嵌入式智能花盆的设计和实现.doc

分类号：TN929

密 级： 公 开

毕业设计

题 目：
嵌入式智能花盆

设计和实现
系 别：
物理系
专业年级：
电子信息工程
姓 名：

学 号：

指导老师：

06月02日

原 创 性 声 明

本人郑重申明：本人所呈交毕业论文，是在指导老师指导下独立进行研究所取得结果。毕业论文中凡引用她人已经发表或未发表结果、数据、见解等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用内容外，不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过科研结果。对本文研究结果做出关键贡献个人和集体，均已在文中以明确方法标明。
本申明法律责任由本人负担。

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论文作者署名： 日 期：
指导老师署名： 日 期：

摘 要
伴伴随社会经济快速发展,大家对生活质量要求日益增高,在家中养花成为一个时尚，但因为工作较忙，买了盆栽后，却没时间照料盆栽现象也随之越来越多，针对这一情况我进行了深入分析，并展开了我毕业设计。
本课题设计了一款基于嵌入式STM32微控制器控制智能花盆，本课题采取STM32F103RCT6作为主控，融合土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器来实时检测土壤湿度、环境温度和光照，经过操纵舵机、灯珠、风机、语音模块等实现自动浇水、补充光照、降温、播放歌曲等功效，并加入LCD触摸屏，实时显示土壤湿度，环境温度和光照强度等环境条件，用户可经过触摸屏对温度湿度光照上下限值进行设定，对是否显示报警信息进行设定，还可经过触摸屏对语音模块进行音量加减操作，加入红外遥控，使用户能够在较远地方来操控我们智能花盆，红外遥控器能够对智能花盆音乐播放和实时日期进行设定。
伴随智能花盆逐步走入千家万户，将极大方便大家照料盆栽，同时也必将产生更多对智能花盆功效方面要求，所以本课题研究含有深远意义。
关键词：STM32微控制器；土壤湿度传感器；温度传感器；光照传感器

Abstract
With the rapid socio-economic development, people's quality of life increasingly higher demands at home gardening has become a trend, but more busy, buy a pot, the pot but no time to take care of the phenomenon also will be more more for the situation I was in-depth analysis, and started my graduation.
This paper designed a flowerpot based on intelligent embedded STM32 microcontroller control, this paper uses STM32F103RCT6 as the master, the integration of soil moisture sensors, temperature sensors, light sensors to real-time detection of soil humidity, ambient temperature and light, by manipulating steering gear, lamp beads, fans, voice module for automatic watering, supplementary lighting, cooling, play songs and other functions, and join the LCD touch-screen, real-time display of the soil humidity, ambient temperature and light intensity and other environmental conditions, the user can touch screen temperature and humidity illumination set upper and lower limits of the alarm information is displayed set, but also through the touch screen volume addition and subtraction operations on the voice module, adding infrared remote control that allows users to manipulate us in distant places intelligent flowerpot, infrared remote control can be smart flowerpot music player and real-time date can be set.
As smart flowerpot gradually into millions of households, will greatly facilitate the people to take care of potted plants, but also will produce smart pots require more functionality, so the research of this subject has far-reaching significance.
KeyWords: STM32 microcontroller; Soil humidity sensor; The temperature sensor; Light sensor

