嵌入式智能花盆的设计与实现-毕业论

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1、 分类号：TN929密 级：公开毕业设计 题 目：嵌入式智能花盆的 设计与实现 系 别：物理系 专业年级：电子信息工程 姓 名： 学 号： 指导老师：2016年06月02日原 创 性 声 明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 日 期：关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成

2、的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为吕梁学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为吕梁学院。论文作者签名：日期：指导老师签名：日期：摘 要伴随着社会经济的快速发展,人们对生活质量的要

3、求日益增高,在家中养花成为一种潮流，但由于工作较忙，买了盆栽后，却没时间照顾盆栽的现象也随之越来越多，针对这一情况我进行了深入分析，并展开了我的毕业设计。本课题设计了一款基于嵌入式STM32微控制器控制的智能花盆，本课题采用STM32F103RCT6作为主控，融合土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器来实时检测土壤湿度、环境温度和光照，通过操纵舵机、灯珠、风机、语音模块等实现自动浇水、补充光照、降温、播放歌曲等功能，并加入LCD触摸屏，实时显示土壤的湿度，环境温度和光照强度等环境条件，用户可通过触摸屏对温度湿度光照的上下限值进行设定，对是否显示报警信息进行设定，还可通过触摸屏对语音模块进行音量

4、的加减操作，加入红外遥控，使用户可以在较远地方来操控我们的智能花盆，红外遥控器可以对智能花盆的音乐播放和实时日期进行设定。随着智能花盆逐步走入千家万户，将极大的方便人们照顾盆栽，同时也必将产生更多的对智能花盆的功能方面的要求，所以本课题的研究具有深远的意义。关键词：STM32微控制器；土壤湿度传感器；温度传感器；光照传感器 AbstractWith the rapid socio-economic development, peoples quality of life increasingly higher demands at home gardening has become a tre

5、nd, but more busy, buy a pot, the pot but no time to take care of the phenomenon also will be more more for the situation I was in-depth analysis, and started my graduation.This paper designed a flowerpot based on intelligent embedded STM32 microcontroller control, this paper uses STM32F103RCT6 as t

6、he master, the integration of soil moisture sensors, temperature sensors, light sensors to real-time detection of soil humidity, ambient temperature and light, by manipulating steering gear, lamp beads, fans, voice module for automatic watering, supplementary lighting, cooling, play songs and other

7、functions, and join the LCD touch-screen, real-time display of the soil humidity, ambient temperature and light intensity and other environmental conditions, the user can touch screen temperature and humidity illumination set upper and lower limits of the alarm information is displayed set, but also

8、 through the touch screen volume addition and subtraction operations on the voice module, adding infrared remote control that allows users to manipulate us in distant places intelligent flowerpot, infrared remote control can be smart flowerpot music player and real-time date can be set.As smart flow

9、erpot gradually into millions of households, will greatly facilitate the people to take care of potted plants, but also will produce smart pots require more functionality, so the research of this subject has far-reaching significance.KeyWords: STM32 microcontroller; Soil humidity sensor; The tempera

10、ture sensor; Light sensor目 录第1章 绪 论- 1 -1.1 课题来源及研究意义- 1 -1.2 国内外发展状况及研究背景- 1 -1.3 课题研究目标和内容- 1 -第2章 系统设计及要求- 3 -2.1 系统基本功能- 3 -2.2 系统体系构架- 3 -2.3 方案设计与论证- 4 -2.3.1 控制器部分方案论证- 4 -2.3.2 显示及设定部分方案论证- 4 -2.3.3 电源部分方案论证- 4 -2.3.4 检测部分方案论证- 5 -2.3.5 控制部分方案论证- 5 -2.4 最终方案- 6 -第3章 硬件电路- 7 -3.1 电路组成框图- 7 -3

