室内花草土壤温湿度采集装置设计与开发

室内花草土壤温湿度采集装置设计与开发

朱家政李建军张冠黄威

（新疆大学工程训练中心新疆乌鲁木齐830047）

摘要：采用Arduino控制器作为主控制器，结合485型土壤温湿度传感器对室内花草土壤温湿度进行采集，经过数据转换处理后，通过HC-05无线蓝牙模块将收集的土壤温湿度值传输给上位机，上位机进行实时动态显示，并存储于数据库中。该采集装置具有硬件电路简单和软件设计方便等特点，可以广泛的使用于不同情况下的室内花草温湿度数据采集中，并确保温湿度数据采集的精确性与实时性。

关键词：Arduino；485型温湿度传感器；土壤温湿度采集；蓝牙无线传输

随着控制技术、传感器技术以及电路电子技术的飞速发展，农业开始从传统农业向现代农业过渡，农业机械化与智能化成为农业发展的总趋势。随着生活水平的提高，在城市里多数家庭、办公室以及公共场所都开始在室内种植花草，简单方便地获取土壤熵情信息对种植花草至关重要，只有准确了解土壤的温湿度值，才能做到适时适量地给花草进行浇水，为大家简单方便地种植花草提供帮助。

为了准确获取室内花草土壤温湿度，做到适时适量给花草浇水，以减少不必要的损失，本文设计了一套基于Arduino控制器的室内花草土壤温湿度采集装置，能够实时的获取室内花草土壤温湿度，下位机通过HC-05无线蓝牙模块可以直接将数据传输至上位机系统中，并存储于数据库中。本采集系统可以准确把握室内花草土壤的温湿度，通过对采集的数据进行分析处理，能够为人们对室内花草适时适量的浇水提供一定的依据。本系统利用硬件开源平台Arduino建立起对室内花草土壤温湿度的实时监控，具有时效性强、成本低廉、结构简单的特点

1采集装置总体设计

室内花草土壤温湿度采集装置主要由Arduino控制器、485型土壤温湿度传感器、0.96寸oled显示屏、HC-05蓝牙无线模块、上位机系统等模块组成，系统总体框图如图1所示；其中，采用Arduino做为主控器，进行数据转化；485型土壤温湿度传感器用来采集数据；0.96寸oled显示屏用于显示系统采集的数据；HC-05蓝牙无线模块将收集的数据传输至上位机；上位机将接受的数据进行实时动态显示，并存储于数据库中；

图1系统总体框图

2硬件电路的设计

硬件电路采用ATMEGA328P-PU芯片作为控制芯片，该芯片耗能小、功能齐全、操作简单。电路在ATMEGA328P-PU最小系统的基础上，外加电源模块、稳压模块、升压模块、继电器模块、蓝牙模块，硬件电路的原理图如图2所示。硬件电路结构框图如图3所示，其中供电模块主要为主控芯片、温度传感器、蓝牙模块供电。电路工作原理主要是将温湿度传感器所采集的温湿度模拟电流信号通过串联电阻转化为模拟电压信号，再进行模数转换，进而通过转换算法变为土壤温湿度数据，并将数据通过蓝牙模块上传给上位机。

图2主控制板原理图

图3硬件电路结构框图

3软件设计

软件于整个系统中的地位，如同人的大脑于身体中的地位，软件作为整个系统的核心，对于其灵活性，准确性，实时性的要求是非常高的。本次设计的采集系统的软件部分，以ATMEGA328P-PU芯片作为主控芯片，通过串口连接485型土壤温湿度传感器。土壤温湿度传感器采集的数据经过处理后，传递至0.96寸oled屏进行显示。同时，通过蓝牙无线传输模块传输至上位机系统中，进行土壤温湿度实时动态显示，并存于数据库。其软件设计流程图如4所示。

图4软件设计流程图

结束语：

本文根据提出的系统总体方案，完成了控制系统的软硬件设计，将控制技术、传感器技术、无线传输技术以及上位机软件开发进行有机的融合，设计开发了一款外形美观、操作便利以及实用性强的室内花草土壤温度检测装置。在后续的开发中可以加上自动浇水功能，同时进行系统整合，将室内花草的土壤温湿度数据传输给智能家居系统，扩充智能家居系统的功能，具有一定的实际价值。

参考文献：

[1]吕雄杰，陆文龙，宋治文等.一种便携式土壤温湿度数据采集器的研制[J].天津农业科学.2010，16（1）：97-100.

[2]程建兴，黄伟锋.森林土壤温湿度数据的采集研究[J].农机化研究.2008（6）：100-102.

[3]张荣标，余功江，张磊等.WSN土壤湿度采集节点电压补偿方法研究[J].农业机械学报.2010，41（11）：178-182.

[4]李灿坤，丁波，古丽米拉•克孜尔别克.基于STM32的土壤温湿度检测预警装置的设计实现[J].电子设计工程.2017，25（22）：128-130.