电后时刻信息的准确性;
“网络形式”则经过从云服务器上的NTP协议获取UTC时刻，该形式能够省去手动设置日期时刻的繁琐，也能确保时钟的同步性和准确性。
经过以上模块的协作，咱们将各模块搜集的数据上传至云端服务器，一起与手机APP端进行通讯，为用户供给长途可办理的绿色环保多功用化的阳台场所，为用户节省时刻，让日子更高效与快捷，进步人们的日子质量。智能生态阳台的硬件实物图如图5所示。
1.3 智能生态阳台的使用软件规划
该体系以Android操作体系为渠道开发了与体系硬件设备对应的，名为“智能生态阳台”的手机APP，以完成长途监控阳台信息的功用。APP界面上有“水泵形式”、“照明灯形式”以及“窗布形式”的“主动”与“手动”的挑选，还有“植物品种”、“当时月份信息”，用户能够经过APP设置窗布的开合度、植物的喜爱湿度以及光照强度，一起也能够经过APP实时了解到当时阳台中空气质量、温度、湿度以及土壤湿度等信息。这样一来，即运用户不在家也能了解自家阳台状况，运用户日子更高效。APP操作界面如下图6(a)和图6(b)所示。
2 规划中的立异点
本规划在一般阳台的基础上加入了许多新颖的立异和规划理念：
(1)植物适合的土壤湿度和光照强度会依据植物的品种和当时的月份结合该植物的成长习性经过咱们规划的维护体系主动调理，用户只需要培养时挑选对应的植物品种即可，而关于APP上没有的植物类型用户还能够将植物类型设置为“自定义”，并自定义设置相应数据。
(2)照明灯火能够依据当时的环境光照强度和有没有人在阳台，主动操控照明灯的敞开与封闭。
(3)窗布能够依据当时的空气质量和光照强度主动翻开与封闭，然后为用户和植物供给更舒适地环境。
3 定论
在如今物联网浪潮铺面而来的年代，具有一座自己的主动化、智能化的家居环境是今世居家客们的遍及寻求，因而，本规划从这一点动身，在自家的阳台上打造一个低成本、以完成的“智能生态阳台”场景，把阳台变得智能化，激起人们对日子的酷爱。将真实的物联网技能落地，使用在日子中最常用的场景。本文中提出的智能生态阳台的场景，期望能为物联网年代的的智能家居浪潮，进行部分场景完成的探究并供给必定的参考价值。
参考文献：
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本文来源于《电子产品世界》2018年第9期第57页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