11、.2 电路各模块介绍- 7 -3.2.1 DS18B20温度传感器- 7 -3.2.2 土壤湿度传感器- 8 -3.2.3 BH1750FVI光照传感器- 8 -3.2.4 继电器与轴流风机- 8 -3.2.5 辉盛9g舵机- 9 -3.2.6 TFTLCD显示屏触摸屏- 9 -3.2.7 BY8001-16P语音模块- 9 -3.2.8 STM32F103RCT6主控制器- 10 -3.2.9 18650锂电池电源供电部分- 11 -第4章 软件设计- 13 -4.1 系统功能模块及主程序流程图- 13 -4.2 C/OS-II任务设计- 14 -4.2.1 LCD显示任务- 14 -4.2

12、.2 控制任务- 14 -4.2.3 语音模块控制任务- 14 -4.2.4 传感器检测任务- 14 -4.2.5 触摸屏任务- 14 -第5章 系统组装与调试- 17 -5.1 模块测试- 17 -5.2 硬件调试- 17 -5.3 软件调试- 18 -5.4 综合调试结果- 19 -第6章 结论- 21 -参考文献- 23 -致 谢- 25 -第1章 绪 论1.1 课题来源及研究意义伴随着社会经济的迅速发展,许多的人想要去照顾盆栽却没有多余的时间。而周围环境的变化会影响到植物的正常发育，尤其是温湿度、光照强度等因素。例如太阳光照过于强烈、室外温度过于高、土壤的湿度过于干燥等因素都会影响盆栽

13、的生长，甚至是造成盆栽的死亡。因此,使植物种植简单化是大多数家庭所希望的1。针对这一现状，我选择了这一课题，嵌入式智能花盆的设计与实现。1.2 国内外发展状况及研究背景嵌入式智能花盆是利用传感技术组装的新型盆栽，主要是使用各种传感器技术，实时检测植物生长的周边环境状况，并实现自动盆栽浇水、提醒主人等人性化功能。早在多年前布鲁内尔大学的学生娜塔莉金就已经提出这一设计，近几年国外智能花盆已经作为一种常见的装饰品走进许多人的生活。且价格适中，质量可靠。而国内在智能花盆这一方面尚处于刚刚出现，正在发展的阶段，价格偏高，限于技术与成本功能尚有许多不完善2。1.3 课题研究目标和内容研究目标：通过本课题的

14、研究，设计并制作一款智能花盆，实现对温度、湿度、光强等的实时监测与显示，通过触摸屏实现良好人机互动，实现自动浇水、提醒主人植物生长状况等功能3。研究内容：分析当前社会对智能花盆的需求，通过温度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器实时采集盆栽所处环境的信息，控制与使用触摸屏、舵机、轴流风机等器件，使用C/OS-II操作系统实现嵌入式智能花盆传感器检测、信息处理、控制等任务的调度4。第2章 系统设计及要求2.1 系统基本功能(1) 检测土壤中湿度，光照强度和温度(2) 显示土壤中湿度，光照强度和温度(3) 控制土壤中湿度，光照强度和温度(4) 用户可设定报警值(5) 可提醒用户植物生长环境状况2

15、.2 系统体系构架根据对系统基本功能的分析与思考，我们得到了图2-1，从该图中我们可以很容易的看出，系统分为5部分，分别为检测部分、主控部分、显示及设定部分、控制部分与电源部分5。用户设定湿度温度与光照报警值实时显示湿度温度与光照信息采集与处理控制湿度温度与光照检测土壤湿度光照强度环境温度系统电源 图2-1 系统体系构架2.3 方案设计与论证2.3.1 控制器部分方案论证方案一：采用STC89C52RC作为主控制器，该主控是我们接触时间最长的一款芯片，在大学课程中曾有过对这门课程的讲解。具有价格低廉，资料丰富，使用容易等优点，但其程序存储空间较小，运行速度不高，接口较少且功耗高。方案二：采用S

16、TM32F103RCT6作为主控制器，该芯片是一款使用十分普遍的控制器，其具有性能优良，可移植性高，接口丰富等优点。STM32F103RCT6具有256KB的程序存储空间，具有丰富的硬件资源。对于实现本系统的功能较为合适6。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.3.2 显示及设定部分方案论证方案一：采用LCD12864用作显示采集的数据，采用4X4矩阵键盘用作设定参数。LCD12864液晶模块的接口模式有许多，模块的内部带有简体的中文字库；可以用于显示汉字和一些简单的单色的内容，但是它的显示内容是有限的。矩阵键盘用作设定键值，可以大量减少对引脚的占用，但考虑到使用矩阵键盘增加了额外开销，

