關鍵詞：STM32F407ZGT6，控制系統，微生態

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1引言 2系統總體框架設計 3自動灌溉系統 4 太陽能自動追光系統

5 魚缸自動定時換水系統

6 結語

1. 引言

以STM32F407ZGT6單片機為核心控制器設計了一種微型生態花園控制系統，將傳感器技術、WiFi技術、攝像頭技術、自動追光技術、μC/OS-Ⅲ實時操作系統結合起來，實現對花園環境以及動植物情況的實時監控和及時控制，并具有環境溫度、環境濕度、土壤濕度、光照強度監控，魚缸自動換水、增氧以及寵物自動喂養等功能。

2.系統總體框架設計

微型生態花園控制系統基于現實背景[4]設計，STM32F407ZGT6單片機為核心控制器，通過μC/OS-Ⅲ實時操作系統和TFT-LCD主控顯示屏設計出便捷友好的用戶界面，實時顯示環境參數信息。系統采用成熟的物聯網技術進行通信連接，用戶可以通過機智云和手機App連接，實現云端傳輸數據功能。

硬件是控制系統的基礎和核心，因為其不僅直接影響到系統的穩定性、準確性、快速性及能耗等，還在一定程度上決定了系統的上限。總之，系統硬件的設計是非常關鍵的部分。

微生態花園控制系統的硬件主要以STM32F407ZGT6單片機為控制核心板，搭載TFT-LCD觸摸顯示屏、OV5640-720P高清攝像頭、WiFi模組等。其中DHT11溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器組成檢測功能模塊，用來檢測微生態花園的溫濕度和土壤濕度等環境參數。

3.自動灌溉系統

自動化灌溉系統首先為自動化灌溉區域規劃做準備。由于自動灌溉系統的工作原理，一組路徑在同一時間只能以一個頻率自動灌溉，因此采取以下措施區分灌區的草種習性。

例如，多年生鐵線蓮、月季之類，不耐澇、不耐高溫的可以劃分成一組，灌水的持續時間可以設置得短一些，頻率可以低一些；而藍雪花、繡球花等水生植物再分一組，灌水的持續時間設置得更長更頻繁；對于耐旱、耐高溫的沙漠玫瑰、仙人掌等植物來說，它們對水分的需求并不是很大，分為另一組，灌水的持續時間可以設置得更短一些。

系統工作中，當土壤含水量低于一定閾值時(該閾值可通過可變電阻進行調節)指示燈就會亮起，從而檢測到該區域內土壤濕度低于當前植物所適宜的濕度，單片機即可控制繼電器操作小水泵進行灌溉。

4. 太陽能自動追光系統

太陽能是一種清潔的綠色能源，也是最豐富的可再生能源，是未來理想的綠色新能源，因此采用光伏發電技術將太陽能轉化為電能，用于實現系統運行的續航并節約能源。太陽能自動追光系統主要由2個步進電機以及驅動器、4個光敏電阻、1個主控芯片、1塊太陽能板構成，具體系統框架如圖2所示。

系統總體設計框架 01

02 系統框架

太陽能板的方向控制能夠實現360°追光，它的4個方向分別放置4個光敏電阻，然后通過判斷對向的兩個電阻的大小控制步進電機應該往哪個方向進行轉動。為了實現通過讀取光敏電阻的阻值控制太陽能板方向，這里采用串聯分壓的方式，如圖3所示。

串聯分壓電路 03

ADC接單片機引腳，原理就是串聯分壓，當外界光發生變化的時候，光敏電阻的阻值發生變化，ADC讀取的就是光敏電阻分壓的數值。因為兩個光敏電阻的阻值是一樣的，那么R1和R2在光照一樣的環境下，ADC引腳所讀取到的電壓值應該是3.3/2=1.65 V，也就是說，當ADC所讀取到的電壓值在1.55～1.75 V (誤差±0.1 V)時，兩個光敏電阻所接收的光強是一樣的。

5. 魚缸自動定時換水系統

魚缸主要由自動定時換水系統、自動定時供氧系統、自動定時喂食系統三部分構成，該設計可以幫助出差在外的用戶照顧魚缸里的魚類，減少用戶的擔憂。

魚缸智能化系統

自動定時換水

自動定時供氧

自動定時喂食

6. 小結

本文所述控制系統通過智能控制及物聯網嵌入式技術，實現了對陽臺微生態花園的智能化控制。在設計過程中，除了常規的溫濕度調節、追光系統、寵物屋和魚缸控制等智能操作外，還能通過改變終端傳感器應用節點，分層分級管理獲取空間參數，實現更多的智能控制功能。

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