基于STM32和树莓派智能灌溉系统的设计与实现.pdf

基于STM32和树莓派智能灌溉系统的设计与实现 智能灌溉系统是一个基于STM32和树莓派的智能系统，旨在解决何时浇水、浇多少水、如何养护而避免绿植枯萎死亡等问题。该系统选用土壤干湿度传感器配合监测环境的变化，通过自动拍照功能和智能识别算法，实时根据特征点进行识别工作，输出绿植的具体品种，并将品种数据传入STM32单片机，以土壤干湿度传感器的监测数据为辅，智能判断是否需要浇水，如果需要浇水，应该浇多少水。 系统的整体设计思路是：由高清摄像头实现自动拍照功能，并根据已训练完成的智能识别算法，实时根据特征点进行识别工作。同时输出绿植的具体品种，将品种数据传入STM32单片机。由STM32单片机调用专属该绿植品种的灌溉方案，并以土壤干湿度传感器的监测数据为辅，智能判断是否需要浇水，如果需要浇水，应该浇多少水。该过程无需用户干预，真正做到了智能化。 系统总体框架图如图3、图4所示。基于STM32和树莓派智能灌溉系统的设计与实现蓝宇，黄中舟，朱彦博，陈品（广州软件学院网络技术系，广东广州510990） 智能灌溉系统的设计主要目的是解决何时浇水、浇多少水、如何养护而避免绿植枯萎死亡等问题。该系统选用土壤干湿度传感器配合监测环境的变化，通过自动拍照功能和智能识别算法，实时根据特征点进行识别工作，输出绿植的具体品种，并将品种数据传入STM32单片机，以土壤干湿度传感器的监测数据为辅，智能判断是否需要浇水，如果需要浇水，应该浇多少水。 系统总体框架图如图3、图4所示。该系统由STM32单片机、土壤干湿度传感器、树莓派、串口蓝牙模块、LED发光二极管、水泵等部件组成。整体配件可实现独立使用，也可配合相应的手机APP远程使用，实现真正意义上的无线灌溉功能。 系统的特征集合了自动控制的特点与目标检测的特性，并使用YOLO算法（主要是通过图像识别，可实现判断出植物类型）智能判断植物所需水量。在土壤干湿度传感器的电信号支持下，可将土壤干湿度的数据传递给单片机，单片机通过对输入信号的识别从而触发内部程序，并且向水泵输入控制信号，从而达到控制水泵的开关、实现自动灌溉的目的。 通过此设备能够实现帮助用户进行科学种植与智能节水的功能。关键词：STM32；树莓派；智能灌溉系统；无线灌溉；智能识别；YOLO算法中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2021）07-0114-04DOI：10.16667/j.issn.2095-1302.2021.07.033 硬件设计 单片机由STM32单片机、四角按键、DC 5 V的电源座、ADC0832模数转换芯片、LED1602液晶显示屏、DC 5 V水泵等部件组成。 LED1602液晶显示屏主要用于显示当前的土壤干湿度值、自动浇水湿度值以及关闭水泵阀门的湿度值。LED显示屏的显示容量为16×2个字符，工作电压为4.5 ～ 5.5 V，工作电流为2.0 mA（5.0 V），字符尺寸为2.95 mm×4.35 mm（W×H）。 单片机本文采用STM32F101R6单片机，其工作频率最高为72 MHz，1.25 DMIPS/MHz，电压为2.5 ～ 6 V，存储器为32 KB的FLASH存储器，主要在系统中担任处理由土壤湿度传感器传回来的电信号，并通过放大信号从而判断是否对水泵传出电信号。 ADC0832模数转换芯片是一种8位分辨率A/D转换芯片，主要将模拟信号转换成数字信号。 系统的设计考虑了市场调研和社会分析的结果，结合了智能处理和应用的技术，旨在解决家庭式自动灌溉系统的特点，开发一种智能检测种植物类型并提供科学提示及灌溉方案的系统。该系统可以帮助用户进行科学种植与智能节水的功能，并具有自动控制的特点与目标检测的特性。