17、且占据了较大的面积，影响到最终成品的大小。不适用于本系统。方案二：采用2.8寸TFTLCD 显示屏，2.8寸TFTLCD 显示屏是一款常用的TFTLCD 显示模块，采用高亮背光，背光亮度好功耗低，采用高质量触摸，高灵敏度高线性。由于其支持触摸功能，所以显示及设定功能都可以由TFTLCD显示屏来实现，这样便省却了按键模块对空间和资源的浪费，其显示内容较多，价格便宜，资料在网上较多，易于使用，且在所用的主控板上已经留出了该显示屏的接口，接线极其简单，对于本系统来说较为合适7。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.3.3 电源部分方案论证方案一：采用电源适配器作为电源部分，采用12伏电源适配器

18、为本系统供电，中间通过降压模块降出3.3伏和5伏给各个模块供电。电源适配器具有价格便宜，使用方便，不需要频繁更换电源的特点，但是考虑到电源适配器必须有外部供电的缺点，不适合于本系统。方案二：采用18650锂电池作为电源部分，该电池是生活中常见供电电池中的一种，常用做笔记本电池换芯，充电宝电源等，其寿命可达到充放1000次以上，且价格低廉，易于使用，可充电的优点，适用于本系统8。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.3.4 检测部分方案论证2.3.4.1 光照强度检测方案一：采用电流型光照传感器SM2160M，该传感器具有容易安装在各种环境，测量的范围较为广泛的特点，适用于生活中各种场所,

19、特别适合农业大棚、城市照明。但其需要DC24伏的供电电压，且价格较为昂贵。方案二：采用光强度检测模块BH1750FVI。该传感器的供电电源为3-5v，其照度范围较为广泛，该传感器内部配置有16位模数转换器，通过IIC总线直接输出检测数据，其测量之精度完全可以满足本花盆的要求8。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.3.4.2 温湿度检测方案一：采用DHT11温湿度传感器模块监测温湿度。该传感器具有较高的抗噪能力、响应快的特点。其测量之范围为湿度20%到90%度，温度0到50度，其测量范围对于本系统来说过小，且不能检测零下的温度，不满足本系统要求。方案二：采用DS18B20温度检测传感器实

20、时检测环境温度，使用土壤湿度检测传感器实时监测土壤湿度，该传感器是常用的温度传感器，其小巧灵活，占用主控引脚少，检测温度的精度较高的优点，其温度测量范围为负55度到正125度。对于系统要求完全可以满足。土壤湿度传感器能输出开关信号和模拟信号两种，开关信号的输出条件可由模块上的电位器调节，其输出模拟信号，主控制器件有12位的AD装换器，转换出的值足以满足系统的要求8。综合比较以上两个方案，最终选择方案二。2.3.5 控制部分方案论证2.3.5.1 光照温度湿度控制方案一：采用白织灯作为光照控制，采用玩具电机作为温度控制，采用继电器作为湿度控制，白织灯具有亮度高的优点，但其体积过大，且需220伏供

21、电，不适用于本系统。玩具电机具有价格便宜风力大的优点，但其危险性较大，且需要相应的电机驱动模块，增加了系统成本，不适用于本系统。继电器具有控制简单的优点，但其不能控制水龙头阀门的大小，不适用于本系统。方案二：采用超高亮LED作为光照控制，采用轴流风机作为温度控制，采用舵机作为湿度控制。超高亮发光二极管成本低廉的优点。轴流风机具安全，有占用面积较小，风力适中等优点，舵机具有操作简单，可以精确控制转动的角度的优点，适用于本系统。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.3.5.2 语音控制方案一：采用ISD1820语音录放模块，该模块可以进行10s的语音录制和播放，其播放录制的语音时具有高质量高