目 录
第1章 绪 论 - 1 -
1.1 课题起源及研究意义 - 1 -
1.2 中国外发展情况及研究背景 - 1 -
1.3 课题研究目标和内容 - 1 -
第2章 系统设计及要求 - 3 -
2.1 系统基础功效 - 3 -
2.2 系统体系构架 - 3 -
2.3 方案设计和论证 - 4 -
2.3.1 控制器部分方案论证 - 4 -
2.3.2 显示及设定部分方案论证 - 4 -
2.3.3 电源部分方案论证 - 4 -
2.3.4 检测部分方案论证 - 5 -
2.3.5 控制部分方案论证 - 5 -
2.4 最终方案 - 6 -
第3章 硬件电路 - 7 -
3.1 电路组成框图 - 7 -
3.2 电路各模块介绍 - 7 -
3.2.1 DS18B20温度传感器 - 7 -
3.2.2 土壤湿度传感器 - 8 -
3.2.3 BH1750FVI光照传感器 - 8 -
3.2.4 继电器和轴流风机 - 8 -
3.2.5 辉盛9g舵机 - 9 -
3.2.6 TFTLCD显示器触摸屏 - 9 -
3.2.7 BY8001-16P语音模块 - 9 -
3.2.8 STM32F103RCT6主控制器 - 10 -
3.2.9 18650锂电池电源供电部分 - 11 -
第4章 软件设计 - 13 -
4.1 系统功效模块及主程序步骤图 - 13 -
4.2 μC/OS-II任务设计 - 14 -
4.2.1 LCD显示任务 - 14 -
4.2.2 控制任务 - 14 -
4.2.3 语音模块控制任务 - 14 -
4.2.4 传感器检测任务 - 14 -
4.2.5 触摸屏任务 - 14 -
第5章 系统组装和调试 - 17 -
5.1 模块测试 - 17 -
5.2 硬件调试 - 17 -
5.3 软件调试 - 18 -
5.4 综合调试结果 - 19 -
第6章 结论 - 21 -
参考文件 - 23 -
致 谢 - 25 -

第1章 绪 论
1.1 课题起源及研究意义
伴伴随社会经济快速发展,很多人想要去照料盆栽却没有多出时间。而周围环境改变会影响到植物正常发育，尤其是温湿度、光照强度等原因。比如太阳光照过于强烈、室外温度过于高、土壤湿度过于干燥等原因全部会影响盆栽生长，甚至是造成盆栽死亡。所以,使植物种植简单化是大多数家庭所期望[1]。针对这一现实状况，我选择了这一课题，嵌入式智能花盆设计和实现。
1.2 中国外发展情况及研究背景
嵌入式智能花盆是利用传感技术组装新型盆栽，关键是使用多种传感器技术，实时检测植物生长周围环境情况，并实现自动盆栽浇水、提醒主人等人性化功效。早在多年前布鲁内尔大学学生娜塔莉·金就已经提出这一设计，近几年国外智能花盆已经作为一个常见装饰品走进很多人生活。且价格适中，质量可靠。而中国在智能花盆这首先尚处于刚刚出现，正在发展阶段，价格偏高，限于技术和成本功效还有很多不完善[2]。
1.3 课题研究目标和内容
研究目标：经过本课题研究，设计并制作一款智能花盆，实现对温度、湿度、光强等实时监测和显示，经过触摸屏实现良好人机互动，实现自动浇水、提醒主人植物生长情况等功效[3]。
研究内容：分析目前社会对智能花盆需求，经过温度传感器、土壤湿度传感器、光照强度传感器实时采集盆栽所处环境信息，控制和使用触摸屏、舵机、轴流风机等器件，使用μC/OS-II操作系统实现嵌入式智能花盆传感器检测、信息处理、控制等任务调度[4]。

第2章 系统设计及要求
2.1 系统基础功效
(1) 检测土壤中湿度，光照强度和温度
(2) 显示土壤中湿度，光照强度和温度
(3) 控制土壤中湿度，光照强度和温度
(4) 用户可设定报警值
(5) 可提醒用户植物生长环境情况
2.2 系统体系构架
依据对系统基础功效分析和思索，我们得到了图2-1，从该图中我们能够很轻易看出，系统分为5部分，分别为检测部分、主控部分、显示及设定部分、控制部分和电源部分[5]。

