智能浇花系统分析与设计

智能浇花系统

需求分析与详细设计

队名：大工高思三队

学校：大连理工大学软件学院

队长：袁琪

队员：程成，陈宁，孔帅康

一、绪言

1.背景

家中或者工作学习场所适当的养一些花草不仅能够改善空气质量，而且能够调高生活品味。但是现在生活中常常面临着长时间出差或放假的情况，花草得不到及时的浇水，往往就会干枯死去。从而带来经济上的损失和精神上的不愉快。

2.目的

设计这个智能浇花系统的目的就是解决这些问题，让我们的花草在长时间离开人的照顾也能够得到及时的浇水，同时也让身处别处的我们能够随时了解花草的状况。

二、需求分析

根据需要这个智能浇花系统需要如下功能。首先它能够自动检测花盆土壤信息实现自动浇水功能。其次该系统能够满足人们长时间离开时远程查看花盆土壤信息以及远程控制花盆浇水的功能。再则为了实现系统网络的可扩展性每个模块都应该是可独立工作并能够方便修改参数的。最后基于系统的特点，所以模块应该是耗电量小，能够电池供电长时间工作的。

三、系统硬件设计

0.硬件框架图

●总体介绍

养花是人们日常生活的重要组成部分，如何更加方便，合理的进行植物养殖成为了智能家居设计的一个焦点。

本系统为基于MSP430 F149单片机的智能浇花系统。主要由温、湿度采集、土壤湿度采集、人体红外感应模块、浇水五大模块组成。实现全天周期性的对植物周围环境的温度、湿度信息进行抽样提取，并结合植物土壤的湿度判断天气情况、浇水时间及浇水量，最后控制电机定量浇水。该系统能根据实际情况，合理的浇水，既节约了水资源，又能让植物更好生长。

●硬件结构图

Figure 1采集模块电路图

1.采集模块

Figure 2采集模块电路图

土壤湿度检测模块 水泵控制

电路 MSP430信息反

馈模块 手机终端

NRF 无线通信模块

NRF 无线通信模块 NRF 无线

通信模块 GSM 模块

LCD 显示模块 人体红外检测

模块

1.1土壤湿度采集

Figure 3采集模块电路图

1.2空气温湿度采集

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。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与卓越的长期稳定性。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储存在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，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4 针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

1.3模块序列号修改

为了方便模块添加的到网络，系统设计中提供了手机指令修改模块序列号的功能。通过手机短信我们可以指定采集模块的序列号。

1.4土壤湿度阈值控制

不同的花草对土壤的湿度要求是不一样的，基于这个原因我们提供了修改土壤湿度阈值的功能。通过手机短信发送的控制命令我们可以将土壤湿度的阈值设置在0-255之间的任何说。极大的方便了不同花草的种植。

2.控制模块

Figure 4控制模块电路图

2.1 电磁阀控制

如上图所示控制模块的无线模块接收到浇水指令后将在P1.2引脚输出高电平从而使NPN三极管导通促使继电器闭合打开电磁阀，开始对花草浇水。

2.2 模块序列号修改

为了方便模块添加的到网络，系统设计中提供了手机指令修改模块序列号的功能。通过手机短信我们可以指定采集模块的序列号。

2.3 浇水默认值修改

根据不同花草对水量的需求我们可以控制每次浇水时间。系统默认值为每次浇水10秒，

通过手机短信的方式我们可以发送控制指令使浇水的设置为1-999秒的任何一个值。

3.反馈模块

Figure 5反馈模块电路图

3.1浇水指令的接收与发送

手机发送的浇水指令需要通过GSM接受后传送给MSP430主控板，这些浇水指令在MSP430单片机中进行翻译。将翻译成指定格式的控制命令通过串口1发送给NRF24LE1模块。该模块将接收到的指令通过无线网络传输给控制模块，实现短信控制浇水的功能。短信控制浇水的同时可以指定浇水时间列如指令s202015.s是控制指令的开始标志第一个2为模块ID号02为操作种类的标志号015指定浇水时间为15秒如果这三位为000则表示按默认值浇水。

3.2采集土壤信息的发送与土壤信息的接收

手机发送的查询指令需要通过GSM接受后传送给MSP430主控板，这些查询指令在MSP430单片机中进行翻译。将翻译成指定格式的控制命令通过串口1发送给NRF24LE1模块。该模块将接收到的指令通过无线网络传输给控制模块，实现短信查询花盆土壤信息的功能。

四、系统软件设计

0.软件总体流程图

Figure 6采集模块电路图

1.采集模块

1.1模块流程图

Figure 7采集模块流程图

1.2 软件设计

模块指令介绍

采集模块通过定时的采集土壤信息判断土壤的湿度是否满足设定的土壤湿度要求，如果不满足则采集模块就会通过无线模块发送出浇水指令。

工作过程中程序不断的判断是否有控制信息发过来。如果接收到了控制信息则执行相应的控制操作。

2.控制模块

2.1模块流程图

Figure 8控制模块流程图

2.2 软件设计

工作过程中程序会检测是否有控制信息发送过来。如果检测到控制信息则判断是否为浇水指令以及浇水的时间。