22、还原的优点，具有循环、点动、单遍等功能，价格低廉，但考虑到其录音时间较短，不适用于本系统。方案二：采用BY8001-16P语音模块。该模块可以播放常见的音频格式,该模块可通过更换SD卡中的歌曲进行更换语音内容。该模块内部具有3W功放，可以直接驱动喇叭完成播放。适用于本系统，可满足系统所需所有要求。综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。2.4 最终方案经过反复的方案论证与选择，本课题最终选择如下方案。检测部分：(1) 采用DS18B20采集温度值(2) 采用土壤湿度检测传感器采集土中湿度值(3) 采用光照传感器BH1750FVI采集光照值主控部分：采用STM32F103RCT6作为微控制器电源

23、部分：采用18650锂电池作为电源供电显示及设定部分：采用2.8寸TFTLCD显示屏模块作为系统显示及设定控制部分：(1) 采用超高亮LED白光灯作为光照控制部分(2) 采用轴流风机作为温度控制部分(3) 采用舵机作为湿度控制部分(4) 采用BY8001语音模块播放指定音乐第3章 硬件电路3.1 电路组成框图如图3-1中，电路由温度传感器、土壤湿度传感器、BH1750FVI光照传感器、2.8寸触摸屏、STM32控制器、继电器、轴流风机、舵机、BY8001-16P语音模块、超高亮LED白光灯及18650锂电池电源供电电路组成9。2.8寸TFTLCD显示屏触摸屏BY8001-16P语音模块9g舵机

24、 18650锂电池MCUSTM32F103RCT6DS18B20温度传感器轴流风 机继电器土壤湿度传感器BH1750FVI光照传感器超高亮LED白光灯 图3-1 电路组成框图3.2 电路各模块介绍3.2.1 DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器是非常实用的一种用于温度实时检测的传感器，在粮仓、电力机房等控制邻域，在汽车空调、冰箱等测温邻域都有较为广泛的使用。DS18B20温度传感器近几年来使用的较为广泛，由于其具有占用I/O接口较少，操作简单，检测温度实时且较为精准，成本较低，所以使用该传感器的公司和个人较多，网络上因此有相对较为丰富的资料和参考代码，极大的方便了我们的使用。DS1

25、8B20的电源范围较为广泛，一般的5V或者3V的单片机都可以驱动，通常会在数据引脚上上拉一个10K的电阻，加强我们的信号传输质量。在我们主控的引脚模式设定的时候，设定引脚模式为开漏输出便可，若是没有接入上拉电阻，在引脚设定的时候则要设定为上拉输入，来保证与传感器能进行正常通讯。3.2.2 土壤湿度传感器土壤水分传感器适用于土壤水分检测，土壤水分传感器已拓宽了传感领域，能提高传感器的灵敏度。模块上的电位器是用于调节输出开关信号的阈值，通过顺时针转动和逆时针转动，调节控制的湿度大小；开关信号输出可以与主控直接相连，通过引脚高低电平的检测，判断土壤湿度是否超标。该传感器可以宽范围检测土壤的湿度，AO

26、则为模拟信号输出引脚，随着湿度的提高，模拟信号输出引脚会输出一个随湿度变化的电压，湿度越高它的值就越大，土壤湿度传感器的使用lm393芯片，工作电压为3.3伏-5伏11。3.2.3 BH1750FVI光照传感器GY-30数字光照强度检测模块，可以直接由我们的主控板上的3.3伏电源供电，通过IIC总线实时输出检测数据，减去了繁琐的计算；且高精度测定可用于宽范围的亮度照度1lx的测定。BH1750FVI光照传感器模块采用标准NXP IIC通信协议，可通过IIC协议与微控制器进行通讯12。该传感器模块在IIC通信的两个引脚上加了两个10K的上拉电阻，加强了IIC通信的距离与质量。3.2.4 继电器与

27、轴流风机本系统使用继电器模块为常用继电器模块，该模块上的常开接口的负载上限为交流250V或者是直流30V；继电器模块的工作电压为5伏，在模块上有黄色跳线帽，通过选择跳线帽接高接低来设置高电平或低电平触发；模块电源状态灯为绿发绿LED灯，继电器开关状态灯为红发红LED灯。继电器输出端no为常开的接口，闭合之前当为悬空，闭合之后当与com短接；com为公共的接口；nc为常闭接口，闭合之前当与com短接，闭合之后当空悬。继电器模块级触发器选择结束，跨接或低短路或高短接决定低电平触发或高电平触发13。本系统采用的散热装置为小型轴流风机，它的外观尺寸为40毫米40毫米10毫米，转速为400010%转/分

