如今，在快節(jié)奏的生活中，忙碌占據(jù)了多數(shù)人的生活，大家能夠放松下來走進(jìn)自然、親近自然的機(jī)會(huì)越來越少。即便有越來越多的人喜歡自己養(yǎng)一些綠植來豐富自己的生活，但實(shí)際精力有限，經(jīng)常發(fā)生忘記澆水、忘記施肥，植物不易存活、存活期短等問題。

有沒有一種“傻瓜式”農(nóng)園，能“一鍵種植”？

植物生長(zhǎng)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，據(jù) Market Data Forecast 表明，亞馬遜智能植物生長(zhǎng)機(jī)平均月銷量 1513，平均價(jià)格 $ 80.07，市場(chǎng)飽和度低，需求量較大。

但當(dāng)前市面上大多數(shù)產(chǎn)品為非智能化植物生長(zhǎng)機(jī)，其存在如下痛點(diǎn)：

1）功能單一，適用植物種類窄；

2）開發(fā)門檻高，對(duì)于普通開發(fā)者不友好；

3）不夠智能化，人力維護(hù)成本高；

4）需要移植植物，操作麻煩。

針對(duì)以上一系列問題，涂鴉智能推出超全功能植物生長(zhǎng)系統(tǒng) Demo，在不額外破壞原有種植環(huán)境的情況下，可以根據(jù)需求做功能改造，改造成智慧種植大棚、智慧陽(yáng)臺(tái)種植系統(tǒng)、智慧桌面植物生長(zhǎng)機(jī)等。

我們挑選了一款最為常見的植物生長(zhǎng)機(jī)在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，讓其功能更加豐富智能。

下面開始我們的DIY吧~ （長(zhǎng)文預(yù)警，干貨滿滿，建議先收藏，再細(xì)品~）

一、概述

1、功能

通過查詢資料，在不消耗太高成本情況下，我們可實(shí)現(xiàn)如下功能：

App 遠(yuǎn)程遙控、監(jiān)測(cè)

光照監(jiān)測(cè)

溫濕度監(jiān)測(cè)

土壤濕度監(jiān)測(cè)

水箱水位監(jiān)測(cè)

自動(dòng)補(bǔ)光

自動(dòng)加濕

自動(dòng)加溫

自動(dòng)通風(fēng)

水箱自動(dòng)加水

自動(dòng)澆水

亞克力溫室罩（可選）

2、預(yù)期功能邏輯

二、硬件設(shè)計(jì)與選型

1、主控板選型改造

為實(shí)現(xiàn)涂鴉智能 App遠(yuǎn)程控制，我們選用WB3S 模組作為主控。涂鴉三明治 Wi-Fi SoC 主控板（WB3S）是方便開發(fā)者快速實(shí)現(xiàn)各種智能硬件產(chǎn)品原型的一款開發(fā)板。由于板載 ADC 接口只有一個(gè)，在硬件上需要我們進(jìn)行接口拓展，這里我們選用一顆RS2255 開關(guān)芯片實(shí)現(xiàn)我們的需求。

接線原理圖

PCB 圖

在涂鴉三明治 Wi-Fi SoC 主控板（WB3S）的基礎(chǔ)上，我們保留原有的 ADC 接口，另外拓展了 A1、A2、A3 三個(gè)模擬接口。

模擬接口使用

根據(jù)原理圖我們不難發(fā)現(xiàn)，如果我們需要讀取 A1、A2、A3 三個(gè)模擬接口的話，程序上首先需要讀取 ADC 的數(shù)值。ADC 具體與 A1、A2、A3 中哪個(gè)模擬接口接在一起，需要通過 PWM0、PWM1 兩個(gè)管腳的高低電平控制 RS2255。具體模式如下

2、照度檢測(cè)

照度監(jiān)測(cè)我們選取一個(gè)BH 1750照度檢測(cè)模塊來實(shí)現(xiàn)。BH 1750 照度檢測(cè)模塊 搭載一個(gè) BH1750FVI，是 I2C 總線接口的數(shù)字環(huán)境光傳感器 IC?？梢詼?zhǔn)確讀取1-65535XL 的環(huán)境照度。

BH1750 接線原理圖

I/O 口介紹:

VCC：3-5V 供電

GND：參考地

SCL：IIC_SCL

SDA：IIC_SDA

ADDR：地址線

3、溫濕度監(jiān)測(cè)

溫濕度監(jiān)測(cè)我們選用一個(gè) SHT21 溫濕度傳感器。SHT21 具有完全標(biāo)定、IIC 數(shù)字輸出、低功耗、優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性等功能特點(diǎn)。（可用 HTU21D 替換）。

SHT21 溫濕度傳感器接線原理圖

I/O 口介紹

VCC：3.3V 供電

GND：參考地

SCL：IIC_SCL

SDA：IIC_SDA

4、土壤濕度監(jiān)測(cè)

