物联网浇花系统 ——基于ESP32 C6 + SIoT + 行空板

看到家里的花花草草又”死的死，伤的伤“，说明养花就像照顾小猫小狗，要有充分的爱心和无微不至的关怀啊。那对于懒惰人士，急需一种工具能帮忙照顾可爱的小花小草，这不，基于ESP32 C6和物联网的自动浇花系统就来了。

一、项目概况

项目基于如下图所示的软硬件环境，首先通过连接到ESP32 C6上的土壤湿度传感器获取土壤湿度，显示在四位数码管上，根据土壤的湿度由程序决定是否开启水泵进行浇水，并将湿度数据发送到SIoT。行空板上会获取并显示SIoT上的湿度数据，通过按钮也可以实现是否浇水。

二、所需硬件

l  Firebeetle ESP32 C6

l  土壤湿度传感器

l  继电器

l  小水泵+塑料管

l  TM1637四位数码管

l  行空板

l  若干杜邦线、数据线、鳄鱼夹等

三、项目实现

（一）硬件连接

根据下图进行硬件的连接。请注意连接的端口，在编程时不要搞错。

土壤湿度传感器的模拟口连接ESP32-C6的5号引脚。

继电器的in连接ESP32-C6的15号引脚。

四位数码管的CLK和DIO分别连接23和22引脚。

继电器与小水泵的连接可以使用外置电源，也可以连接ESP32 C6上的VCC和GND口。

（二）软件编程

1．土壤湿度检测程序

土壤湿度检测是本项目的重点，仔爸尝试了多个土壤湿度检测传感器，不知为什么，在本块主控板的mpy环境中，检测到的数据始终有问题。把主控板换成Beetle ESP32 C6或者ESP32 DEVKITV1时，获取模拟数据都没有问题。另外，我还发现在这块板上共有6个支持ADC模数转换的引脚，分别是0~6，但只有5号端口可以获取数据。

要实现ADC模数转换，需要导入以下模块

from machine import Pin,ADC

然后通过下面的语句来指定端口

p_soil=ADC(Pin(5))

这样只要使用下面的语句就可以持续获取土壤湿度的数据了。

While True:

       val= p_soil.read()

最好加个等待的时间。因此这部分完整的程序是：

frommachine import Pin,ADC

importtime

p_soil=ADC(Pin(5))  # 接土壤传感器

WhileTrue:

   val = p_soil.read()

   time.sleep(1)

2．将获取到的数据显示在四位数码管

我上一篇《基于Beetle ESP32 C6开发板和物联网的环境检测》中已经使用过四位数码管了，而显示单个数字则使用TM1367.number(数字)的语句，因此，我们只要启用相应端口上的四位数码管，并显示获取到的土壤湿度数字即可。以下程序中，加粗部分是用于四位数码管显示湿度的。

frommachine import Pin,ADC

from lib import tm1637

importtime

tm = tm1637.TM1637(clk=Pin(23),dio=Pin(22)) #初始化四位数码管

p_soil=ADC(Pin(5))  # 接土壤传感器

WhileTrue:

   val = p_soil.read()

tm.number(val)  # 四位数码管上显示湿度值

   time.sleep(1)

3．将湿度值发送到SIoT

同样，《基于Beetle ESP32 C6开发板和物联网的环境检测》一文中介绍了如何将温湿度发送到SIoT，不过，本项目取了要发送数据，还将接收数据，主要用于行空板接收湿度数据并显示（该程序见后面行空板上编写的程序），以及ESP32 C6接收行空板互动产生的数据。注意，使用SIOT均需连接WIFI。因此程序流程应该是：连接WIFI->连接SIoT->订阅主题->发送/接收消息。这次我又从上网找到一个与上一篇文章不一样的siot.py库文件，我将其重命名为siot.py，放在ESP32 C6的lib文件夹内。SIoT的github地址：https://github.com/vvlink/SIoT/tree/master

