本發(fā)明涉及一種澆水系統(tǒng)，具體是一種智能澆水系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：隨著科技進步和生活水平的提高，珍貴花草盆栽的種植越來越多的出現(xiàn)在人們的生活中，但是由于快速的生活節(jié)奏、植物生長環(huán)境難以監(jiān)控，大多數(shù)花草盆栽的種植并不順利?，F(xiàn)有的澆水系統(tǒng)，一般是將水存放在儲水箱中，通過電路的控制采用定時定量的方式進行澆水。這種澆水系統(tǒng)，不管土壤情況如何，時間到就澆水，且每次的澆水量都一樣，無法根據(jù)土壤的實際情況進行智能化控制，實用性較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種可根據(jù)土壤的實際情況進行控制、實用性較強的智能澆水系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：智能澆水系統(tǒng)，包括供電模塊、溫濕度采集模塊、單片機和冷凝器；由所述供電模塊為整個智能澆水系統(tǒng)提供工作電源；所述溫濕度采集模塊連接于所述單片機的采集輸入端，所述冷凝器連接于所述單片機的相應輸出端；所述冷凝器的下方承接有集水部件，所述集水部件的出水口通向相應的種植容器；或者，種植容器直接承接于所述冷凝器的下方。所述智能澆水系統(tǒng)還包括WIFI模塊、云端服務器和手機APP控制模塊，所述WIFI模塊與所述單片機進行雙向連接，所述WIFI模塊通過所述云端服務器與所述手機APP控制模塊進行通訊連接。還包括攝像頭模塊，此攝像頭模塊連接于所述單片機的相應輸入端。還包括顯示模塊，此顯示模塊連接于所述單片機的相應輸出端。所述冷凝器采用半導體冷凝器。所述供電模塊包括依次電連接的太陽能電池板、充放電控制器和鋰電池。所述單片機采用基于ARMCortex－M3內(nèi)核的STM32系列微控制器STM32F103VET6。采用上述方案后，本發(fā)明的智能澆水系統(tǒng)，通過溫濕度采集模塊實時檢測土壤中的溫濕度并送至單片機，由單片機根據(jù)其內(nèi)的相應設(shè)定值來判斷是否需要澆水，若需要澆水，則由單片機輸出相應的控制信號給冷凝器，冷凝器開始工作，凝結(jié)空氣中的水分進行制水，制出的水通過蓄水槽流向相應的種植容器，及時適量地為給植物澆水。當溫濕度采集模塊檢測到土壤中的溫濕度已達到單片機中的相應設(shè)定值，則單片機停止冷凝器的工作，從而可實現(xiàn)智能澆花。本發(fā)明既能解決由于各種原因而產(chǎn)生的植物不能及時澆水的問題，還能有效解決澆水量的問題；而且通過冷凝器進行制水，可以節(jié)約水資源，為水源不便的地區(qū)花草培植提供便利。進一步地，本發(fā)明還包括有WIFI模塊、云端服務器和手機APP控制模塊，可通過手機APP控制模塊訪問云端服務器進行遠程控制澆水。進一步地，本發(fā)明還可以通過攝像頭模塊進行實時監(jiān)控拍照，可通過手機APP控制模塊訪問云端服務器實時監(jiān)控花草盆栽的生長環(huán)境變化。進一步地，本發(fā)明還包括顯示模塊，溫濕度采集模塊的采集結(jié)果以及攝像頭模塊拍下的照片均可在顯示模塊中進行直觀地顯示。進一步地，本發(fā)明中，供電模塊包括依次電連接的太陽能電池板、充放電控制器和鋰電池，采用太陽能供電方式，更為節(jié)能和環(huán)保。附圖說明圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明的電路原理圖；圖3為本發(fā)明中單片機的控制流程圖。