一种基于Android平台的智能花盆设计

引 言

随着社会的发展，室内花草种植越来越受到人们的喜爱。智能植物养护装置作为智能家居的一部分，已成为备受喜爱的新型家居商品之一。但是现有技术大多停留在对花盆自动补水阶段，功能单一，不能自动补光，也无法获取植物当前的生长状态。

本设计通过蓝牙装置实现与手机客户端的通信，用户可在移动终端自主选择智能养护系统。此系统解决了用户因忙碌无法照看栽种植物带来的不便，可广范应用于家居生活中。

1 系统结构及功能设计

该装置由花盆容体、控制系统、Android 端、供水装置、温湿度传感器及光强传感器组成，其结构如图 1 所示。花盆容体底部装有托盘，托盘与底盘通过法兰联轴器连接。当光强传感器检测到的光照强度大于用户设定值时，控制系统中的电机模块驱动底盘旋转，底盘带动整个花盆旋转，使植物能够均匀接受光照，确保植物充分地进行光合作用。埋在土壤中的湿度传感器检测湿度小于用户设定值时，水泵继电器闭合，启动水泵浇水。此外，通过蓝牙模块实现花盆本体与上位机 Android 端 APP 的通信，可将单片机监测到的温度、湿度、光照信息实时发送到手机客户端，方便用户掌握植物生长状况。此外，APP 还具有拍照识别功能，通过花、果、叶等特征部位图片，快速识别植物花卉，获取植物百科信息， 包括植物的名称、介绍、相关诗词、价值功用、花语寓意、分布地区、养护技术、表型特征及花开时节等信息，增加养护植物的趣味性。

2 软硬件设计及功能实现

整体功能模块包括上位机模块、下位机模块，上位机即手机端，下位机为花盆端。整体控制方案如图 2 所示。

图1 系统结构图

2.1 硬件模块设计

智能花盆的下位机核心为单片机 STC89C52， 可读取DS18B20 温度传感器、BH1750FVI 数字环境光传感器及土壤湿度传感器数据，其还与电机、水泵继电器相连，可自动根据温湿度、光照、土壤湿度的数据做出加水、调整角度旋转等动作。

通过手机 APP 可实时查看智能花盆绿植的生长状态。每次获得传感器数据后，回传上位机并显示在 APP上。手机客户端和智能花盆通过蓝牙连接，智能花盆硬件部分主要由单片机、电源模块、电机和传感器模块等组成。

2.2 温度检测模块

DS18B20 温度传感器是一款温度复合传感器，采用单总线的接口方式与微处理器连接，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通信。

2.3 湿度检测模块

湿度检测模块采用 YL-69 湿度传感器，其数字量输出可直接与单片机相连，通过单片机检测高低电平来检测土壤湿度，当土壤湿度低于设定湿度时，自动浇水。

2.4 光强检测模块

采用GY-30 数字光照传感器实时检测环境光照强度，调节灵敏度电位器改变光强阈值。采用I2C 通信，供电电压范围为 3 ～ 5 V， 光照度范围为 0 ～ 65 535 Lx， 传感器内置16 b A/D 转换器。

2.5 电机驱动模块

采用 ULN2003芯片驱动 12V五线四相步进电机，驱动电路利用继电器控制交流电机带动托盘转动，电机转动由光照强度决定。当光照强度大于设定阈值时，单片机控制继电器常闭触点接通，交流电机通电带动托盘旋转 ；光强较弱时， 电机停止转动。

2.6 电源模块

电源由 8 节 1.5 V 电池或通过 220 V 的 AC/DC 适配器转化为 12 V 的交流电源组成，通过电源模块将 12 V 电源转化为3.3 V 和 5 V 电源给各检测模块供电。

3 软件模块设计

用户在手机端 APP 的主界面上可通过图片识别或文字搜索植物。当选用图像识别时，调用阿里云中存放植物图象识别资源的API 接口，通过花、果、叶等特征部位图片，快速识别植物花卉，增加养护植物的趣味性 ；选择文字搜索时，利用网络爬虫爬取植物百科网站上的信息，并将提取的相关信息显示在手机上。

手机端与花盆本体连接成功后，手机端可接收由设备提供的花草数据及对智能花盆控制的各种操作。程序流程如图 3 所示。

4 结 语

本文设计了一款自动浇水补光的可旋转式智能花盆，具

备APP 实时监控与控制的优点，解决了现有花盆结构简单、功能单一及无法实时了解植物生长状态的问题。蓝牙通信仍然存在位置的局限性，因此还需要在这一领域继续探索，使产品更加成熟完善。