土壤濕度監(jiān)測(cè)使用土壤濕度模塊，它是一個(gè)簡(jiǎn)易的水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，表面鍍鎳而不易生銹，延長(zhǎng)使用壽命，感應(yīng)面積寬提高導(dǎo)電性能。模塊雙輸出模式，數(shù)字量輸出簡(jiǎn)單，模擬量輸出更精確。靈敏度可調(diào)（圖中藍(lán)色電位器調(diào)節(jié)閥值）。比較器采用 LM393 芯片，工作穩(wěn)定，信號(hào)干凈。

土壤濕度傳感器接線原理圖

I/O 口介紹

VCC：3.3-5V 供電

GND：參考地

D0：開關(guān)信號(hào)輸出

A0：模擬信號(hào)輸出

5、水箱水位監(jiān)測(cè)

水箱水位監(jiān)測(cè)使用一個(gè)水位傳感器實(shí)現(xiàn)。其具有以下優(yōu)勢(shì)：水量到模擬量的轉(zhuǎn)換、可塑性強(qiáng)、輸出為基礎(chǔ)模擬值、低功耗、靈敏度高、可以直接與微處理器或其他邏輯電路相連接，適合各種開發(fā)板和控制器。

水位傳感器接線原理圖

I/O 介紹

+：3-5V 供電

-：參考地

S：模擬量輸出

6、補(bǔ)光

補(bǔ)光功能我們沿用普通植物生長(zhǎng)機(jī)上的補(bǔ)光燈實(shí)現(xiàn)，這款補(bǔ)光由暖色、紅色、紅外、藍(lán)色四種顏色的 2835LED 燈珠組成，共有 114 顆燈珠，暖光/紅光/遠(yuǎn)紅外/藍(lán)光的燈珠數(shù)量比為 25:9:2:2 。

可以使用兩路 PWM 進(jìn)行控制，其中一路控制藍(lán)光，另一路控制暖光、紅光和遠(yuǎn)紅外。有蔬菜和瓜果/花卉兩種工作模式。

工作模式

蔬菜模式

燈板亮暖光、紅光、遠(yuǎn)紅外、藍(lán)光四種色光，以下為燈板的光譜圖和功率測(cè)試。

瓜果/花卉模式

燈板亮暖光、紅光、遠(yuǎn)紅外三種色光，以下為燈板的光譜圖和功率測(cè)試。

I/O 口介紹

12V：12V 供電

PON：PWM 輸入1

RON：PWM 輸入2

GND：參考地

通過測(cè)試只有在另一路工作時(shí)藍(lán)光才能調(diào)節(jié)，使用時(shí)需要注意。其他兩路 PWM 的燈串替換此款燈板。

7、加濕

加濕功能采用一路繼電器控制一個(gè) 5V 加濕模塊實(shí)現(xiàn)。芯片設(shè)計(jì)工作頻率為 108KHz。芯片預(yù)留了水位監(jiān)測(cè)控制腳（8 腳），可實(shí)現(xiàn)枯水?dāng)嚯?，以保護(hù)霧化片不會(huì)因?yàn)槿彼蔁?/p>

加濕傳感器接線原理圖

I/O 口介紹

紅線：5V

黑線：GND

8、加溫

植物溫度控制可以采用一路繼電器控制一個(gè) 75W 遠(yuǎn)紅外加熱燈實(shí)現(xiàn)。具有熱效率高、發(fā)熱效果好、遇水防爆、導(dǎo)熱散熱強(qiáng)、潮濕環(huán)境可用等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)需求可以添加散熱風(fēng)扇。

（可選）散熱風(fēng)扇

本教程沿用普通植物生長(zhǎng)機(jī)的 DC 12V 0.18A 的風(fēng)扇。通過一個(gè) AC220V-DC12V 的變壓器與加熱燈并聯(lián)，一同被繼電器控制。

9、通風(fēng)

通風(fēng)功能通過一路繼電器控制兩個(gè) 6CM 12V 0.5A 大風(fēng)量風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)。通風(fēng)功能可以讓溫室的溫濕度降低，并有助于植物的授粉，讓環(huán)境與外界進(jìn)行氣體交換。

10、水箱加水功能

水箱加水功能，則是一路繼電器控制一個(gè) 12V 水泵實(shí)現(xiàn)?？蓮钠渌鼗蛩蛩涔┧部筛鶕?jù)具體情況把水泵換成12V 自來水閥來控制。

功率：24 W

流量：5L/min

進(jìn)水壓力：0.48 MPa

11、澆水功能

澆水功能通過一路繼電器控制兩個(gè) 12V 直流隔膜泵實(shí)現(xiàn)，把水箱里的水抽向植物土壤達(dá)到澆水的目的。

12、繼電器

一般情況下，我們的控制器不能直接控制比其電壓高的電路，那么要想控制其他供電網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備，使用繼電器無疑是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

