模块化智能园圃设计

　　引言

　　自从改革后的40多年以来，人民生活水平跟随着会迅速发展、生活逐渐归于城市化。购买楼房居住成为了人们首要的选择，生活质量虽然在提升，但自然环境的那一份绿意却离我们越来越远。阳台成为了人们大展手脚培养绿色植物的唯一区域。但是传统的花盆土培种植存在不卫生、难清理、美观性低等问题，而且现代城市中繁忙的生活繁重的工作，让大部分人无暇关照阳台上的绿植。且由于前几年蔬果农药频频曝出问题，人们对有机蔬菜的需求直线上升，越来越多的人们渴望吃到新鲜的有机蔬果。

　　为解决传统花盆土培种植的不卫生、不美观，人们养护植物时间少以及有机果蔬的需求的问题，我们为此建立这个项目，以设计出一款智能、美观、省心、卫生的智能园圃。帮助现代的城市居民实现自己“家庭菜园”的梦想。本设计的创新之处是将单片机技术与手机互联网结合起来，并使用清洁能源太阳能进行供电，对温度、湿度和光照进行远程或者自动管理，并自动浇水、添加营养液，而且可以实现太阳能供电并通过手机App允许使用者进行监看和管理。

　　植物养护研究

　　湿度、光照、温度、养分这四项生长因子在植物生长发育过程当中具有重要的作用。

　　湿度：自然界中的几乎全部生物都离不开水，对于植物来说，水是光合作用的原料之一，是光合作用的重要角色，其次水是维持着植物细胞的渗透压，植物吸收充足水分后茎叶生长旺盛，而植物处于缺水状态时就会阻碍其生长，光合作用受限制，有机物趋于水解，导致植物无法正常生长。

　　光照：植物的新陈代谢主要途径是通过光合作用完成的，光合作用为植物细胞生长提供物质积累，蓝紫光和红光是植物主要光郭子杰　马佳聪　倪茗瑄

　　（沈阳理工大学　辽宁沈阳　110000）

　　基金项目：2018年辽宁省大学生创新创业训练计划项目。

　　项目名称：《模块化智能家庭园圃设计》，项目编号：201810144038。

　　合作用需求，将空气中的二氧化碳固定成稳定的有机物，并将氧气氧化出来。

　　温度：合适的温度是植物健康生长的前提，植物细胞内的各种酶只有在合适的温度下才能具有较高的活性。正是因为植物细胞内的酶的种类才决定了这种植物适宜哪种温度。

　　养分：植物的生长离不开氮磷钾钙镁硫等多种元素，比如光合作用的主要承担者——叶绿素，在它的卟啉环的中间有一个镁原子，所以镁元素是光合作用的必要元素。

　　系统构图和设计思路

　　我的设计思路是设计一款全自动智能园圃系统，它的运行原理是通过单片机控制运行，从而将自动浇水、自动施肥和辅助补光等功能进行实现。园圃主体、主控模块、显示模块、驱动模块、终端设备等是构成这个系统的主体模块，系统设计示意图如1所示。

　　继电器等硬件器材由主控模块Arduino Uno单片机核心控制进行驱动，C语言编程控制Arduino Uno单片机。通过对园圃进行检测收集数据、浇水、补光、施肥等自动化功能会通过单片机发出信号控制驱动装置等硬件设备来实现，经过处理的数据通过Arduino Uno单片机的I/O端口输出会显示到LCD上。

　　单片机内的中断服务程序判断植物过剩或者缺失状态，由单片器来决定是否进行规定的自助功能，如不需要则继续循环检测。

　　模块化概念

　　本设计共有三种模块：中央控制模块（底座）、营养储备模块、植物舱模块。

　　中央控制模块：负责控制所有植物舱模块的活动并为植物舱提供电源，如：供水、光照、发热、营养供给。并且内置蓝牙芯片和芯片及天线，用于与家庭互联网及手机终端相连、允许用户实时查看植物状态。

　　营养储备模块：内有水箱和营养液箱，是植物舱资源的供给者。

　　植物舱模块：是植物基质安放的模块，内有电子湿度计、电子光照强度计、电子温度计、EC探头、日光LED组、两组电子泵、电热丝、单片机。