用户设定湿度温度和光照报警值
实时显示湿度温度和光照

信息采集和处理
控制湿度温度和光照
检测
土壤湿度
光照强度
环境温度

系统电源

图2-1 系统体系构架

2.3 方案设计和论证
2.3.1 控制器部分方案论证
方案一：采取STC89C52RC作为主控制器，该主控是我们接触时间最长一款芯片，在大学课程中曾有过对这门课程讲解。含有价格低廉，资料丰富，使用轻易等优点，但其程序存放空间较小，运行速度不高，接口较少且功耗高。
方案二：采取STM32F103RCT6作为主控制器，该芯片是一款使用十分普遍控制器，其含有性能优良，可移植性高，接口丰富等优点。STM32F103RCT6含有256KB程序存放空间，含有丰富硬件资源。对于实现本系统功效较为适宜[6]。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.3.2 显示及设定部分方案论证
方案一：采取LCD12864用作显示采集数据，采取4X4矩阵键盘用作设定参数。LCD12864液晶模块接口模式有很多，模块内部带有简体汉字字库；能够用于显示汉字和部分简单单色内容，不过它显示内容是有限。矩阵键盘用作设定键值，能够大量降低对引脚占用，但考虑到使用矩阵键盘增加了额外开销，且占据了较大面积，影响到最终成品大小。不适适用于本系统。
方案二：采取2.8寸TFTLCD 显示器，2.8寸TFTLCD 显示器是一款常见TFTLCD 显示模块，采取高亮背光，背光亮度好功耗低，采取高质量触摸，高灵敏度高线性。因为其支持触摸功效，所以显示及设定功效全部能够由TFTLCD显示器来实现，这么便省却了按键模块对空间和资源浪费，其显示内容较多，价格廉价，资料在网上较多，易于使用，且在所用主控板上已经留出了该显示器接口，接线极其简单，对于本系统来说较为适宜[7]。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.3.3 电源部分方案论证
方案一：采取电源适配器作为电源部分，采取12伏电源适配器为本系统供电，中间经过降压模块降出3.3伏和5伏给各个模块供电。电源适配器含有价格廉价，使用方便，不需要频繁更换电源特点，不过考虑到电源适配器必需有外部供电缺点，不适合于本系统。
方案二：采取18650锂电池作为电源部分，该电池是生活中常见供电电池中一个，常见做笔记本电池换芯，充电宝电源等，其寿命可达成充放1000次以上，且价格低廉，易于使用，可充电优点，适适用于本系统[8]。