具體實施方式本發(fā)明的智能澆水系統(tǒng)，如圖1所示，包括供電模塊100、溫濕度采集模塊200、單片機300和半導體冷凝器400；由所述供電模塊100為整個智能澆水系統(tǒng)提供工作電源；所述溫濕度采集模塊200連接于所述單片機300的采集輸入端，所述半導體冷凝器400連接于所述單片機300的相應輸出端。工作時，溫濕度采集模塊200用以收集土壤溫度和濕度信息傳入單片機300中，單片機300進行數(shù)據(jù)處理和主控制，單片機300根據(jù)檢測到的溫度和濕度判斷是否達到澆水的條件，當判斷的結(jié)果是達到澆水條件時，單片機300發(fā)出相應的控制信號給半導體冷凝器400，供電模塊100對半導體冷凝器400供電，半導體冷凝器400開始工作，凝結(jié)空氣中的水分進行澆水，從而實現(xiàn)智能澆水。進一步地，所述智能澆水系統(tǒng)還包括WIFI模塊500、云端服務器600和手機APP控制模塊700，所述WIFI模塊500與所述單片機300進行雙向連接，所述WIFI模塊500通過所述云端服務器600與所述手機APP控制模塊700進行通訊連接。進一步地，還包括攝像頭模塊800，此攝像頭模塊800連接于所述單片機300的相應輸入端，可對花草盆栽的生長環(huán)境變化進行實時監(jiān)控拍照。進一步地，還包括液晶顯示模塊900，此顯示模塊900連接于所述單片機300的相應輸出端，用以顯示溫濕度采集模塊200采集的溫度和濕度，以及攝像頭模塊800采集的圖片。本發(fā)明中，可通過攝像頭模塊800將采集的圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C300，并在顯示模塊900上顯示，且采集的圖象數(shù)據(jù)可通過WIFI模塊500發(fā)送至云端服務器600，手機APP控制模塊700可訪問云端服務器600進行圖片查看。手機APP控制模塊700不僅可以查看系統(tǒng)運行狀態(tài)，還可以通過云端服務器600發(fā)送信號至單片機300進行遠程控制。本發(fā)明的主要電路圍繞著STM32最小系統(tǒng)進行設(shè)計，如圖2所示，主要用到的電路有：復位電路，晶振電路，DHT11接口，JTAG下載電路，液晶接口，攝像頭接口，WIFI電路接口，按鍵電路等。本發(fā)明中，單片機300采用基于ARMCortex－M3內(nèi)核的STM32系列微控制器STM32F103VET6，作為現(xiàn)今市場上的主流微控制器,其內(nèi)核Cortex－M3是一個32位的處理器內(nèi)核，擁有極高的工作頻率和FLASH存儲器，具有眾多外設(shè)，并且其配備的固件庫函數(shù)會大大減少程序設(shè)計的工程量。本發(fā)明中，溫濕度采集模塊200選擇DHT11溫濕度傳感器。DHT11溫濕度傳感器是一款當前市面上較為低端傳感器，雖然精確程度不是很高，但是卻是可以同時采集溫度和濕度的傳感器，滿足本系統(tǒng)的要求。作為可以同時采集溫度和適度的傳感器，DHT11溫濕度傳感器中含有兩個重要檢測元件，分別是NTC測溫元和電阻式感濕原件，其功能較為齊全，抗干擾性較強。本發(fā)明中，攝像頭模塊800選用OV7725攝像頭。該攝像頭自帶可以讀取緩存圖像的FIFO設(shè)備，使用起來快捷方便，并且具有高達150HZ的幀頻率，顯示畫面相比同類攝像頭更加清晰穩(wěn)定。為了達到監(jiān)控效果，本發(fā)明配備了像素大小240*320的LCD液晶顯示模塊900，此顯示模塊不僅用于顯示攝像頭模塊800的圖像數(shù)據(jù)，還用于顯示溫濕度采集模塊200接收到的溫濕度數(shù)據(jù)。