【单片机项目/作品】制作一个监测环境的仪器

制作一个监测环境的仪器

  1. 作品简介

  2. 硬件部分

  3. 外观设计部分

  4. 软件程序设计

  5. 改进方案

  6. 结语

作品简介

设计这个仪器可以用来监测环境的光照、温度、湿度,用一个OLED屏幕来显示这些数值,让我们能够了解当前环境。我们在监测环境光照、温湿度等功能的前提下与浇水的滴灌技术结合在一起,将这个环境检测仪的功能与种植结合在一起。
它能够插在植物旁边的土壤中,监测当前环境中的光照强度、温湿度,并同时进行滴灌。

以下是这个环境检测仪的一些优点:

1、在滴灌技术的支持下,我们能够进行到一个节水的功能;
2、同时,我们在观察到当前环境如果不适合植物生长的情况下,我们便可以采取一些保护植物的措施;
3、将各个功能给结合到一起,制作成一个仪器,它便携、成本低、适用于广大群体。

以下是该作品的实物照片(做的比较,别嫌弃勒~~~)

在这里插入图片描述

(PS:我们用了水阀来调节水流的流速,各位在设计储水箱的时候,要设计好储水箱的尺寸,一定要反复测试储水箱的防水性,防止后期漏水导致电路损坏!)
(在设计水阀和注水孔时,可以尽可能把注水孔放高一点,把塞水阀的孔放低点,尽可能让储水箱的储水量增大)
(在设计注水孔时,可以尽可能将空洞设计的小一点,后期用漏斗谨慎加水;注水孔太大,水会从孔中溢出;用漏斗谨慎加水,防止水流从其他面渗入盒子中破坏电路!)

硬件部分

关于实现功能的元器件,我们选择以下元器件:OLED屏幕、LED、光敏传感器、温湿度传感器、STM32F103C8T6最小系统板
OLED:负责显示初始化动画和显示光敏传感器和温湿度传感器所采集的数据;
LED:负责配合OLED进行初始化动画显示;
光敏传感器:负责将光信号转化成电信号,将数据发送给单片机;
温湿度传感器:将采集到的温湿度的物理数值发送给单片机;
(以下商品图片均来源于网络)

OLED:
我们采用的一块四针脚的双色OLED屏幕,GND接地线,VCC接3v3,SCL和SDA分别接两根芯片上的信号脚。
(SCL和SDA在STM32最小系统板需要接入具有I2C的引脚,详情可以查看STM32的引脚功能表)

在这里插入图片描述


光敏传感器:
在这里插入图片描述
我们采用的是四针脚的光敏传感器,分别接AO(信号线),GND(地线),VCC(3v3线)线,DO脚空接。


温湿度传感器:
在这里插入图片描述
温湿度传感器,我们采用的是三针脚的,S脚用于接GPIO脚,“-”用于接地线,另外一个“+”用于接3v3引脚(有一些“+”脚并没有标出,需要查找商品资料,查阅该传感器的对应引脚)。
(在接温湿度引脚时应当随时观察温湿度传感器的温度,以免温度过高烧坏元器件。此情况有可能是传感器与芯片的引脚接错了,需要调整正确引脚接入)

外观设计部分

在外观设计的方面,我们采用使用lasermaker这个软件对作品的各个平面进行绘制,并采用激光切割技术将外壳的各个平面给切下来。
以下是我们的激光切割平面设计图:
在这里插入图片描述
以下是我们的设计原图:
在这里插入图片描述

软件程序设计

(先挖个小坑,本章讲解软件设计的流程,后续有时间条件的情况下将代码部分整合发出来)
以下是我们环境检测仪的程序设计流程图,大家可以参考以下:
在这里插入图片描述

改进方案

以下个人推荐的一些作品改进的方案;

方案一:可将光敏传感器的AD值利用公式转化为光照强度值;

可以将DSP库引入到文件中,利用一些数学公式将光敏传感器的AD值转化成光照强度值(Lux)。


设光敏电阻的阻值为X,引脚电压为Y,AD值为Z;
联立公式:
1、Y/1500=5/(X+2500)
2、Y/Z=3.3/4096
联立可解得公式:X=10240000/(1.1Z)-2500

设光照强度值为f(X);
则公式为f(X)=(4e+0.4)*X^(-0.6021)
将该公式运用在程序中,即可算出光照强度值。


详细过程可以查询下方其他博主的原文
原文链接:https://blog.csdn.net/geek_monkey/article/details/116280622

方案二:可增加蜂鸣器,增加一个蜂鸣报警提醒的功能;

以下是蜂鸣器方案的程序流程,大家可以参考以下:
在这里插入图片描述
(可自行设置各个值的阈值,这样就可以实现当光照强度或者温度或者湿度在不适于植物生长时,及时发出报警音,以提醒人们关注当前环境,做足保护植物的措施)

方案三:自动化控制滴灌系统。

可以将手动调节的水阀换成用电路控制的水泵,以达到自动控制滴灌,浇水的功能,更能达到节约水源的目的!
(以下图片来源于网络!)
在这里插入图片描述

结语

该环境检测仪只是一个比较简单的小小作品,无法与其他大佬比较,希望各位大佬可以多多提一些小建议(本人仅是单片机小白一枚);本人文章的词藻并不华丽,大家多多包涵。
若有其他写的不好或者写的不对或者需要改正的地方,麻烦打在评论区,在此感谢大家的批评指正,还请各位海涵!

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