综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.3.4 检测部分方案论证
2.3.4.1 光照强度检测
方案一：采取电流型光照传感器SM2160M，该传感器含有轻易安装在多种环境，测量范围较为广泛特点，适适用于生活中多种场所,尤其适合农业大棚、城市照明。但其需要DC24伏供电电压，且价格较为昂贵。
方案二：采取光强度检测模块BH1750FVI。该传感器供电电源为3-5v，其照度范围较为广泛，该传感器内部配置有16位模数转换器，经过IIC总线直接输出检测数据，其测量之精度完全能够满足本花盆要求[8]。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.3.4.2 温湿度检测
方案一：采取DHT11温湿度传感器模块监测温湿度。该传感器含有较高抗噪能力、响应快特点。其测量之范围为湿度20%到90%度，温度0到50度，其测量范围对于本系统来说过小，且不能检测零下温度，不满足本系统要求。
方案二：采取DS18B20温度检测传感器实时检测环境温度，使用土壤湿度检测传感器实时监测土壤湿度，该传感器是常见温度传感器，其小巧灵活，占用主控引脚少，检测温度精度较高优点，其温度测量范围为负55度到正125度。对于系统要求完全能够满足。土壤湿度传感器能输出开关信号和模拟信号两种，开关信号输出条件可由模块上电位器调整，其输出模拟信号，主控制器件有12位AD装换器，转换出值足以满足系统要求[8]。
综合比较以上两个方案，最终选择方案二。
2.3.5 控制部分方案论证
2.3.5.1 光照温度湿度控制
方案一：采取白织灯作为光照控制，采取玩具电机作为温度控制，采取继电器作为湿度控制，白织灯含有亮度高优点，但其体积过大，且需220伏供电，不适适用于本系统。玩具电机含有价格廉价风力大优点，但其危险性较大，且需要对应电机驱动模块，增加了系统成本，不适适用于本系统。继电器含有控制简单优点，但其不能控制水龙头阀门大小，不适适用于本系统。
方案二：采取超高亮LED作为光照控制，采取轴流风机作为温度控制，采取舵机作为湿度控制。超高亮发光二极管成本低廉优点。轴流风机具安全，有占用面积较小，风力适中等优点，舵机含有操作简单，能够正确控制转动角度优点，适适用于本系统。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.3.5.2 语音控制
方案一：采取ISD1820语音录放模块，该模块能够进行10s语音录制和播放，其播放录制语音时含有高质量高还原优点，含有循环、点动、单遍等功效，价格低廉，但考虑到其录音时间较短，不适适用于本系统。
方案二：采取BY8001-16P语音模块。该模块能够播放常见音频格式,该模块可经过更换SD卡中歌曲进行更换语音内容。该模块内部含有3W功放，能够直接驱动喇叭完成播放。适适用于本系统，可满足系统所需全部要求。
综合比较以上两个方案，本系统选择方案二。
2.4 最终方案
经过反复方案论证和选择，本课题最终选择以下方案。
检测部分：
(1) 采取DS18B20采集温度值
(2) 采取土壤湿度检测传感器采集土中湿度值
(3) 采取光照传感器BH1750FVI采集光照值
主控部分：
采取STM32F103RCT6作为微控制器
电源部分：
采取18650锂电池作为电源供电
显示及设定部分：
采取2.8寸TFTLCD显示器模块作为系统显示及设定
控制部分：
(1) 采取超高亮LED白光灯作为光照控制部分
(2) 采取轴流风机作为温度控制部分
(3) 采取舵机作为湿度控制部分
(4) 采取BY8001语音模块播放指定音乐

第3章 硬件电路
3.1 电路组成框图
图3-1中，电路由温度传感器、土壤湿度传感器、BH1750FVI光照传感器、2.8寸触摸屏、STM32控制器、继电器、轴流风机、舵机、BY8001-16P语音模块、超高亮LED白光灯及18650锂电池电源供电电路组成[9]。

2.8寸TFTLCD显示器触摸屏
BY8001-16P语音模块

9g舵机
18650锂电池

MCU

STM32F103RCT6

DS18B20温度传感器
轴流风 机
继电器

土壤湿度传感器

BH1750FVI光照传感器
超高亮LED白光灯

图3-1 电路组成框图
3.2 电路各模块介绍
3.2.1 DS18B20温度传感器
DS18B20温度传感器是很实用一个用于温度实时检测传感器，在粮仓、电力机房等控制邻域，在汽车空调、冰箱等测温邻域全部有较为广泛使用。