28、钟，噪音为18分贝，工作电压为12V，工作电流为0.10A，红线正极，黑线负极，14。3.2.5 辉盛9g舵机辉盛9g舵机是一种角度伺服的驱动器，适用于需求控制角度且稳定可靠的系统，近年来在遥控玩具，如四旋翼飞行器云台遥控，智能小车转向遥控等中普遍使用。辉盛9g舵机重量为10g，力矩为1.5kg/cm，工作电压为4.2v到6.0v。红线正极，褐线负极，橙黄色线为PWM输入控制线15。3.2.6 TFTLCD显示屏触摸屏该模块是一款通用的TFTLCD模块，采用全新LCD模块加原厂触摸屏，质量好，该模块有如下特点：320240的分辨率；16位色（6万5千色）显示支持；采用高亮背光，背光亮度好功耗低

29、；采用高质量触摸，高灵敏度高线性16。该模块可以直接接入我们的主控板，在主控板上已经留有母排排针接口，直接将显示屏按照主控板上的方向接入即可，在该模块的配套资料中有对应的STM32的程序代码，方便我们的移植与使用。3.2.7 BY8001-16P语音模块BY8001-16P语音模块是新型的一款插卡式的MP3音乐播放模块。使用BY8001-16P芯片。模块上装有TF卡座，可通过更换SD中歌曲来更改卡中语音播放内容，歌曲支持常见的歌曲格式。该模块内部具有3W功放，可以直接驱动3W的扬声器来播放语言，使用更加的简单和方便。如图3-2，是该模块的引脚图：图3-2 语音模块引脚图如图3-3，在本智能花盆

30、系统中的语言模块电路部分采用如下的电路设计，微控制器通过串口通讯的方式与BY8001-16P语音模块进行通讯，从而达到控制语音播放的效果17。图3-3 语音模块接线图3.2.8 STM32F103RCT6主控制器本系统采用正点原子的MiniStm32开发板，MiniStm32板子拥有丰富的硬件资源，板子上载有十多种外设及接口，有红外、LCD、温度、SD卡、NRF24L01模块、PS/2鼠标键盘、5V/3.3V电源输出/输入接口等丰富的接口18。MiniStm32开发板板载的主控为Stm32f103rct6芯片，这一款芯片具有丰富的资源，具有256K的程序存储空间，具有丰富的编程资源，对于我的毕

31、业设计来说，足以满足本系统需求19。3.2.9 18650锂电池电源供电部分本系统采用两节18650锂电池供电，当两节18650锂电池全部都充满电时，电压约为8v左右,当电量放完时约为6v左右，将8v的电压直接供给轴流风机，用两个L2596降压模块降压出3.3v和5v给相应的模块供电21。第4章 软件设计4.1 系统功能模块及系统程序框图本系统采用C/OS-II作为操作系统。C/OS-II是一种实时多任务并行的操作系统，它可以使智能花盆设计中各个任务独立工作，在本系统中的任务共创建了5个，分别为：LCD显示、外设控制、MP3播放、传感器检测、触摸屏检测输入等任务。考虑到本系统须同时采集和处理多

32、个任务，所以加入了C/OS-II操作系统22。软件编程思路：先初始化智能花盆系统外接的各种传感器和对主控与操作系统的底层配置等，然后创建多个C/OS-II任务，通过系统的延时进行任务的切换，最后深入各个任务执行相应的程序23。系统程序框图如图4-1所示。 开始 初始化 创建多任务语音模块控制任务传感器检测任务控制任务显示屏显示任务触摸屏任务图4-1 系统程序框图C/OS-II创建的任务及优先级如下所示：（1）LCD显示任务 优先级为7（2）控制任务 优先级为6（3）MP3任务 优先级为5（4）传感器任务 优先级为4（5）触摸屏任务 优先级为34.2 C/OS-II任务设计4.2.1 LCD显示

