基于zigbee的智能花卉养殖系统设计

王彩霞　刘舟　舒敬荣

【摘 要】本系统提出一种基于zigbee的智能花卉养殖的设计方案，由数据采集模块、传输模块、处理模块、显示模块以及执行模块实现系统整体设计。该系统具有智能化、功耗低、经济适用以及扩展性好等优点，能够帮助人们节省时间和家中的空间。

【关键词】zigbee;Andriod;智能浇灌

中图分类号： S68;S126文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）21-0029-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.013

0 引言

本系统通过吊篮以及智能控制水泵，解决了传统室内盆栽占用房屋空间及需要人工照看等确定[1]。目前，国内外智能养殖系统比较普遍的是虹吸法和定时浇灌的法，均不是按照植物生长的需要进行浇灌，因而本系统中通过传感器采集数据，并且根据植物需要进行浇灌更加的智能化，也是未来发展的趋势[2]。本系统通过多传感器进行植物生长数据的采集，通过zigbee协调器进行数据处理，再由水泵以及吊篮进行响应。植物相关的数据均实时显示在手机APP上，以便于人们能了解植物的生长状态。

1 系统整体设计

本系统由硬件和软件部分组成。硬件部分是以CC2530模块为核心对数据进行无线传输以及处理，辅以水泵和电机组成执行模块对指令进行响应。软件部分分为数据处理和手机APP显示两部分。数据处理部分是对采集的数据进行处理并给出相应的指令;手机APP部分是实时显示植物生长数据[3]。

2 系统硬件设计

2.1 数据采集模块

数据采集模块是由DTH11温湿度传感器，其用来采集室内的温度和湿度、土壤湿度传感器，是采集植物生长最佳的土壤湿度、人体红外传感器是用来检测是否有人靠近、光敏传感器是采集窗外的光照强度、气体传感器，是用来检测室内的气体的状态是否正常，还有一个远程的摄像头组成的数据采集模块[4]。

2.2 数据传输模块

数据传输模块是由ZIGBEE和WiFi模块组成。本系统使用WiFi模块实现云端和ZIGBEE之间的通信。其中ZIGBEE和ESP8266WiFi之间是串行口通信即WiFi模块中的UTXD数据发送端，把数据发送至Zigbee协调器中对应的P05（RX）数据接收端，最终实现数据的传输。对于云端和手机APP之间的通信是通过云端的ID号来实现数据的传输。

2.3 数据处理模块

数据处理模块是用CC2530单片机完成的。CC2530芯片是完全兼容8051內核的单片机，而本作品中的多传感器、水泵、步进电机等硬件的数据处理都是由此单片机完成的。同时根据作品的设计要求，通过IAR软件自己进行编写程序，并将自编程序烧录到CC2530单片机中。当单片机在运行时，程序能够运行，再根据自身的要求给多传感器、水泵和步进电机等硬件，做出相应的处理指令。

2.4 数据显示模块

数据显示模块是通过手机APP将数据显示在用户的手机上。其中手机APP的编写是通过Ecplise软件进行编写。自编的手机APP上，是通过登录云端服务器的ID号使手机和多传感器之间构成通信。手机APP上显示的信息主要是：室内的温度和湿度、室内的气体是否异常、红外传感器检测是否有人靠近、水泵的和电机的开关等相关的植物生长的数据。同时还有一个摄像头能够直接地监看到家中植物，为用户提供了更加直接的方式查看植物。

2.5 指令执行模块设计

水泵的控制是通过土壤湿度传感器所检测到的值，当土壤的湿度小于所设定植物的最佳值时，便会给出一个高电平“1”使水泵进行浇灌工作，当土壤的湿度大于所设定的植物的最佳生长湿度的阈值是，便会给出低电平“0”，此时水泵便会停止工作。当有人靠近吊篮时，红外传感器便会检测到，电机将进行工作将吊篮向上升。当光敏传感器检测到光时，同样会控制吊篮使其下降。在电平的设置时，当步进电机被给出高电平“1”是进行工作而给出电平“0”使则停止工作。

3 软件组成

3.1 软件介绍

使用IAR软件，分别将协调器和终端程序烧录进zigbee模块中。手机APP的程序通过Ecplise软件进行开发。通过登录服务器的ID号，进行登录即能够实时的接受植物生长状态的数据。

3.2 终端传感器程序设计

首先读取传感器采集的数据，判断其是否需要进行指令的处理，当需要或者不需指令处理时，都将其数据传输给协调器并且进行显示，最终作出响应操作。

3.3 手机APP登录界面

4 总结

各传感器采集植物周围的相关参数，并且通过CC2530模块中的51内核进行数据处理，并且给出需要执行的指令。再通过zigbee和WiFi模块进行无线通信，实现将植物生长数据实时显示在手机APP上。整个系统实现了根据植物的需要进行浇灌，以及通过吊篮来节省家中的空间。

【参考文献】

[1]杨辉.基于ZigBee技术的智能灌溉系统设计[D].成都：电子科技大学，2018.

[2]纪昌青.基于ZigBee和Web技术的远程温室监控系统的设计与实现[D].南宁：广西大学，2017.

[3]毛威.基于ZigBee的温室智能灌溉系统的改进[D].杨凌：西北农林科技大学，2017.

[4]赵荣阳，梁家海，赵华军.基于ZigBee的温湿度监控系统设计[J].电脑与电信，2018（12）：28-31.