DS18B20温度传感器近几年来使用较为广泛，因为其含有占用I/O接口较少，操作简单，检测温度实时且较为正确，成本较低，所以使用该传感器企业和个人较多，网络上所以有相对较为丰富资料和参考代码，极大方便了我们使用。
DS18B20电源范围较为广泛，通常5V或3V单片机全部能够驱动，通常会在数据引脚上上拉一个10K电阻，加强我们信号传输质量。在我们主控引脚模式设定时候，设定引脚模式为开漏输出便可，若是没有接入上拉电阻，在引脚设定时候则要设定为上拉输入，来确保和传感器能进行正常通讯。
3.2.2 土壤湿度传感器
土壤水分传感器适适用于土壤水分检测，土壤水分传感器已拓宽了传感领域，能提升传感器灵敏度。模块上电位器是用于调整输出开关信号阈值，经过顺时针转动和逆时针转动，调整控制湿度大小；开关信号输出能够和主控直接相连，经过引脚高低电平检测，判定土壤湿度是否超标。
该传感器能够宽范围检测土壤湿度，AO则为模拟信号输出引脚，伴随湿度提升，模拟信号输出引脚会输出一个随湿度改变电压，湿度越高它值就越大，土壤湿度传感器使用lm393芯片，工作电压为3.3伏-5伏[11]。
3.2.3 BH1750FVI光照传感器
GY-30数字光照强度检测模块，能够直接由我们主控板上3.3伏电源供电，经过IIC总线实时输出检测数据，减去了繁琐计算；且高精度测定可用于宽范围亮度照度1lx测定。
BH1750FVI光照传感器模块采取标准NXP IIC通信协议，可经过IIC协议和微控制器进行通讯[12]。该传感器模块在IIC通信两个引脚上加了两个10K上拉电阻，加强了IIC通信距离和质量。
3.2.4 继电器和轴流风机
本系统使用继电器模块为常见继电器模块，该模块上常开接口负载上限为交流250V或是直流30V；继电器模块工作电压为5伏，在模块上有黄色跳线帽，经过选择跳线帽接高接低来设置高电平或低电平触发；模块电源状态灯为绿发绿LED灯，继电器开关状态灯为红发红LED灯。
继电器输出端no为常开接口，闭合之前当为悬空，闭合以后当和com短接；com为公共接口；nc为常闭接口，闭合之前当和com短接，闭合以后当空悬。继电器模块级触发器选择结束，跨接或低短路或高短接决定低电平触发或高电平触发[13]。
本系统采取散热装置为小型轴流风机，它外观尺寸为40毫米×40毫米×10毫米，转速为4000±10%转/分钟，噪音为18分贝，工作电压为12V，工作电流为0.10A，红线正极，黑线负极，[14]。
3.2.5 辉盛9g舵机
辉盛9g舵机是一个角度伺服驱动器，适适用于需求控制角度且稳定可靠系统，多年来在遥控玩具，如四旋翼飞行器云台遥控，智能小车转向遥控等中普遍使用。
辉盛9g舵机重量为10g，力矩为1.5kg/cm，工作电压为4.2v到6.0v。红线正极，褐线负极，橙黄色线为PWM输入控制线[15]。
3.2.6 TFTLCD显示器触摸屏
该模块是一款通用TFTLCD模块，采取全新LCD模块加原厂触摸屏，质量好，该模块有以下特点：320×240分辨率；16位色（6万5千色）显示支持；采取高亮背光，背光亮度好功耗低；采取高质量触摸，高灵敏度高线性[16]。
该模块能够直接接入我们主控板，在主控板上已经留有母排排针接口，直接将显示器根据主控板上方向接入即可，在该模块配套资料中有对应STM32程序代码，方便我们移植和使用。
3.2.7 BY8001-16P语音模块
BY8001-16P语音模块是新型一款插卡式MP3音乐播放模块。使用BY8001-16P芯片。模块上装有TF卡座，可经过更换SD中歌曲来更改卡中语音播放内容，歌曲支持常见歌曲格式。该模块内部含有3W功放，能够直接驱动3W扬声器来播放语言，使用愈加简单和方便。
图3-2，是该模块引脚图：

图3-2 语音模块引脚图
图3-3，在本智能花盆系统中语言模块电路部分采取以下电路设计，微控制器经过串口通讯方法和BY8001-16P语音模块进行通讯，从而达成控制语音播放效果[17]。

图3-3 语音模块接线图
3.2.8 STM32F103RCT6主控制器
本系统采取正点原子MiniStm32开发板，MiniStm32板子拥有丰富硬件资源，板子上载有十多个外设及接口，有红外、LCD、温度、SD卡、NRF24L01模块、PS/2鼠标键盘、5V/3.3V电源输出/输入接口等丰富接口[18]。
MiniStm32开发板板载主控为Stm32f103rct6芯片，这一款芯片含有丰富资源，含有256K程序存放空间，含有丰富编程资源，对于我毕业设计来说，足以满足本系统需求[19]。
3.2.9 18650锂电池电源供电部分
本系统采取两节18650锂电池供电，当两节18650锂电池全部全部充满电时，电压约为8v左右,当电量放完时约为6v左右，将8v电压直接供给轴流风机，用两个L2596降压模块降压出3.3v和5v给对应模块供电[21]。