33、任务本系统支持常见的图片格式，在LCD显示任务中，首先为图片显示分配内存，打开SD卡上存储图片的文件夹，记录当前索引，初始化画图，然后调用图片解码函数，解码图片并显示，最后释放存储空间。4.2.2 控制任务如图4-3所示，在控制任务中，一直在循环执行3个任务，如果土壤湿度的测量值小于用户设定的土壤湿度最小值，则通过PWM控制舵机打开水龙头阀门，实现浇水，否则通过舵机关闭水龙头。如果光照强度的测量值小于用户设定的最小值，则点亮LED白光灯，否则关闭LED灯。如果测得的温度值大于用户的最大值，则由继电器开启轴流风机，反之则关闭。4.2.3 语音模块控制任务在语音模块控制任务中不断检测通过触摸屏设定

34、的MP3标志位，和红外遥控的相应键值，按照对应的键值执行语音模块的播放操作和一些其他专用的用户功能24。4.2.4 传感器检测任务如图4-2所示，在传感器检测任务中，一直在循环执行5个小任务，分别是检测当前光照、检测时间值、检测当前土壤湿度、检测当前环境温度以及判断光照湿度温度测量值是否在用户设定的最大值与最小值范围之内，如果不是，在LCD显示屏上提醒用户。及时汇报给用户关于盆栽的信息。4.2.5 触摸屏任务在触摸屏任务中，不断检测触摸是否按下，如果按下，进入调试界面，不断检测触摸按下的位置，来实现界面进入、推出、切换以及各种参数的设定。当用户触摸屏幕时进入到第一幅界面，第一幅界面中有显示选项

35、卡、温度上下限值设定选项卡、湿度上下限设定选项卡、光照上下限设定选项卡、音乐播放和声音设定选项卡以及退出设定选项卡。当用户在第一幅界面中点击后，根据用户点击的选项的不同进入到第二幅界面，在第二幅界面中是对各个参数值的具体设定，和一个退出选项25。开始采集温度值、土壤湿度值、光照强度值、时间值显示标志位是否被置位NY显示温度值、土壤湿度值、光照强度值、时间值温度值、土壤湿度值、光照强度值是否超出设定值NY显示报警信息图4-2 传感器检测任务程序流程图开始土壤湿度值小于土壤湿度设定值NY舵机转到0度位置舵机转到180度位置光照强度值小于光照强度设定值NY点亮LED灯熄灭LED灯N温度值大于温度设定

36、值Y打开抽流风机关闭抽流风机图4-3 控制任务程序流程图第5章 系统组装与调试5.1 模块测试(1) 电源模块测试：用万用表测量锂电池18650两测的电压为3伏，经过充电器充电后，在次测量，锂电池两测的电压为4.2伏，将L2596降压模块与锂电池连接，转动降压模块上的电位器，测量到降压模块的输出电压随着电位器的转动而规律的变化，将降压模块调节到3.3伏的输出，万用表测量输出正常，接到板子上正常。经测试，电源模块无问题。(2) MiniSTM32主控板与显示屏测试：将TFTLCD显示屏插入主控板显示屏接口，将USB数据线与电脑连接通电，板子正常工作，显示屏显示良好，无亮斑，触摸灵敏。安装好烧写软

37、件，烧写程序正常，经测试，板子与显示屏无问题。(3) 传感器测试：将DS18B20插入板子的DS18B20温度传感器接口，烧写入相应程序，显示屏显示当前温度与室内实际温度相同，对着DS18B20吹热气，显示屏显示温度上升，停止吹热气后显示屏显示温度下降，最后与周围温度相同，经检测该温度传感器无问题。用同样方法检测土壤湿度传感器与光照传感器，经检测土壤湿度传感器与光照传感器均无问题。(4) 控制部分检测：烧写入主控舵机例程，将舵机按资料接好线后，按下电源键，舵机转动相应的角度，通过按键调节输出的PWM波，舵机随之转动相应的角度，经测试舵机无问题。烧写入主控继电器程序，将继电器端口按资料接好电源和

