基于Arduino的智能花盆设计综述
摘要本文提出了一种基于Arduino的智能花盆的设计方案，介绍了系统总体结构及工作过程，简述了基于Arduino的智能花盆的硬软件设计。
该系统大大节省了养花的时间，提高了养花的简便性，进而达到美化环境的作用。
关键词Arduino；温湿度检测；智能控制
前言
随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，人们越来越注意身边环境的美化和空气质量的改善。
绿色植物可有效地净化空气，形成绿色视野，促进人们身心健康。
很多办公室、高级会所、家庭都种植有绿色植物，而其生存环境需要人工保持。
如果没有充分接收阳光照射将影响植物的健康生长，室内温度对植物的生长发育也起着至关重要的作用。
当人们忘记浇水时，这些绿色植物就会因缺水而干枯死亡。
本设计利用各种传感器将相关检测信息送入控制器，控制器根据绿植物生长的需求，发出相应指令，驱动电磁继电器使滴灌系统工作，及时给植物补充水分。
也可启动LED植物生长灯，改善绿色植物的光照强度，促进植物的生长。
1 Arduino主控芯片介绍
Arduino是2005年由欧洲开发团队开发的一款便捷靈活的开源电子原型平台，包含硬件部分Arduino电路板和程序开发环境Arduino IDE。
本设计选用了Arduino Uno。
Arduino Uno是基于ATmega328P的单片机开发板，有14路数字输入/输出引脚（其中6路可以用作PWM输出）、6路模拟输入[1]。
2 系统硬件电路设计
2.1 系统总体设计
本系统包含土壤湿度传感器、空气温湿度传感器和光照传感器以及电磁继电器、LED植物生长灯两个执行机构。
控制器接收传感器的检测数据，发出控制指令，使执行机构按控制要求工作。
系统组成如图1所示。
2.2 数据采集
（1）空气温湿度检测
室内空气温湿度检测选用了DHT11数字温湿度传感器。
它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，产品为4针单排引脚封装，为单线制串行接口，体积超小、功耗极低。
（2）土壤湿度检测
将土壤湿度传感器，放置在花盆固定位置，其DO引脚随着湿度不同，输出不同的数字量信号。
根据不同花卉的生长要求的不同，在控制器中设定高、低两个阈值。
当DO引脚输出值低于低阈值A时，控制器发出指令，继电器动作控制水泵对花盆浇水；当DO引脚输出值高于高阈值B，停止水泵。
（3）光照强度检测
光敏电阻传感器对环境光线敏感，其DO数字输出端与Arduino Uno相连，通过Arduino获得的高低电平信号，从而确定环境光线亮度的改变。
传感器与控制器的接线图如图2所示。
2.3 LCD显示
本设计中Arduino直接驱动1602液晶屏，显示检测数据。
两者间的通信，采用4位连接法，节省I/O 脚位，送到LCD的数据被分为两次传送——先送高4位，再送低4位。
LCD液晶显示屏接线图如图3所示[2]。
2.4 继电器执行机构
控制模块采用Relay module 继电器作为控制水泵的输出设备。
图4所示为继电器控制电路接线图，其中NO为常开接点，COM 为公共接点，IN为控制接点。
植物生长灯的工作状态由室内温湿度传感器和光敏传感器的检测值决定，实验中采用三色灯模拟植物生长灯，通过调节红、绿、蓝三种光线的亮度，实现多种色光的变化，模拟了植物生长灯的不同工作状态。
3 软件设计
本系统软件利用Arduino IDE开发环境进行编程。
程序由系统主程序、显示控制子程序、温湿度检测子程序等模块组成，其中土壤湿度检测流程如图5所示[3]。
部分温湿度检测及LCD显示子程序如下：
void loop（）{
int chk；
Serial.print（”DHT11，＼t“）；
chk = DHT.read（DHT11_PIN）；switch（chk）{
caseDHTLIB_OK：
Serial.print（“OK，＼t”）；
break；
caseDHTLIB_ERROR_CHECKSUM：Serial.print（“Checksum error，＼t”）；break；
caseDHTLIB_ERROR_TIMEOUT：Serial.print（“Time out error，＼t”）；break；
default：
Serial.print（“Unknown error，＼t”）；break；
}
Serial.print（DHT.humidity，1）；Serial.print（“，＼t”）；
Serial.println（DHT.temperature，1）；lcd.setCursor（12，0）；
lcd.print（DHT.humidity，1）；
lcd.setCursor（8，1）；
lcd.print（DHT.temperature，1）；
delay（1000）；
}
4 结束语
本设计利用土壤湿度传感器、室内温湿度传感器、光照传感器，实时监测绿植生长环境状态，Arduino处理器根据检测数据，控制滴灌系统电磁继电器和LED 植物生长灯改善绿植生长条件。
这款智能花盆的设计思想可以拓展到现代农业的自动灌溉，果树自动浇水和园林的草地自动喷灌等多方面。
参考文献
[1] 张炳权，田思庆，吴迪，等. 于Arduino/Android的养殖场环境监控系统设计[J].安徽农业科学，2017，45（1）：209-211.
[2] Massimo Banzi.爱上Arduino（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2012：33.
[3] 明日学院.Android开发从入门到精通（项目案例版）[M].北京：中国水利水电出版社，2017：309.。