第4章 软件设计
4.1 系统功效模块及系统程序框图
本系统采取μC/OS-II作为操作系统。
μC/OS-II是一个实时多任务并行操作系统，它能够使智能花盆设计中各个任务独立工作，在本系统中任务共创建了5个，分别为：LCD显示、外设控制、MP3播放、传感器检测、触摸屏检测输入等任务。考虑到本系统须同时采集和处理多个任务，所以加入了μC/OS-II操作系统[22]。
软件编程思绪：先初始化智能花盆系统外接多种传感器和对主控和操作系统底层配置等，然后创建多个μC/OS-II任务，经过系统延时进行任务切换，最终深入各个任务实施对应程序[23]。
系统程序框图图4-1所表示。
开始

初始化

创建多任务

语音模块控制任务

传感器检测任务

控制任务

显示器显示任务

触摸屏任务

图4-1 系统程序框图
μC/OS-II创建任务及优先级以下所表示：
（1）LCD显示任务 优先级为7
（2）控制任务 优先级为6
（3）MP3任务 优先级为5
（4）传感器任务 优先级为4
（5）触摸屏任务 优先级为3
4.2 μC/OS-II任务设计
4.2.1 LCD显示任务
本系统支持常见图片格式，在LCD显示任务中，首先为图片显示分配内存，打开SD卡上存放图片文件夹，统计目前索引，初始化画图，然后调用图片解码函数，解码图片并显示，最终释放存放空间。
4.2.2 控制任务
图4-3所表示，在控制任务中，一直在循环实施3个任务，假如土壤湿度测量值小于用户设定土壤湿度最小值，则经过PWM控制舵机打开水龙头阀门，实现浇水，不然经过舵机关闭水龙头。假如光照强度测量值小于用户设定最小值，则点亮LED白光灯，不然关闭LED灯。假如测得温度值大于用户最大值，则由继电器开启轴流风机，反之则关闭。
4.2.3 语音模块控制任务
在语音模块控制任务中不停检测经过触摸屏设定MP3标志位，和红外遥控对应键值，根据对应键值实施语音模块播放操作和部分其它专用用户功效[24]。
4.2.4 传感器检测任务
图4-2所表示，在传感器检测任务中，一直在循环实施5个小任务，分别是检测目前光照、检测时间值、检测目前土壤湿度、检测目前环境温度和判定光照湿度温度测量值是否在用户设定最大值和最小值范围之内，假如不是，在LCD显示器上提醒用户。立即汇报给用户相关盆栽信息。
4.2.5 触摸屏任务
在触摸屏任务中，不停检测触摸是否按下，假如按下，进入调试界面，不停检测触摸按下位置，来实现界面进入、推出、切换和多种参数设定。
当用户触摸屏幕时进入到第一幅界面，第一幅界面中有显示选项卡、温度上下限值设定选项卡、湿度上下限设定选项卡、光照上下限设定选项卡、音乐播放和声音设定选项卡和退出设定选项卡。
当用户在第一幅界面中点击后，依据用户点击选项不一样进入到第二幅界面，在第二幅界面中是对各个参数值具体设定，和一个退出选项[25]。