38、轴流风机，通电后，继电器绿灯亮起，轴流风机不转，当继电器红灯亮起时，轴流风机转动，经测试继电器与轴流风机无问题。(5) 语音模块测试：在SD卡中放入MP3格式歌曲，将喇叭接入语音模块相应引脚，给语音模块接入5V电源，将IO1脚接电源的负极，喇叭播放歌曲，经测试，语音模块无问题26。经测试，所有模块均无问题。5.2 硬件调试本系统通过杜邦线将各个模块与微控制器连接，所以接线较为复杂。在测试各个模块没有问题后，开始搭建电路，搭建好电路后，经过反复检查，所有引脚没有松动，电路中没有短路和断路现象，没有正负极接反现象，仔细测量各个模块两端电源电压均在其合适范围之内，检测各个模块与主控的连接，引脚均连接

39、正确，再次确认，硬件连接无问题，硬件调试完成27。5.3 软件调试软件调试占本课题的很大一部分工作量，在软件程序调试的初始阶段出现了许多大大小小的问题。在不断的解决问题中我学到了很多，下面是我遇到的一些主要问题：(1) 在C/OS-II移植入FAT文件系统和图片解码及显示程序后，运行程序后，程序在显示图片时卡死，系统崩溃。解决办法：发现问题在于LCD显示任务中，为图片索引分配了内存，却未释放，且图片显示任务中分配的任务堆栈空间过小，之后加入了内存释放程序，修改了任务堆栈空间大小，解决了此问题。(2)加入LED灯显示程序运行状态，程序运行时系统只有LED灯任务运行，其他任务卡死。解决办法：发现问

40、题在于LED任务优先级最高，且任务延时函数延时时间过短，导致操作系统其他任务得不到充足的时间运行任务，修改任务延时函数延时时间，解决了此问题。(3) 加入语音模块串口控制程序后，运行程序，语音模块时灵时不灵。解决办法：发现问题在于通过串口给语音模块发送指令，两条语句之间的时间必须大于20毫秒，之后在它们之间加入了30毫秒的延时，解决了此问题。(4) 加入轴流风机和舵机后运行程序，轴流风机和舵机不工作解决办法：发现问题在于USB供电无法同时给所有模块提供电源，该为18650锂电池供电后问题解决。(5) 实时时钟调试，每次运行时间自动回复初始值解决办法：发现问题在于程序中每次都会运行RTC_Set

41、()时钟时间设置，在第一次程序运行下载后，将时间设置函数屏蔽掉，重新编译，并下载，解决了次问题。(6) 下载程序后，关机重启后，程序不运行解决办法：发现问题在于程序存储空间为256KB，而实际程序大小已经超过，通过删减代码中的无用代码，解决了此问题28。5.4 综合调试结果表5-1 功能调试列表功能测试结果DS18B20温度采集显示已实现土壤湿度采集显示已实现光照强度采集显示已实现通过触摸屏触摸设定已实现舵机控制已实现轴流风机控制已实现LED白光灯控制已实现语音模块控制已实现红外遥控键值采集已实现提醒用户已实现实时时钟显示已实现经过为期数个星期的不断的调试，任务书中要求的功能已经全部实现，在此

42、基础上加入了图片显示、实时时钟、语音播放等功能，图片的显示部分，移植了FAT文件系统和图片解码，用户可以通过更改SD中的图片，来改变图片显示的内容，由于系统程序存储空间较小，所以本系统只完成了对常见的三种格式图片的显示。且图片的大小必须为320*240大小。下面图5-1和图5-2为开始界面显示图和温湿度、光照和日期显示图，从图中可以看到温度传感器，土壤湿度传感器，光照传感器和实时时钟等都已经正常工作。图5-1 开始界面图5-2 显示传感器数据第6章 结论经过数周的努力，本系统完成了嵌入式智能花盆的设计与实现，在这几个星期中，通过不断的思考探索，不断的对系统进行调试实验，从功能的计划，方案的选择