本發(fā)明中，WIFI模塊500采用了ESP8266串口WIFI無線收發(fā)模塊，是符合WiFi無線網(wǎng)絡(luò)標準的UART-WiFi嵌入式模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換，本發(fā)明通過其與云端服務器600連接傳輸數(shù)據(jù)，并用手機APP控制模塊700訪問云端服務器600，達到遠程控制和監(jiān)控的效果。由于ESP8266的傳輸速率高達2Mbit，完全滿足圖片傳輸?shù)乃俣?，所以本發(fā)明中將攝像頭模塊800采集到的圖像通過8位并行數(shù)據(jù)線傳輸?shù)絾纹瑱C300，再由單片機300傳輸至串口USART發(fā)送到WIFI模塊500，WIFI模塊500向云端服務器600發(fā)送攝像頭模塊800拍攝的圖片，達到遠程監(jiān)控的效果。手機APP控制模塊700中涉及到Android操作系統(tǒng)的運用，利用Android手機端的WIFI模塊，單片機300上的WIFI模塊，結(jié)合云端服務器600進行通訊。云端服務器600主要用于顯示系統(tǒng)當前狀態(tài)與控制系統(tǒng)運行，顯示當前時間、溫度和濕度，兩個溫濕度輸入欄，以及一個控制澆水按鍵和一個控制拍照按鍵，照片查看頁面。Android手機端的WIFI模塊主要負責數(shù)據(jù)接收和信號發(fā)送，連接網(wǎng)絡(luò)訪問云端服務器600，接收單片機300上傳到云端服務器600的溫濕度和圖片信息，并且通過云端服務器600向單片機300發(fā)送控制信息，這是手機APP控制模塊700實現(xiàn)遠程控制的基礎(chǔ)。單片機300上的WIFI模塊則是負責網(wǎng)絡(luò)連接，確保與云端服務器600的實時通信，將單片機300上的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)上，并且接收來自云端服務器600的訊息。手機APP控制模塊700控制配合云端服務器600進行使用，手機APP控制模塊700中設(shè)置有手動澆花按鍵、手動拍照按鍵，可以查看當前系統(tǒng)檢測到的溫濕度，并配備有標準溫濕度輸入框，可以設(shè)置澆花的標準溫濕度。另附有照片查看編輯頁面，可以查看攝像頭模塊800拍攝的照片。在手機APP界面中，可以輸入自己設(shè)定的標準溫濕度，本發(fā)明設(shè)定的標準是溫度低于35℃，且濕度低于50％RH，在確認之后，系統(tǒng)在溫濕度達到標準時會進行自動澆水，并且會將接收到的溫濕度在手機APP界面中顯示，通過手動澆花按鍵和手動拍照按鍵可以控制系統(tǒng)進行澆水和拍照。手機APP界面中還設(shè)有一個照片存放頁面的鏈接，點擊之后會進入照片存放頁面，通過按鍵拍照得到的照片會傳輸至照片存放頁面之中，點擊進入照片存放頁面就能查看照片。本發(fā)明中，供電模塊100包括依次電連接的太陽能電池板11、充放電控制器12和鋰電池13，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能進行電源控制與充電。當半導體冷凝器400接收到單片機300的澆花信號后，由鋰電池13對半導體冷凝器400供電，啟動半導體冷凝器400開始工作，濕空氣通過半導體冷凝器400時，所含水分在半導體冷凝器400表面凝結(jié)聚集，形成的水滴落入蓄水槽中，蓄水槽中的水通過相應的排水管導出至種植容器中進行澆花。本發(fā)明中，也可將種植容器直接承接于半導體冷凝器400的下方進行澆水。本發(fā)明中，單片機300的控制流程如圖3所示，系統(tǒng)的初始化主要包括幾個部分，首先是單片機300內(nèi)部的系統(tǒng)時鐘的初始化，之后初始化各個部件，USART串口通信設(shè)備，溫濕度采集模塊200，攝像頭模塊800，EXTI按鍵，WIFI模塊500，顯示模塊900等。