汪卿 邱雨欣 耿一田 朱龍嘯 張博群 徐國(guó)祺

摘 要：為解決現(xiàn)代家居生活和溫室大棚種植過(guò)程中針對(duì)人為、自然條件等各種因素所導(dǎo)致的盆栽死亡的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種可感知室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)式花架，使其能滿(mǎn)足人們對(duì)于種植盆栽的需求，以及提高綠植的存活率。該設(shè)計(jì)通過(guò)土壤濕度傳感器、光強(qiáng)傳感器和STC89C52單片機(jī)的結(jié)合，感知外部環(huán)境，結(jié)合負(fù)反饋調(diào)節(jié)的方法，使自動(dòng)式花架上的盆栽始終處于穩(wěn)態(tài)環(huán)境中。通過(guò)模擬試驗(yàn)法和文獻(xiàn)研究法確定了各模塊硬件型號(hào)，確保盆栽達(dá)到最理想的生長(zhǎng)環(huán)境。室內(nèi)自動(dòng)式花架作為一種智能裝備，可實(shí)現(xiàn)觀賞性和實(shí)用性相結(jié)合，給用戶(hù)提供一個(gè)良好的盆栽養(yǎng)護(hù)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：花架;自動(dòng)化設(shè)備;土壤濕度;光照強(qiáng)度;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S688 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? 文章編號(hào)：1006-8023（2021）01-0053-06

Abstract：In order to solve the problem of potted death caused by various factors such as manmade and natural conditions in modern homes and greenhouses， an automatic flowerpot frame which can perceive the indoor environment is designed to meet peoples demand for potted plants and improved the survival rate of green plants. Through the combination of soil moisture sensor， light intensity sensor and STC89C52 single-chip microcomputer， the design senses the external environment and combines the method of negative feedback adjustment， so that the pot on the automatic flower frame is always in a stable environment. The hardware models of each module are determined by simulation test and literature study to ensure the optimal growing environment for pot plants. As a kind of intelligent equipment， indoor automatic flower frame can realize the combination of ornamental value and practicality， providing uses with a good potted maintenance environment.

Keywords：Flower frame; automation equipment; soil moisture content; illumination intensity; structural design

0 引言

隨著人們對(duì)自然生態(tài)的渴求逐漸強(qiáng)烈，人們愈發(fā)喜愛(ài)將生活環(huán)境與森林生態(tài)系統(tǒng)相互結(jié)合，試圖制造一種室內(nèi)森林生態(tài)景觀。因此，現(xiàn)在許多家庭和溫室大棚都栽種各類(lèi)盆栽，以達(dá)到凈化空氣、美化環(huán)境以及進(jìn)行學(xué)術(shù)研究等目的，對(duì)此，用戶(hù)均需要依據(jù)不同種類(lèi)植物的習(xí)性對(duì)其進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)。用戶(hù)如果不能針對(duì)不同種類(lèi)的植物進(jìn)行科學(xué)性養(yǎng)護(hù)，則很容易導(dǎo)致植物不能正常的生長(zhǎng)甚至枯萎。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上僅出現(xiàn)了可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水的花架，這些花架大多采用簡(jiǎn)單的自動(dòng)補(bǔ)水裝置，且一臺(tái)裝置只能控制一盆盆栽，存在復(fù)雜、昂貴、易損且不易管理等缺點(diǎn)，無(wú)法針對(duì)不同種類(lèi)盆栽進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)和批量種植[1-4]。

針對(duì)此情況，本文提出了一種可感知室內(nèi)環(huán)境的自動(dòng)式花架，可有效避免盆栽受損，還可批量種植，節(jié)省時(shí)間，并根據(jù)植物習(xí)性不同，對(duì)不同種類(lèi)植物進(jìn)行分類(lèi)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)植物的科學(xué)養(yǎng)護(hù);本文將傳感器與程序相結(jié)合，設(shè)計(jì)一種能夠科學(xué)化給水、補(bǔ)光的自動(dòng)式花架[5]。通過(guò)此自動(dòng)式花架的設(shè)計(jì)，使用戶(hù)能夠體會(huì)到自然森林生態(tài)的生活環(huán)境。

1 整體設(shè)計(jì)

室內(nèi)自動(dòng)式花架的整體設(shè)計(jì)由3部分組成：外部結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。

圖1為裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。該花架由頂罩、環(huán)形座、燈帶、底座、立柱、滴灌管、環(huán)形座和萬(wàn)向輪等工作組件構(gòu)成，且立柱被環(huán)形座切分為3層，各層可獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形座和燈罩底部均設(shè)置有燈帶。硬件設(shè)計(jì)由單片機(jī)模塊、傳感器模塊、LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊和調(diào)節(jié)模塊5大模塊組成。軟件設(shè)計(jì)主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，明確系統(tǒng)運(yùn)行邏輯，再利用 Keil 進(jìn)行編程。

2 ?各部分設(shè)計(jì)

2.1 硬件設(shè)計(jì)

2.1.1 單片機(jī)模塊

單片機(jī)模塊選用STC89C52型單片機(jī)。該單片機(jī)屬于STC宏晶科技公司生產(chǎn)的新型ISP單片機(jī)，是51系列單片機(jī)的衍生品種，與目前流行的單片計(jì)算機(jī)MSC-51系列內(nèi)核完全兼容，具有可在線編程、功耗低和供電電壓低的特點(diǎn)[6]。

2.1.2 傳感器模塊

傳感器模塊主要由兩部分組成，光強(qiáng)傳感器和土壤濕度傳感器。可分別對(duì)環(huán)境中的光照強(qiáng)度和土壤濕度進(jìn)行檢測(cè)。如圖2所示。

土壤濕度傳感器應(yīng)具備穩(wěn)定性高、檢測(cè)精度高、體積小和耐腐蝕等特點(diǎn)。因此選用YL-69濕度傳感器[8，14]。在各盆栽土壤中均放置土壤濕度傳感器的鍍鎳探頭，檢測(cè)各盆栽土壤濕度，每隔30 min，向單片機(jī)輸出一次電壓信號(hào)。