【FastBond2阶段1-基于esp32的家用微型植物工厂】
一、项目介绍
当今大多数人没有时间和精力对植物进行养护，也没有栽培植物的相关技术，往往面临浇水不准确、光照不足等问题。微型植物工厂是对大型植物工厂技术的浓缩，可以为植物提供一个温湿度适宜，光照、养分充足的生长环境。主要用于美化生活环境，而且可以提供绿色有机的蔬菜，兼顾实用性的同时也可实现家庭造景。
微型植物工厂通过结合传感器技术、数据分析和智能控制，利用简单高效的交互方式，建立美观简洁的植物生长环境。
基于esp32s3的微型植物工厂，在设计方面，分为传感器系统、环境调控系统及人机交互系统。根据土壤酸碱度、土壤温湿度及光照强度实现自动补充营养液、自动浇水、自动补光等功能。显示端采用2.4寸串口屏，方便人机交互。网络端采用esp32发送到阿里云平台可实时显示数据，用户可以随时随地监测花园状态，接收养护提醒，实现远程控制。包括dh11温湿度传感，加湿器，LED补光灯，小型水泵，GY302光强传感器，PH酸碱传感器等模块。
二、方案框图
本次项目方案框图的绘制使用的是DigiKey的Scheme-it
使用简单，上手快！
本项目框图的分享链接如下：
系统主要由以下几个部分组成：
1. 主控模块：使用ESP32作为核心控制器，负责采集传感器的环境参数、与云平台进行通信，控制浇水，营养液、加湿器等。
2. 传感器模块：包括dh11温湿度传感器、gy光敏传感器、土壤ph酸碱模块等。
3. 控制模块：利用水泵和sg舵机，利用机械结构达到自动化目的。
4. 显示模块：采用2.4寸串口屏，显示各个传感器所采集到的环境参数。
5. 云平台：与阿里云平台进行连接，用户可以通过上位机实现远程控制。
三、关键元器件介绍
关键元器件：
- ESP32
ESP32是一款低功耗、多功能的无线网络模块，集成双核CPU、Wi-Fi和蓝牙模块，支持多种协议，如TCP/IP、IPv4、IPv6、BLE、ZigBee、LoRa等。
ESP32模块具有以下主要功能：双核CPU，运行频率高达240MHz；内置Wi-Fi和蓝牙模块；支持多种协议；低功耗设计；集成闪存和SRAM；丰富的GPIO接口。ESP32模块具有以下优点特点：低成本；小尺寸；高集成度；低功耗；易于使用。
ESP32模块的使用方法非常简单，只需通过串口连接到PC，然后使用开发工具编写程序烧录到模块中即可。
ESP32模块的应用场景非常广泛，包括：智能家居；物联网；工业控制；消费电子；医疗健康；农业；交通运输；安防监控；智慧城市等。
ESP32模块是一款功能强大的无线网络模块，具有广泛的应用场景，是一个低成本、小尺寸、高集成度、低功耗、易于使用的无线网络模块。
- 2.4寸串口屏
尺 寸：2.4"
分 辨 率：320*240
外型尺寸：74.4*42.9*10.98MM
屏幕接口：SPI接口
Flash：内置4MB SPI Flash
通讯接口：RS232/TTL/USB/WIFI/蓝牙
硬件接口：串口/扩展GPIO口/USB接口/扬声器接口/LCD接口
硬件外设：音频功放
标配： WIFI\蓝牙
接口协议支持：
可选择支持MODBUS、RS485、ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、红外等通讯方式，支持
MQTT、TCP/IP协议
核心优势：
1、串口屏标准设计，为智能产品升级提供一站式彩屏显示+连接应用；
2、支持滚动、滑动、GIF特效；
3、支持WIFI、蓝牙通讯，多语言一键切换；
4、支持自创格式的图片存储，可存放几百张全屏图片
5、支持在线OTA，也支持USB升级
- DHT11
DHT11模块是一款数字温湿度传感器，广泛应用于环境监测。它精准测量温度和湿度，输出数字信号，简化数据处理。DHT11模块具有低成本、易用性，适用于家庭、农业等领域。通信协议简单，通过单总线接口与微控制器通信。用户只需连接电源和数据线，便可读取温湿度信息。
- GY光敏传感器
光敏传感器模块用于检测光线强度，广泛应用于环境亮度监测。该模块能实时感知光照变化，输出模拟或数字信号。光敏传感器特点在于高灵敏度、低能耗，适用于智能照明、安防等场景。通信协议通常为模拟电压输出或数字信号输出。用户可根据传感器值自动调整灯光、报警等。
- PH酸碱模块
用户可通过两种方式来获取PH值，第一种为串口读取法，采用本模块的串口接口直接获取输出的PH值，第二种为AD采集计算法，用户采用外部mcu或其他处理器的ADC来采集模块输出的模拟量信号，通过自行编程计算出PH值。注意用户采用串口读取方法时需要在购买时选择带有串口输出功能的模块。模块可接入BNC接口的PH复合电极传感器，出厂默认PH电极放大信号输出范围0-5V。另外用户可根据自身需要调节电位器来调节PH电极放大信号的输出范围。
四、心得体会
通过参与本次FastBond2阶段1，家用微型植物的设计，使我深刻体会到了智能化自动化技术在家居领域的巨大潜力。在设计过程中，我设计了监测植物生长环境的重要参数，以及环境改变之后如何如何调节参数，使绿植始终生长在一个利于发育的环境。这个系统不仅可美化家庭环境，还可以动态调节的植物的生长参数。
但是，该设计并不完美依然有很多弊端需要改进。特别是在智能化和个性化方面，我希望能够进一步探索更智能、人性化的方式，引入大数据算法是我能想到的第一步，可以让用户更加轻松地参与到花园养护中。
感谢硬禾学堂与DigiKey举办的“How2Make”设计大赛，为我提供了一个锻炼自己，提升技术，综合实践创新的平台。
期待家居智能化的普及！
