CN213659210U - 一种基于stm32单片机的盆栽土壤环境检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要是设计一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，涉及智能家居领域，应用于检测盆栽土壤中的水分、土壤的PH值。可自动进行调节控制、报警以及和手机APP远程交互。由于盆栽植物的种植需要人工对其进行浇水施肥等养护，若长时间不浇水或土壤PH值异常可能会使得盆栽植物的死亡。故设计了一种可自动进行浇水和调节土壤PH值的系统，包括以STM32F103ZET6为控制模块，以ZA‑PH‑A101土壤PH值传感器和NHSF48土壤水分传感器共同构成的检测模块，以SFM‑27‑W蜂鸣器和发光二极管构成的报警模块，以LCD1602构成的显示模块，以ESP8266WIFI模组和手机APP构成的交互模块，以简易机械设计构成的调节模块。本设计通用性高、成本较低，使用方便。

Description

一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统

技术领域

本实用新型主要是设计一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，涉及智能家居领域，应用于检测盆栽土壤中的水分、土壤的PH值。并可自动进行调节控制。

背景技术

当今社会有许多的老年人和青年人有栽培盆栽植物的爱好与习惯，但是很多人缺少经验对盆栽植物进行科学的养护，并且由于盆栽植物的栽培生长并非即时性的，所以有很多时候，可能会出现忘记浇水、对土壤的PH值控制得不够准确的问题，严重情况下可能会出现盆栽植物的死亡。基于此情况，本实用新型发明了一种可以检测盆栽中土壤水分和PH值并且自动对其进行浇水和调节PH值的设备。并且可以通过交互模块利用局域网进行设备与手机APP进行交互，实现远程监控报警和控制功能。

传统的类似的土壤环境检测系统通常仅有PH值检测或土壤水分检测的功能，在报警功能等方面总是有所欠缺，本系统设计整体功能较为完备，具备了现存设计所不具备的诸多优点和特性。

发明内容

本实用新型的目的在于改善盆栽植物的种植培育环境，让盆栽植物的种植培育更加的简单容易，其特征是：包括控制模块，检测模块，显示模块，报警模块，交互模块，调节模块。控制模块采用的是STM32F103ZET6单片机来实现数据的处理功能，检测模块由土壤PH值传感器和土壤水分传感器构成，土壤PH值传感器使用的是ZA-PH-A101土壤PH值传感器，土壤水分传感器使用的是NHSF48土壤水分传感器。显示模块采用的是LCD1602来显示系统信息。报警模块采用的是SFM-27-W蜂鸣器和LED发光二极管。交互模块采用的是ESP8266 WIFI模组和手机APP。调节模块为简易机械设计。

本实用新型控制模块采用的是STM32F103ZET6单片机，此芯片的主要特点如下：(1)具有很强的数据处理能力及有足够大的存储器对数据进行存储；(2)价格、功耗以及稳定性综合性价比高；(3)内核是ARM 32位的Cortex^TM-M3 CPU。

本实用新型检测模块采用的是ZA-PH-A101土壤PH值传感器和NHSF48土壤水分传感器。其中ZA-PH-A101土壤PH值传感器的特点是：(1)传感探头采用的是玻璃球泡复合电极；(2)反应时间快，2s内便可完成读数；(3)PH值量程范围可从0至14；(4)分辨率高达0.01PH；NHSF48土壤水分传感器的特点是：(1)高稳定性，安装方便，维护操作简单；(2)采用阻燃环氧树脂固化，完全防水，可长期埋伏土壤中使用；(3)钢针可经受长期电解，不受土壤中的酸碱腐蚀；(4)测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，可适应各种土质。

本实用新型显示模块采用LCD1602来进行系统数据显示，此芯片的主要特点如下：(1)工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符；(2)工作电压：3.3V或5V工作电压，对比度可调；(3)提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。