43、到最后的调试，最终成功的完成了我的毕业设计，在这个过程中我也曾彷徨无助，也曾气愤懊恼，幸有老师的帮助，同学的鼓励，和自己的一路坚持，在坚持中，我的思路开始渐渐的清晰，遇到的问题也一个一个被解决，那种克服困难之后的欢心让我倍感觉愉悦，我的技术，我的能力在这几个星期中有了较为快速的提升。这次的毕业设计给我的感悟很深，我发现，只有经过自己动手，才能将书本上的知识转化为自己正真的能力，在动手实践中，才能发现问题，现实永远要比想象的艰难，好多问题是我们不曾在书本上见过的，但是同样的，实践比书本要有趣的多。遇到实在解决不了的问题，不要去自己一个人死钻，要学会使用网络，询问老师和同学，我曾因此浪费了许多宝贵

44、的时间。我的毕设系统的供电由两节18650锂电池供电，两节锂电池提供了7V的电源，锂电池之后通过两个降压模块，分别降出3.3伏和5伏的电压给各个模块进行供电。经调试，本文设计的智能花盆，实现了对土壤湿度、环境温度、光照强度、日期的实时采集与显示；实现了当温度过高、土壤湿度过低、光照过低时自动散热、自动浇水、自动补充光照的功能；实现了LCD显示屏的图片显示，用户可通过变更SD中PICTURE文件夹下的图片，改变LCD显示的图片，本系统支持JPEG、JPG、GIF三种图片格式；实现了MP3音乐播放，用户可通过变更SD卡中音乐，选择有益于植物的音乐；实现了通过红外遥控更改当前日期和对音乐的设定，实现

45、了通过屏幕显示环境信息的方式提醒主人植物生长状况的功能。当然本系统还存在着许多可以改进和添加的功能，比如可以添加短信报警、植物现状的图片拍摄、数据记录等功能，这些功能可以使智能花盆更加智能。这次毕业设计提供了一个非常好的将理论与实际相结合的机会，通过嵌入式智能花盆的设计与实现这一课题，我学习到了很多，在不断的出现问题，解决问题的循环中，无论是个人的技能还是精神都得到了强有力的锻炼，这次毕业设计是我大学四年中极其宝贵的一段经验。图6-1 嵌入式智能花盆实物图参考文献1盆花自动浇水系统DB/OL. :/ doc88 /p-3107130688785.html. 2015,9,28 2智能花盆DB/

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47、设计与制作100例M. 电子工业出版社. 2012,710DS18B20手册DB/OL. :/ doc88 /p-7714066029985.html. 2015.10,1311林孔元. 模拟电子技术M. 哈尔滨工业大学出版社,2010,612BH1750手册DB/OL. :/ doc88 /p-0817387081146.html. 2015,10,1513继电器工作原理DB/OL. :/ docin /p-723275036.html. 2015,10,2014轴流风机如何工作DB/OL. :/ docin /p-619462023.html. 2015,10,2315舵机工作原理DB/O

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51、1致 谢时间过得飞快，转眼之间便已经快要毕业了，在吕梁学院的四年大学生活中，我学到了许多，感谢吕梁学院给予我的美好记忆，感谢李老师和杨老师以及四年来各位老师对我的辛勤教导，感谢舍友一路对我的帮助和鼓励，是你们陪我度过了这充实快乐的四年。回想起大一时候第一次来吕梁学院，心中满怀激动，在吕梁学院的四年，从刚开始的简陋的校区，到现在设施齐备，环境优美，我见证了吕梁学院一步一步的成长与壮大，伴随着吕梁学院的成长的我也在渐渐进步，忘不了在操场上的拼搏，忘不了在教室里老师的尊尊教诲，忘不了实验室里与同学的刻苦奋战。在吕梁学院四年来的点点滴滴此刻都涌上我的心头，谢谢你，吕梁学院。本文是我在吕梁学院做毕业设计期间学习的总结，是在思软卫泽照老师指导下完成的。在这几个月的毕业设计中，导师的指导给予我很大的帮助，在此，谨向卫老师表示衷心的感谢。在吕梁学院物理系这个温馨的大集体，大家互相帮助，共同提高，在此也要感谢我的各位老师和同学，是你们的支持和帮助使得论文设计工作得以顺利的进行。最后再次向卫泽照老师以及帮助过我的各位老师与同学表示最诚挚的感谢。