第六课 植物监测仪.docx

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1、第六课植物监测仪一、实践情境随着社会的发展和生活水平的提高，人们逐渐追求高质量的生活，很多人会在家里或办公室种植一些花花草草以净化空气，陶冶情操。但是很多养花的小伙伴会因为出差、旅游或者一些其他的原因，不能及时照料它们，短时间可能会影响其正常生长，长时间甚至会死亡。为此，我们将设计一个植物监测仪，24小时全方位照料花花草草茁壮成长！二、实践目标本实践项目运用mico:bit作为智能终端，通过土壤湿度传感器和DHTI1温湿度传感器来采集植物中土壤的湿度和环境温湿度，并将数据上传至物联网平台，之后使用继电器、水泵和风扇模块来实现自动浇水和自动通风功能。三、知识目标1、认识风扇模块，掌握其使用方法2

2、、掌握运用mico:bit作为智能终端，通过Python编程使风扇转动的方式硬件清单:土填湿度传感器及模拟连接线1I/O扩展板X1DHT11温湿度传感器及连接线x1Type-C&Micro二-USBggxI-0带水管潜水泵1软件使用：Mind+编程软件x1、SIOT系统软件X1其他：1、花盆X12、烧杯X13、十字/一字两用螺丝刀X1风Jn模块简介：在需要加快空气流通时可以使用风扇来辅助.在使用时，给对应引脚高电平就可以开启风扇，反之给低电平则风扇停止运行.五、实践过程在本项目中，我们将分两步，设计一个植物监测仪，实现对植物生存环境的实时监测并在环境不佳时进行改善。1、实时监测土壤湿度和环境温

3、湿度并上传结果数据至SIoT物联网平台2、添加反馈控制，实现自动浇水和自动通风功能任务1：实时监测土壤湿度与环境温湿度1. 分析设计在本任务中，我们将分别借助土壤湿度传感器与DHTI1温湿度传感器，来实时监测植物生长过程中土壤的湿度以及环境的温湿度。这里，我们可通过扩展板将两个传感器与micro：bit开发板相连接，实时检测三种数据信息并将其分别上传到S1OT物联网平台的三个不同设备上，同时，我们也可将信息呈现在软件终端。2.3. 硬件搭建STEP1：通过传感器连接线将土壤湿度传感器和DHTI1温湿度传感器分别连在扩展板的P1和P2口，如下图。STEP2：将micro:bit开发板插入1/()

4、扩展板，并通过USB连接线将micro:bit接到计算机。4. 平台搭建SIoT物联网平台的搭建方法可参考第三课。5.6. 软件编写在编写代码之前，我们依旧需要先对软件进行一些设置。软件设置:STEP1:创建与保存项目文件启动Mind+软件，选择“Python模式”，另存项目并命名为“m植物监测仪”。STEP2：创建与保存PythOn文件创建一个PythOn程序文件“任务一.py”,双击打开。程序编写、运行：STEP1：编写PythOn程序向上滑动阅览importtime#导入时间库importSiOt#导入siot库frompinpong,boardimportBOard,Pin,DHT11

5、#导入PinPOng.board包中的BOare1,Pin,DHT11模块BoarC!(microbit),begin。#初始化，选择板型和端口号，不输入端口号则进行自动识别adc=Pin(Pin.P1,Pin.ANA1OG)#初始化P1引脚为模拟输入模式dht11=DHT11(Pin(Pin.P2)#创建DHTI1对象SERVER=z,192.168.50.248#MQTT服务器IP地址C1IENT。=创建空消息队列IOTUserName=,siot,#用户名IOTPassWord=dfrobot,#密码IOT_pubTopic1=microbit006#“topic”为“项目名称/设备名称

6、”，设备006I0T_pubTopic2=microbit007#设备007I0T_pubTopic3=microbit008#设备008Siot.init(C1IENT。，SERVER,USer=IOTuSerName,PaSSWorCI=IoT_PassWord)#初始化，确定输入的用户名和密码正确siot.ConneCt()#连接Siot.IoOP()#循环whiIeTrUe:#永久循环A1二adc.readana1og()#读取模拟信号数值temp=dht11.tempc()#读取摄氏温度humi=dht11.humidity()#读取湿度Print(环境温度二”,temp,环境湿度二

7、,humi,土壤湿度=”,A1)#终端打印显示print)time.SIeeP(1)#延时1秒SiOt.pub1ish(IOTpubTopic1,环境温度=+str(temp)#发送消息SiOt.pub1ish(IOTpubTopic2,环境湿度=*+str(humi)SiOt.pub1ish(IOT_pUbTOPiC3,土壤湿度=*+str(A1)time,s1eep(1)（2）运行程序，并观察效果点击运行，显示“连接成功”后，环境温度、环境湿度及土壤湿度的数据就不断刷新呈现在终端内。同时，分别查看物联网平台网页端“006”、“007”、“008”三个不同的设备，我们也可以看到相应的检测结果