开始

采集温度值、土壤湿度值、光照强度值、时间值

显示标志位是否被置位

N

Y
显示温度值、土壤湿度值、光照强度值、时间值

温度值、土壤湿度值、光照强度值是否超出设定值

N

Y

显示报警信息

图4-2 传感器检测任务程序步骤图
开始

土壤湿度值小于土壤湿度设定值

N

Y
舵机转到0度位置
舵机转到180度位置

光照强度值小于光照强度设定值

N

Y

点亮LED灯
熄灭LED灯

N
温度值大于温度设定值

Y

打开抽流风机
关闭抽流风机

图4-3 控制任务程序步骤图

第5章 系统组装和调试
5.1 模块测试
(1) 电源模块测试：
用万用表测量锂电池18650两测电压为3伏，经过充电器充电后，在次测量，锂电池两测电压为4.2伏，将L2596降压模块和锂电池连接，转动降压模块上电位器，测量到降压模块输出电压伴随电位器转动而规律改变，将降压模块调整到3.3伏输出，万用表测量输出正常，接到板子上正常。经测试，电源模块无问题。
(2) MiniSTM32主控板和显示器测试：
将TFTLCD显示器插入主控板显示器接口，将USB数据线和电脑连接通电，板子正常工作，显示器显示良好，无亮斑，触摸灵敏。安装好烧写软件，烧写程序正常，经测试，板子和显示器无问题。
(3) 传感器测试：
将DS18B20插入板子DS18B20温度传感器接口，烧写入对应程序，显示器显示目前温度和室内实际温度相同，对着DS18B20吹热气，显示器显示温度上升，停止吹热气后显示器显示温度下降，最终和周围温度相同，经检测该温度传感器无问题。
用一样方法检测土壤湿度传感器和光照传感器，经检测土壤湿度传感器和光照传感器均无问题。
(4) 控制部分检测：
烧写入主控舵机例程，将舵机按资料接好线后，按下电源键，舵机转动对应角度，经过按键调整输出PWM波，舵机随之转动对应角度，经测试舵机无问题。
烧写入主控继电器程序，将继电器端口按资料接好电源和轴流风机，通电后，继电器绿灯亮起，轴流风机不转，当继电器红灯亮起时，轴流风机转动，经测试继电器和轴流风机无问题。
(5) 语音模块测试：
在SD卡中放入MP3格式歌曲，将喇叭接入语音模块对应引脚，给语音模块接入5V电源，将IO1脚接电源负极，喇叭播放歌曲，经测试，语音模块无问题[26]。
经测试，全部模块均无问题。
5.2 硬件调试
本系统经过杜邦线将各个模块和微控制器连接，所以接线较为复杂。在测试各个模块没有问题后，开始搭建电路，搭建好电路后，经过反复检验，全部引脚没有松动，电路中没有短路和断路现象，没有正负极接反现象，仔细测量各个模块两端电源电压均在其适宜范围之内，检测各个模块和主控连接，引脚均连接正确，再次确定，硬件连接无问题，硬件调试完成[27]。
5.3 软件调试
软件调试占本课题很大一部分工作量，在软件程序调试初始阶段出现了很多大大小小问题。在不停处理问题中我学到了很多，下面是我碰到部分关键问题：
(1) 在μC/OS-II移植入FAT文件系统和图片解码及显示程序后，运行程序后，程序在显示图片时卡死，系统瓦解。
处理措施：发觉问题在于LCD显示任务中，为图片索引分配了内存，却未释放，且图片显示任务中分配任务堆栈空间过小，以后加入了内存释放程序，修改了任务堆栈空间大小，处理了此问题。
(2) 加入LED灯显示程序运行状态，程序运行时系统只有LED灯任务运行，其它任务卡死。
处理措施：发觉问题在于LED任务优先级最高，且任务延时函数延时时间过短，造成操作系统其它任务得不到充足时间运行任务，修改任务延时函数延时时间，处理了此问题。
(3) 加入语音模块串口控制程序后，运行程序，语音模块时灵时不灵。
处理措施：发觉问题在于经过串口给语音模块发送指令，两条语句之间时间必需大于20毫秒，以后在它们之间加入了30毫秒延时，处理了此问题。
(4) 加入轴流风机和舵机后运行程序，轴流风机和舵机不工作
处理措施：发觉问题在于USB供电无法同时给全部模块提供电源，该为18650锂电池供电后问题处理。
(5) 实时时钟调试，每次运行时间自动回复初始值
处理措施：发觉问题在于程序中每次全部会运行RTC_Set()时钟时间设置，在第一次程序运行下载后，将时间设置函数屏蔽掉，重新编译，并下载，处理了次问题。
(6) 下载程序后，关机重启后，程序不运行
处理措施：发觉问题在于程序存放空间为256KB，而实际程序大小已经超出，经过删减代码中无用代码，处理了此问题[28]。