本实用新型报警模块采用SFM-27-W蜂鸣器和LED发光二极管进行声光报警。

本实用新型交互模块采用的是ESP8266无线WIFI模组和手机APP，ESP8266模组的特点是(1)性能稳定，工作温度范围大，且能够保持稳定的性能，能适应各种操作环境。(2)高度集成(3)低功耗。手机APP的特点如下：(1)用户群庞大(2)及时性(3)功能强大。

本实用新型自动调节模块为简易机械设计，设计三个容器，分别存放水、酸性PH值溶液、碱性PH值溶液，通过单片机分别控制三个容器的开关进行加液操作。

本实用新型的优点是：(1)总体电路设计较为简单，应用场合较为广泛，具有很好的通用性和可改变性，稍加改动就可以应用到其他场合。(2)设计的连接电路成本较低，使用方便。

附图说明

图1为总体结构框图。

图2为控制模块接线示意图

图3为检测模块接线示意图。

图4为交互模块接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1总体结构框图所示：总体结构框图包括控制模块，检测模块，报警模块，显示模块，交互模块，调节模块。以STM32F103ZET6单片机为主控制器，通过I/O接口和外围电路的连接来完成系统控制和数据处理的功能。检测模块中的土壤PH值传感器和土壤水分传感器分别检测土壤的PH信息和水分含量信息传输给单片机。单片机控制调节模块进行浇水和调节PH值。报警模块进行声光报警。显示模块用于显示系统信息。交互模块用于连接局域网和手机APP进行信息交互。

如图2控制模块接线示意图所示：构成最小系统主要有复位电路、时钟电路、电源电路等几部分构成。复位电路RESET引脚上拉电阻接3.3V的电源，串接复位按钮和滤波电容的并联电路后接地。时钟电路采用典型接法，PD0和PD1用于外接石英晶体和微调电容，构成振荡器。电源电路VDD和VSS之前串接电阻，分别加高低电平。

如图3检测模块接线示意图所示：土壤PH值传感器拥有VCC，GND和OUT三个引脚，VCC引脚接5V电源，当传感器检测到PH值，便将数据从OUT口经由PA4引脚输入至单片机。土壤水分传感器同样拥有VCC，GND和OUT三个引脚，VCC引脚接5V电源，当传感器检测到土壤水分数据，便将数据从OUT口经由PA5引脚输入至单片机。

如图4交互模块接线示意图所示：单片机系统供电，待系统正常工作，完成内部相关寄存器初始化后，对WIFI模组上电。单片机通过串口将连接路由和连接服务器的AT指令依次通过单片机的PA3引脚发送给WIFI模组的数据接收端口TX。单片机按照规定的数据协议，将具有设备唯一标识数据和参数数据传送给服务器，并需要确保数据传输成功。WIFI模块供电电流较小，可以保持一直连接，保持数据传输时效性。

Claims (6)

1.一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征是：包括控制模块，检测模块，显示模块，报警模块，交互模块，调节模块，

所述控制模块由STM32F103ZET6单片机构成，通过I/O接口和外围电路的连接来完成系统控制和数据处理的功能；

所述检测模块采用ZA-PH-A101土壤PH值传感器，用于检测土壤PH值，采用NHSF48土壤水分传感器，用于检测土壤水分；

所述显示模块采用LCD1602来显示系统数据；

所述报警模块采用SFM-27-W蜂鸣器和LED发光二极管来进行报警；

所述交互模块采用的是ESP8266 WIFI模组和手机APP，用于进行远程交互。

2.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征在于：所述控制模块采用STM32F103ZET6单片机。

3.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征在于：所述检测模块采用ZA-PH-A101土壤PH值传感器和NHSF48土壤水分传感器。

4.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD1602。

5.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征在于：所述报警模块采用SFM-27-W蜂鸣器和LED发光二极管。

6.根据权利要求1所述的一种基于STM32单片机的盆栽土壤环境检测系统，其特征在于：所述交互模块采用ESP8266 WIFI模组和手机APP。

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