在刚才的程序中添加连接WIFI和SIoT的语句，注意加粗语句

frommachine import Pin,ADC

from libimport tm1637

importtime

from lib.siot2 import iot

def sub_cb(topic, msg):# 回调函数

   print(topic,msg)

def do_connect():

   连接wifi语句

do_connect()

time.sleep(0.5)

IOT_UserName = "siot"

IOT_PassWord = "dfrobot"

SERVER = "192.168.0.103"  # SIoT服务器地址，此处为行空板

IOT_subTopic = 'siot/watering'   # 浇水指令主题

IOT_pubTopic = "siot/humidity"   # 土壤湿度主题

CLIENT_ID = ""# 设置客户端ID   

siot = iot(CLIENT_ID, SERVER,user=IOT_UserName, password=IOT_PassWord)

siot.connect()

siot.set_callback(sub_cb)

siot.getsubscribe(IOT_subTopic)  # 订阅主题

siot.getsubscribe(IOT_pubTopic)

print('siot connected')  

time.sleep(0.5)

tm =tm1637.TM1637(clk=Pin(23),dio=Pin(22)) # 初始化四位数码管

p_soil=ADC(Pin(5))  # 接土壤传感器

WhileTrue:

   val = p_soil.read()

tm.number(val)  # 四位数码管上显示湿度值

siot.check_msg() # 检测消息

   time.sleep(1)

4．启动浇水程序

我们使用控制继电器来实现小水泵进行浇水，浇水的方式有根据湿度自动浇水，或人工控制浇水。自动浇水则根据获取到的土壤湿度值进行判断即可，注意这个值是需要根据不同植物进行设定的，有的植物喜湿，那么判断的条件中湿度值就设得小一点，有些喜干，那么湿度值设置得高一点。

使用下面的语句为指定15引脚为继电器的in控制口。

p_relay=Pin(15,Pin.OUT)  #接继电器

然后尝试给该口一个值，发现小水泵开始抽水

p_relay.value(0)

因此可以先给一个停止工作的语句

p_relay.value(1)

因此，我们只要在需要浇水的时候将其值设为0，停止浇水设置为1即可。

比如下面的语句根据土壤湿度值进行浇水：

if val > 2500:

   print('检测到土壤很干燥，准备开始浇水')

   for i in range(3,-1,-1): # 倒数3秒开始浇水

       print(i)            

       time.sleep(1)

   p_relay.value(0)

   while p_soil.read() > 2500:

       print('正在浇水，当前湿度：',p_soil.read())

       time.sleep(0.5)

   p_relay.value(1)

print('浇水完成')

手动浇水是根据行空板上按下开始浇水/停止浇水按钮实现的，其实是接收到SIoT上发来的消息，根据消息内容来实现是否浇水。那么我们修改sub_cb回调函数为：

def sub_cb(topic, msg):#pc   

   if (msg == b"on"): #开始浇水

       print('开始浇水')

        p_relay.value(0)

       time.sleep(5)

       print('停止浇水')

       p_relay.value(1)

   if (msg == b"off"): # 停止浇水

       print('停止浇水')

       p_relay.value(1)

5．行空板设置及编程

行空板实现两个功能，一是作为SIoT服务器，二是控制面板。首先我们需要将行空板连接到WIFI，并启动SIoT服务，并在行空板的SIoT服务器上创建两个消息主题：

          湿度                                指令

这次使用行空板上的Jupyter来编写程序。

打开行空板上的jupyter页面（通常地址为行空板IP+端口8888），然后单击右上角的“新建->文件夹”，创建”watering”文件夹，进入该文件夹，再单击右上角的“新建->Python3(ipykernel)”进入jupyther编程环境。

编写如下的程序：

四、反思拓展

虽然初步完成了本项目，但在完成过程中还是有一些问题待以后解决，首先是获取土壤湿度值还是有问题，二是长时间运行如果不小心碰到连接的线和引脚，会使程序停止运行。还有就是在浇水过程中，对接收停止浇水指令不是很灵敏。

此外还要对于具体种植的植物，浇多少水，保持土壤湿度是多少，都需要进行研究。