智能澆花系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

智能澆花系統(tǒng)需求分析與詳細(xì)設(shè)計(jì)隊(duì)名：大工高思三隊(duì)學(xué)校：大連理工大學(xué)軟件學(xué)院隊(duì)長(zhǎng)：袁琪隊(duì)員：程成，陳寧，孔帥康一、緒言1.背景家中或者工作學(xué)習(xí)場(chǎng)所適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)一些花草不僅能夠改善空氣質(zhì)量，而且能夠調(diào)高生活品味。但是現(xiàn)在生活中常常面臨著長(zhǎng)時(shí)間出差或放假的情況，花草得不到及時(shí)的澆水，往往就會(huì)枯槁死去。從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失和精神上的不愉快。2.目的設(shè)計(jì)這個(gè)智能澆花系統(tǒng)的目的就是解決這些問(wèn)題，讓我們的花草在長(zhǎng)時(shí)間離開(kāi)人的照顧也能夠得到及時(shí)的澆水，同時(shí)也讓身處別處的我們能夠隨時(shí)了解花草的狀況。二、需求分析根據(jù)需要這個(gè)智能澆花系統(tǒng)需要如下功能。首先它能夠自動(dòng)檢測(cè)花盆土壤信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水功能。其次該系統(tǒng)能夠滿足人們長(zhǎng)時(shí)間離開(kāi)時(shí)遠(yuǎn)程查看花盆土壤信息以及遠(yuǎn)程控制花盆澆水的功能。再那么為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性每個(gè)模塊都應(yīng)該是可獨(dú)立工作并能夠方便修改參數(shù)的。最后基于系統(tǒng)的特點(diǎn)，所以模塊應(yīng)該是耗電量小，能夠電池供電長(zhǎng)時(shí)間工作的。三、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)0.硬件框架圖總體介紹養(yǎng)花是人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成局部，如何更加方便，合理的進(jìn)行植物養(yǎng)殖成為了智能家居設(shè)計(jì)的一個(gè)焦點(diǎn)。本系統(tǒng)為基于MSP430F149單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)。主要由溫、濕度采集、土壤濕度采集、人體紅外感應(yīng)模塊、澆水五大模塊組成。實(shí)現(xiàn)全天周期性的對(duì)植物周圍環(huán)境的溫度、濕度信息進(jìn)行抽樣提取，并結(jié)合植物土壤的濕度判斷天氣情況、澆水時(shí)間及澆水量，最后控制電機(jī)定量澆水。該系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際情況，合理的澆水，既節(jié)約了水資源，又能讓植物更好生長(zhǎng)。硬件結(jié)構(gòu)圖土壤濕度檢測(cè)模塊土壤濕度檢測(cè)模塊水泵控制電路MSP430信息反應(yīng)模塊終端NRF無(wú)線通信模塊NRF無(wú)線通信模塊NRF無(wú)線通信模塊GSM模塊LCD顯示模塊人體紅外檢測(cè)模塊FigureSEQFigure\*ARABIC1采集模塊電路圖1.采集模塊FigureSEQFigure\*ARABIC2采集模塊電路圖1.1土壤濕度采集FigureSEQFigure\*ARABIC3采集模塊電路圖1.2空氣溫濕度采集DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，使其成為各類應(yīng)用甚至最為苛刻的應(yīng)用場(chǎng)合的最正確選那么。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。1.3模塊序列號(hào)修改為了方便模塊添加的到網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提供了指令修改模塊序列號(hào)的功能。通過(guò)短信我們可以指定采集模塊的序列號(hào)。1.4土壤濕度閾值控制不同的花草對(duì)土壤的濕度要求是不一樣的，基于這個(gè)原因我們提供了修改土壤濕度閾值的功能。通過(guò)短信發(fā)送的控制命令我們可以將土壤濕度的閾值設(shè)置在0-255之間的任何說(shuō)。極大的方便了不同花草的種植?？刂颇KFigureSEQFigure\*ARABIC4控制模塊電路圖2.1電磁閥控制如上圖所示控制模塊的無(wú)線模塊接收到澆水指令后將在P1.2引腳輸出高電平從而使NPN三極管導(dǎo)通促使繼電器閉合翻開(kāi)電磁閥，開(kāi)始對(duì)花草澆水。2.2模塊序列號(hào)修改為了方便模塊添加的到網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提供了指令修改模塊序列號(hào)的功能。通過(guò)短信我們可以指定采集模塊的序列號(hào)。2.3澆水默認(rèn)值修改根據(jù)不同花草對(duì)水量的需求我們可以控制每次澆水時(shí)間。系統(tǒng)默認(rèn)值為每次澆水10秒，通過(guò)短信的方式我們可以發(fā)送控制指令使?jié)菜脑O(shè)置為1-999秒的任何一個(gè)值。反應(yīng)模塊FigureSEQFigure\*ARABIC5反應(yīng)模塊電路圖3.1澆水指令的接收與發(fā)送發(fā)送的澆水指令需要通過(guò)GSM接受后傳送給MSP430主控板，這些澆水指令在MSP430單片機(jī)中進(jìn)行翻譯。將翻譯成指定格式的控制命令通過(guò)串口1發(fā)送給NRF24LE1模塊。該模塊將接收到的指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制模塊，實(shí)現(xiàn)短信控制澆水的功能。短信控制澆水的同時(shí)可以指定澆水時(shí)間列如指令s202015.s是控制指令的開(kāi)始標(biāo)志第一個(gè)2為模塊ID號(hào)02為操作種類的標(biāo)志號(hào)015指定澆水時(shí)間為15秒如果這三位為000那么表示按默認(rèn)值澆水。3.2采集土壤信息的發(fā)送與土壤信息的接收發(fā)送的查詢指令需要通過(guò)GSM接受后傳送給MSP430主控板，這些查詢指令在MSP430單片機(jī)中進(jìn)行翻譯。將翻譯成指定格式的控制命令通過(guò)串口1發(fā)送給NRF24LE1模塊。該模塊將接收到的指令通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制模塊，實(shí)現(xiàn)短信查詢花盆土壤信息的功能。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件總體流程圖FigureSEQFigure\*ARABIC6采集模塊電路圖采集模塊1.1模塊流程圖FigureSEQFigure\*ARABIC7采集模塊流程圖1.2軟件設(shè)計(jì)模塊指令介紹采集模塊通過(guò)定時(shí)的采集土壤信息判斷土壤的濕度是否滿足設(shè)定的土壤濕度要求，如果不滿足那么采集模塊就會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)送出澆水指令。工作過(guò)程中程序不斷的判斷是否有控制信息發(fā)過(guò)來(lái)。如果接收到了控制信息那么執(zhí)行相應(yīng)的控制操作。控制模塊2.1模塊流程圖FigureSEQFigure\*ARABIC8控制模塊流程圖2.2軟件設(shè)計(jì)工作過(guò)程中程序會(huì)檢測(cè)是否有控制信息發(fā)送過(guò)來(lái)。如果檢測(cè)到控制信息那么判斷是否為澆水指令以及澆水的時(shí)間。如果不是澆水指令那么按照相應(yīng)的操作執(zhí)行控制任務(wù)3.反應(yīng)模塊3.1模塊流程圖FigureSEQFigure\*