這里我們選用兩個(gè)一路繼電器和一個(gè)四路繼電器，控制加濕、加溫、水箱加水、通風(fēng)、澆水功能。

一路繼電器

四路繼電器

繼電器管腳

13、普通植物生長(zhǎng)機(jī)選型

我們需要找一個(gè)結(jié)構(gòu)比較合適的植物生長(zhǎng)機(jī)進(jìn)行改造。以下這款土培方式的植物生長(zhǎng)機(jī)就比較合適，有雙模式燈板和大容量的土盆，更易于改裝。

拆機(jī)前功能

14、整機(jī)供電

整機(jī)有 AC220V、DC 12 V、DC 5V、DC 3.3V 四種供電網(wǎng)絡(luò)。

AC 220V

AC 220V 我們直接接在 AC220V 50Hz 市電上。

DC 12 V

DC12V 主要是通過一個(gè) S-120-12 開關(guān)電源接在市電 AC 220V 上獲得。

12V 散熱風(fēng)扇因?yàn)樾枰c加熱燈聯(lián)動(dòng)，與加熱燈相同的邏輯啟動(dòng)，為了節(jié)省 IO 接口，我們通過一個(gè)220V 轉(zhuǎn) 12V AC-DC 降壓模塊輸出是 12V400mA 的隔離開關(guān)電源模塊并聯(lián)在加熱燈的兩端為散熱風(fēng)扇供電。

DC 5V

DC 5V 供電網(wǎng)絡(luò)主要用于繼電器供電、超聲波加濕器供電另降為 3.3V 為控制板和所有傳感器供電。

模塊參數(shù)

1：工作電壓：DC 9V--36V；

2：輸出電壓：5.2V/5A/25W

3：輸出能力：

9~24V輸入：輸出5.2V/6A/30W

24~32V輸入：輸出5.2V/5A/25W

32~36V輸入：輸出5.2V/3.5A/18W

DC 3.3V

DC 3.3V：通過涂鴉三明治直流供電電源板獲得，該電源開發(fā)板具有 DC 12V、DC 5V 兩個(gè)輸入接口。

在 DC 12V 輸入時(shí)，兩個(gè) SY8012B 芯片同時(shí)工作可為其他開發(fā)板部件提供 DC 12V、DC 5V、DC 3.3V。

在 DC 5V 輸入時(shí)，一個(gè) SY8012B 工作，為其他開發(fā)板部件提供 DC 5V、DC 3.3V。

15、亞克力溫室罩設(shè)計(jì)

亞克力罩 autoCAD 等常用單位建模軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后生成工廠可加工的文件。

需要注意以下設(shè)計(jì)點(diǎn)：

基礎(chǔ)花盆尺寸

各元件的尺寸和位置規(guī)劃

各元件需要的固定孔位

走線開孔

本教程設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)單的亞克力溫室罩，供您參考，您可以根據(jù)需求改進(jìn)或者重新設(shè)計(jì)。點(diǎn)擊【閱讀原文】下載激光雕刻 2D 圖紙 ZIP 文件。

三、整機(jī)搭建

1、整體物料準(zhǔn)備

物料包含涂鴉三明治直流供電電源板、自制涂鴉三明治 Wi-Fi控制板、涂鴉 USB 轉(zhuǎn)UART串口等，您可以根據(jù)自己的需求做適當(dāng)調(diào)整。

2、組裝亞克力

找工廠按照事先畫好的亞克力模型切割完外殼零件以后，按照?qǐng)D紙將外殼使用亞克力澆水組裝起來。

3、接線示意圖

4、安裝元件安裝和接線注意事項(xiàng)

在所有的物料準(zhǔn)備好以后，我們就可以進(jìn)行元件安裝和接線了。您可以根據(jù)自己的個(gè)人喜好安裝，安裝時(shí)您需要注意以下幾點(diǎn)：

各個(gè)具體位置放置

上通風(fēng)口為進(jìn)風(fēng)口，下通風(fēng)口為出風(fēng)口

線材選擇和長(zhǎng)度截取

光照傳感器位置放置

5、加濕器裝置制作

加濕裝置制作比較靈活，這里為您分享一個(gè)制作經(jīng)驗(yàn)，您可以根據(jù)身邊的材料自由發(fā)揮。

選擇一個(gè)有內(nèi)蓋的瓶子

固定吸水棉

內(nèi)蓋鉆孔，內(nèi)蓋孔徑大小調(diào)整到可以固定吸水棒上端，在瓶?jī)?nèi)放置沙子或小石塊固定吸水棒下段。

將水位感應(yīng)線通過內(nèi)蓋孔插入瓶?jī)?nèi)

