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[项目] 感知生长——桌面植物景观

【项目源起】

去年DF社区举办了一场主题为“创客大作战暖冬行动”比赛，当时我从淘宝上购买了种子和种植盆，并利用掌控，制作了一个基于物联网的种植项目。今天，我们将对其进行改造，使其更微型化，智能化，既具备植物水培的功能，又能作为植物景观摆放在桌面上。项目展示如图1。

【项目展示】

桌面植物景观系统具有三种工作模式：加速模式、景观模式、休息模式，如图2—4所示。

【功能简介】

（1）智能水培：通过微环境控制系统采用无土栽培方式，集成模拟了植物生长所需要的阳光、空气、水和养分等自然环境，使种植不受天气和环境的影响，全年生长。该控制系统带有一个蠕动泵，加速模式下工作保持水体含氧量有效防止植物烂根。

（2）分类模式：该控制系统可设定三种模式：加速模式、景观模式、休息模式。

（3）空气流通：该系统带有风扇，加快空气流通,促进植物更好呼吸，为种植提供良好的植物生长环境。。

（4）感知生长：使用HuskyLens视觉识别传感器对植物进行感知，当植物叶片出现增大，则触发拍照记录植物照片到TF卡中。

【硬件材料】

序号	名称	数量
1	Arduino uno	1
2	IO 传感器扩展板 V7.1	1
3	DHT11温湿度传感器	1
4	HuskyLens AI 视觉传感器	1
5	模拟角度传感器	1
6	RGBled灯带	1
7	130 直流电机风扇	1
8	蠕动泵	1
9	7.4V锂电池及充电器	1

【制作过程】

1.系统设计

桌面植物景观系统有三种工作模式：加速模式、景观模式、休息模式。加速模式使用红光加速植物进行光和作用，促进植物生长，同时蠕动泵工作，加快营养液循环，防止植物烂根；景观模式使用彩灯达到一种点缀环境氛围的效果，可作为桌面摆件装饰环境；休息模式使用蓝光，促进植物根茎部发育，防止植物疯长、徒长。

2.结构设计

本次作品结构设计涉及两部分，一部分是激光切割松木板和亚格利板，用作系统结构。另一部分是3D打印的自浇花的花盆和摆件，作为水培种植盆。框架结构设计，使用LaserMaker绘制结构图。3D打印的自浇花花盆从网上下载。

（1）框架结构件设计（松木板）

首先以3mm厚的松木板为原料，使用“快速造盒工具”，生成一个盒体。然后删除盒体底部，并对前后左右四面绘制出窗体，用于安装亚格利板，并绘制螺丝孔位。最后在盒体顶部，绘制主控及相关传感器安装孔位。具体设计如下图7所示。

（2）窗体设计（亚格利）

以3mm亚格利板为原料，绘制下图所示的矩形（尺寸见模型文件），并定位螺丝孔，与图7的结构件能吻合安装。此部分需要切割两份。

3.电路连线

装置电路连接如图11所示。两个迷你巡线模块分别接D7,D8口，人体红外传感器接D2口，RGBLED接D10口，继电器接D12口。

4. 代码编写

主程序如下图所示，模拟角度传感器接A3口读取的数值我们通过映射函数将其映射为0-125之间，对其定义区间休息（0-40），景观（40-80），加速（80以上），与之对应在主程序中，我们定义了加速模式、景观模式、休息模式三个函数以及感知植物生长的感知函数。感知生长函数，我们使用了哈士奇的物体追踪功能，先完成对植物的学习，而当植物生长叶片其宽度和高度超过我们设定的值时，屏幕出现“grow yes”提示，同时拍照记录植物生长过程。

/*!
 * MindPlus
 * uno
 *
 */
#include <DFRobot_DHT.h>
#include <DFRobot_NeoPixel.h>
#include <DFRobot_HuskyLens.h>
#include <DFRobot_Libraries.h>

// 动态变量
volatile float mind_n_M;
// 函数声明
void DF_JiaSuMoShi();
void DF_XiuXiMoShi();
void DF_JingGuanMoShi();
void DF_NO_PUMP();
void DF_pump();
void DF_GanZhiShengChang();
// 创建对象
DFRobot_HuskyLens huskylens;
DFRobot_NeoPixel  neoPixel_4;
DFRobot_Servo360  servo360_2;
DFRobot_DHT       dht11_5;


// 主程序开始
void setup() {
        servo360_2.attach(2);
        dht11_5.begin(5, DHT11);
        huskylens.beginI2CUntilSuccess();
        huskylens.writeAlgorithm(ALGORITHM_OBJECT_TRACKING);
        neoPixel_4.begin(4, 40);
        neoPixel_4.setBrightness(255);
        mind_n_M = 0;
}
void loop() {
        mind_n_M = (map(analogRead(A3), 0, 1023, 0, 125));
        huskylens.request();
        huskylens.writeOSD(String((String("temp:") + String(dht11_5.getTemperature()))), 200, 35);
        huskylens.writeOSD(String((String("humi:") + String(dht11_5.getHumidity()))), 200, 65);
        DF_JiaSuMoShi();
        DF_JingGuanMoShi();
        DF_XiuXiMoShi();
        DF_GanZhiShengChang();
}


// 自定义函数
void DF_JiaSuMoShi() {
        if ((80<mind_n_M)) {
                huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("acce"))), 200, 95);
                neoPixel_4.setRangeColor(0, 40, 0xFF0000);
                DF_pump();
                digitalWrite(9, HIGH);
        }
}
void DF_XiuXiMoShi() {
        if ((mind_n_M<40)) {
                huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("rest"))), 200, 95);
                DF_NO_PUMP();
                digitalWrite(9, LOW);
                neoPixel_4.setRangeColor(0, 40, 0x0000FF);
        }
}
void DF_JingGuanMoShi() {
        if (((mind_n_M<80) && (40<mind_n_M))) {
                huskylens.writeOSD(String((String("mode:") + String("land"))), 200, 95);
                DF_NO_PUMP();
                digitalWrite(9, LOW);
                neoPixel_4.showRainbow(0, 40, 1, 360);
                delay(200);
                neoPixel_4.rotate(1);
        }
}
void DF_NO_PUMP() {
        servo360_2.speed(0);
}
void DF_pump() {
        servo360_2.speed(100);
}
void DF_GanZhiShengChang() {
        if (huskylens.isLearned(1)) {
                if (huskylens.isAppear(1,HUSKYLENSResultBlock)) {
                        if (((120<huskylens.readBlockParameter(1).height) || (80<huskylens.readBlockParameter(1).width))) {
                                huskylens.writeOSD(String((String("grow") + String("yes"))), 200, 95);
                                huskylens.takePhotoToSDCard();
                                delay(500);
                        }
                }
        }
}
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