8、。at&MWX工A4JK*QW17-力5.wr-rH1COnutMSWrM3Cae用何fncoC00R127.0202310-121433:46mcMOOCm9e-27(O2Q2b1(X12UJM1fnatW00CBUA?7.0W11OQf4*34SaoTgami.kromw9A99,HWtttXRK+It加九B含焉U*A岬丸WT)1O-W13hihtMJMB硒彦MWB3(M时HwqM0OMXXwxfuwJ9msb101M1MO任务2：改善环境1 .分析设计在上个任务中，我们已经成功实现了对于植物生长过程中土壤湿度和环境温湿度的实时监测。接下来,我们将在此基础上对采集到的数据进行实时判别以改善

9、环境。2 这里，我们可通过扩展板将风扇模块、继电器、水泵与micro:bit开发板相连，继而借助风扇实现高温时自动通风，借助继电器和水泵实现缺水时自动浇水。3 .硬件搭建STEP1：利用螺丝刀将水泵正负线与转接头连接起来。STEP2：利用继电器将12V电源开关与水泵的转接头连接起来。STEP3：通过连接线将风扇模块和继电器也分别连在扩展板的P8、P9端口。STEP4：将继电器开关拨至NO端4 .软件编写这里，我们依旧将先对Minc1+编程软件进行设置，再编写PythOn程序。软件设置：STEP1：创建与保存Python文件新建一个PythOn程序文件“任务二.py”，双击打开。程序编写、运行：

10、STEP1：编写Python程序向上滑动阅览importtime#导入时间库importSiOt#导入siot库frompinpong,boardimportBoard,Pin,DHT11#导入pinpong,board包中Board,Pin,DHT11模块frompinpong,extension,microbitimport*#导入PinPOng.extension,microbit包中的所有模块BoarC!(microbit),begin。#初始化，选择板型和端口号，不输入端口号则进行自动识别adc=Pin(Pin.P1,Pin.ANA1OG)#初始化P1引脚为模拟输入模式dht11=D

11、HT1I(Pin(Pin.P2)#创建DHTI1对象fan=Pin(Pin.P8,Pin.OUT)#初始化P8引脚为电平输出模式PUmP=Pin(Pin.P9,Pin.OUT)#初始化P9引脚为电平输出模式SERVER=z,192.168.50.248#MQTT服务器IP地址C1IENT。=#创建空消息队列IOTUserName=,siot,#用户名IOTPassWord=dfrobot,#密码IOT_pubTopic1=microbit006#“topic”为“项目名称/设备名称”，设备006I0T_pubTopic2=microbit007#设备007I0T_pubTopic3=micro

12、bit008#设备008siot.init(C1IENTID,SERVER,user=I0TUserName,password=IOTPaSSWOrc!)#初始化，确定输入的用户名和密码正确siot.ConneCt()#连接Siot.IoOP()#循环whiIeTrUe:#永久循环A1二adc.readana1og()#读取模拟信号数值temp=dht11.tempc()#读取摄氏温度humi=dhtI1humidityO#读取湿度Print(环境温度=”,temp,环境湿度二,humi,”土壤湿度=”,A1)#终端打印显示print)time.SIeeP(1)#延时1秒SiOt.pub1is

13、h(I0T_PUbToPiCI,环境温度=+str(temp)#发送消息SiOt.pub1ish(IOTpubTopic2,环境湿度=*+str(humi)SiOt.pub1ish(IOTHIbTOPiC3,土壤湿度=*+str(A1)time,s1eep(1)#自动通风iftemp31:#温度高于31fan.write_digita1(1)#输出高电平e1se:fan.write_digita1(0)#输出低电平#自动浇水ifA1210:disp1ay,show(Image.SAD)#显示图案sadpump.write_digita1(0)#输出低电平e1se:disp1ay,show(Im

14、age.HAPPY)#显示图案happypump.write_digita1(1)#输出高电平time,s1eep(1)STEP2：运行程序并观察效果(1)将水泵浸没于烧杯之中TiPS:水泵不能空转，必须将黑色水泵头沉入水中，否则可能会烧毁硬件。（2）将水管出水口插入花盆中（3）将12V电源开关插上220V电源插座（4）将风扇固定在花盆边（5） 运行程序，观察效果观察花盆，我们发现;当检测到的土壤湿度低于210时，点阵屏显示哭脸，水泵启动开始浇水；反之,点阵屏显示笑脸，水泵静止。而当温度高于31时，风扇自动打开；反之风扇停止运行。Tips：程序中的“210”和“31”是我们依据实验情况设定的植物缺水和受高温时的临界值，不同的植物对水的需求量耐热度不同。水量不足时需在烧杯中补水。4,调试修改尝试对上传至SIoT物联网平台三个设备上的数据通过图表进行分析，探求在一天中植物的土壤湿度和环境温湿度的变化情况是怎样的，互相之间又有何联系，继而优化实验，进一步完善植物监测仪。六、巩固提高1 .项目小结本节课我们以mic0：bit、扩展板、土壤湿度传感器、DHT11温湿度传感器、继电器、水泵