第一階段，程序進入主要控制階段，首先對鋰電池13進行檢測，確認鋰電池13工作是否正常；接著確認是否接收到來自云端服務器600和手機APP控制模塊700的控制信號。接收到信號則跳轉(zhuǎn)到控制函數(shù)，判斷是否需要澆花和拍照，沒有接收到則繼續(xù)向下運行。第二階段，程序會開始進入溫濕度檢測階段，溫濕度采集模塊200的引腳開始檢測溫濕度，這里是一個循環(huán)函數(shù)，單片機300若沒有接收到溫濕度數(shù)據(jù)，則重新測量，若接收到溫濕度數(shù)據(jù)，則進行數(shù)據(jù)處理，之后判斷溫濕度是否達到澆水所需要的溫濕度，沒達到則不進行澆水，若達到要求則啟動半導體冷凝器400進行澆水，并將溫濕度顯示在顯示模塊900上并上傳至云端服務器600。第三階段，攝像頭模塊800開始采集圖像數(shù)據(jù)并進行處理，并將視頻在顯示模塊900上顯示，在此之中，程序配置了照相按鍵中斷函數(shù)，判斷攝像頭模塊800按鍵是否按下，若按下，則在顯示模塊900上顯示截圖并將圖片傳輸至云端服務器600中。最后回到網(wǎng)絡(luò)控制函數(shù)，系統(tǒng)重新確認是否有網(wǎng)絡(luò)控制信號傳輸至單片機300，如果有則會跳轉(zhuǎn)進入控制函數(shù)，沒有則繼續(xù)向下運行。本發(fā)明中，溫濕度采集模塊200讀取溫濕度函數(shù)，是結(jié)合DHT11的原理和工作模式進行編寫的，首先由單片機300向溫濕度采集模塊200發(fā)出開始信號時先拉低18ms，在這之后再拉高并延時等待大約20-40us的時間，程序中設(shè)計的延時等待時間為30us，在經(jīng)過30us后等待溫濕度采集模塊200的響應。溫濕度采集模塊200如若正常工作，則會對單片機300發(fā)送低電平信號進行響應，持續(xù)時間為80us，后拉高延時準備輸出，延時時間同是80us。最后單片機300的IO口設(shè)置成輸入狀態(tài)，單片機300開始從溫濕度采集模塊200中讀取數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)的時候分為四個部分，分別是濕度整數(shù)，濕度小數(shù)，溫度整數(shù)和溫度小數(shù)，讀取完畢之后上拉電阻拉高總線，結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸，并且開始檢查數(shù)據(jù)是否正確，數(shù)據(jù)若讀取成功，則會向單片機300傳輸成功信號，讀取失敗則顯示錯誤。本發(fā)明中，在單片機300上使用串口調(diào)試助手，可查看通過串口接收到的數(shù)據(jù)。作為一個實驗的例子，本發(fā)明測試了在幾個溫度和濕度階段中系統(tǒng)的運作狀態(tài)，表1所示的是溫濕度與澆花狀態(tài)的關(guān)系，其中，標準溫度設(shè)置為35.0℃，標準濕度設(shè)置為50.0％RH。溫度(℃)濕度(％RH)狀態(tài)溫度(℃)濕度(％RH)狀態(tài)24.345.7澆水22.334.1澆水31.746.3澆水23.742.6澆水36.546.1不澆水24.650.3不澆水39.447.2不澆水25.255.7不澆水表1如表1所示，在表格左半部分濕度一直低于50.0％RH，當溫度低于35.0℃時，系統(tǒng)會進行澆水，當溫度大于35.0℃時，雖然濕度達到澆水條件，也不進行澆水，這是為了保護植物不會在較高溫度下澆水而直接萎蔫。在表格的右半部分，溫度一直低于35.0℃，在濕度低于50.0％會進行澆水，在濕度高于50.0％則不會進行澆水，這是確保植物生長能保持在適宜的濕度。當前第1頁1 2 3