固定起霧裝置

首先，將起霧裝置按如圖所示方式放置在吸水棒上。

然后將外蓋固定上，注意不能壓太緊，壓太緊不能出霧。如果沒有類似的瓶子可以用熱熔膠固定。

6、成品展示

將所有元件安裝好以后，再用繞線管整理線束。

四、智能植物生長(zhǎng)機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)建

完成整機(jī)搭建后，還需要在 IoT 平臺(tái)上創(chuàng)建智能產(chǎn)品，創(chuàng)建產(chǎn)品后您才能獲得相關(guān)嵌入式開發(fā)包，進(jìn)行智能設(shè)備的 IoTOS 開發(fā)。該產(chǎn)品代表了智能設(shè)備在 IoT 平臺(tái)上的功能映射、包含了相關(guān)授權(quán)信息、產(chǎn)品配置等，方便植物生長(zhǎng)機(jī)與 IoT 平臺(tái)的通信。本小節(jié)步驟介紹了您在平臺(tái)上創(chuàng)建植物生長(zhǎng)機(jī)的主要步驟，詳細(xì)步驟請(qǐng)參考選品類創(chuàng)建產(chǎn)品。

進(jìn)入 涂鴉智能 IoT 平臺(tái)，點(diǎn)擊創(chuàng)建產(chǎn)品。

選擇小家電 > 寵物 > 植物生長(zhǎng)機(jī)。

選擇自定義方案，輸入產(chǎn)品名稱，選擇通訊協(xié)議為Wi-Fi+藍(lán)牙，點(diǎn)擊創(chuàng)建產(chǎn)品。

添加標(biāo)準(zhǔn)功能，選擇“開關(guān)”、“水泵開關(guān)”、“當(dāng)前溫度”、“當(dāng)前濕度”、“倒計(jì)時(shí)”、“倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間”、“故障告警”，功能點(diǎn)名稱、枚舉值等可自行編輯修改。

（可選）要實(shí)現(xiàn)所有的設(shè)備功能，還需要根據(jù)功能需求自行創(chuàng)建額外的 DP 功能點(diǎn)。點(diǎn)擊添加功能按鈕，編輯功能點(diǎn)名稱、標(biāo)識(shí)名，勾選數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)傳輸類型即可完成功能點(diǎn)創(chuàng)建。

添加最大溫度、最小溫度、最大濕度、最小濕度四個(gè) DP 點(diǎn)，用于設(shè)置植物生長(zhǎng)機(jī)的溫濕度控制區(qū)間。

添加水箱水量，數(shù)值型只上報(bào)類 DP 點(diǎn)，用于上報(bào)水箱內(nèi)水量的剩余情況。

添加燈光顏色，枚舉型 DP 點(diǎn)，用于控制補(bǔ)光燈顏色。

添加自動(dòng)補(bǔ)光，布爾型 DP 點(diǎn)，用于控制設(shè)備切換手動(dòng)定時(shí)補(bǔ)光模式和自動(dòng)補(bǔ)光模式。

設(shè)定完功能點(diǎn)后，下一步點(diǎn)擊設(shè)備面板，選擇 App 的面板樣式。推薦選擇開發(fā)調(diào)試面板，比較直觀，且可以開到 dp 數(shù)據(jù)包的接收和發(fā)送，方便開發(fā)階段調(diào)試使用。

至此，產(chǎn)品的創(chuàng)建基本完成，可以正式開始嵌入式軟件部分的開發(fā)。

五、嵌入式開發(fā)

嵌入式代碼基于 BK7231 平臺(tái),使用涂鴉通用 Wi-Fi SDK 進(jìn)行 SOC 開發(fā)，具體環(huán)境可以拉取涂鴉 Git 庫(kù)上的 Demo 例程或者直接下載已經(jīng)包含了 SDK 環(huán)境的 Demo 例程。

Git 庫(kù)地址：github.com/tuya/tuya-iotos-embeded-sdk-wifi-ble-bk7231t

本 Demo 完整源代碼例程: 可點(diǎn)擊 ：developer.tuya.com/cn/demo/smart-planter?_source=24c6e6d36d0b4e18201ecf4a10697dbb

六、Demo展示

完成開發(fā)調(diào)試后，一款包含自動(dòng)手機(jī) App 遠(yuǎn)程遙控和視頻監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)溫濕度、光照、土壤濕度、水箱水位、自動(dòng)補(bǔ)光、加濕、加溫、通風(fēng)、水箱加水、澆水的智能植物生長(zhǎng)機(jī)即完成制作。

至此，恭喜您完成了一款智能植物生長(zhǎng)機(jī)的原型開發(fā)?；谕盔f IoT 平臺(tái)，您可以更加方便的搭建更多智能產(chǎn)品原型，加速智能產(chǎn)品的開發(fā)流程。

編輯：jq