5.4 综合调试结果
表5-1 功效调试列表
功效
测试结果
DS18B20温度采集显示
已实现
土壤湿度采集显示
已实现
光照强度采集显示
已实现
经过触摸屏触摸设定
已实现
舵机控制
已实现
轴流风机控制
已实现
LED白光灯控制
已实现
语音模块控制
已实现
红外遥控键值采集
已实现
提醒用户
已实现
实时时钟显示
已实现

经过为期数个星期不停调试，任务书中要求功效已经全部实现，在此基础上加入了图片显示、实时时钟、语音播放等功效，图片显示部分，移植了FAT文件系统和图片解码，用户能够经过更改SD中图片，来改变图片显示内容，因为系统程序存放空间较小，所以本系统只完成了对常见三种格式图片显示。且图片大小必需为320*240大小。
下面图5-1和图5-2为开始界面显示图和温湿度、光照和日期显示图，从图中能够看到温度传感器，土壤湿度传感器，光照传感器和实时时钟等全部已经正常工作。

图5-1 开始界面

图5-2 显示传感器数据

第6章 结论
经过数周努力，本系统完成了嵌入式智能花盆设计和实现，在这多个星期中，经过不停思索探索，不停对系统进行调试试验，从功效计划，方案选择到最终调试，最终成功完成了我毕业设计，在这个过程中我也曾彷徨无助，也曾生气懊恼，幸有老师帮助，同学激励，和自己一路坚持，在坚持中，我思绪开始逐步清楚，碰到问题也一个一个被处理，那种克服困难以后欢心让我倍感觉愉悦，我技术，我能力在这多个星期中有了较为快速提升。
这次毕业设计给我感悟很深，我发觉，只有经过自己动手，才能将书本上知识转化为自己正真能力，在动手实践中，才能发觉问题，现实永远要比想象艰苦，好多问题是我们不曾在书本上见过，不过一样，实践比书本要有趣多。碰到实在处理不了问题，不要去自己一个人死钻，要学会使用网络，问询老师和同学，我曾所以浪费了很多宝贵时间。
我毕设系统供电由两节18650锂电池供电，两节锂电池提供了7V电源，锂电池以后经过两个降压模块，分别降出3.3伏和5伏电压给各个模块进行供电。
经调试，本文设计智能花盆，实现了对土壤湿度、环境温度、光照强度、日期实时采集和显示；实现了当温度过高、土壤湿度过低、光照过低时自动散热、自动浇水、自动补充光照功效；实现了LCD显示器图片显示，用户可经过变更SD中PICTURE文件夹下图片，改变LCD显示图片，本系统支持JPEG、JPG、GIF三种图片格式；实现了MP3音乐播放，用户可经过变更SD卡中音乐，选择有益于植物音乐；实现了经过红外遥控更改目前日期和对音乐设定，实现了经过屏幕显示环境信息方法提醒主人植物生长情况功效。
当然本系统还存在着很多能够改善和添加功效，比如能够添加短信报警、植物现实状况图片拍摄、数据统计等功效，这些功效能够使智能花盆愈加智能。
这次毕业设计提供了一个很好将理论和实际相结合机会，经过嵌入式智能花盆设计和实现这一课题，我学习到了很多，在不停出现问题，处理问题循环中，不管是个人技能还是精神全部得到了强有力锻炼，这次毕业设计是我大学四年中极其宝贵一段经验。

图6-1 嵌入式智能花盆实物图

参考文件
[1]盆花自动浇水系统[DB/OL]. ,9,28
[2]智能花盆[DB/OL]. ,10,1
[3]智能大棚管理系统[DB/OL]. ,10,1
[4]任哲. 嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用[M]. 北京航空航天大学出版社，,