一种基于单片机的植物生长环境数据检测及图像采集系统

1.本实用新型属于环境检测设备技术领域，具体涉及一种基于单片机的植物生长环境数据检测及图像采集系统。


背景技术：

2.文冠果喜阳，耐半阴，对土壤适应性很强，耐瘠薄、耐盐碱，抗寒能力强，-41.4℃安全越冬；抗旱能力极强，在年降雨量仅150毫米的地区也有散生树木，但文冠果不耐涝、怕风，在排水不好的低洼地区、重盐碱地和未固定沙地不宜栽。
3.大连属于沿海城市，风较大，湿度高，在培育文冠果时极其容易失败，传统养殖方法中，只能人工去寻找文冠果的生长状态来调整环境温湿度以及浇水的多少，造成了人力资源的浪费，极大的增加了文冠果的致死率。


技术实现要素：

4.为了解决上述存在的问题，本实用新型提出：一种基于单片机的植物生长环境数据检测及图像采集系统，包括:主控芯片、显示屏、锂电池管理芯片、锂电池、电源稳压芯片、温湿度传感器、摄像头、土壤湿度传感器，所述主控芯片为stm32f103c8t6芯片，所述主控芯片分别与显示屏、锂电池管理芯片、锂电池、电源稳压芯片、温湿度传感器、摄像头、土壤湿度传感器相连。
5.进一步地，所述显示屏为128*64像素的oled显示屏。
6.进一步地，所述锂电池管理芯片的型号为tc4056锂电池充电芯片。
7.进一步地，所述锂电池为自带保护板的长条形锂电池。
8.进一步地，所述电源稳压芯片为7805以及1117两种电源稳压芯片。
9.进一步地，所述温湿度传感器的型号为基于iic通讯的sht30。
10.进一步地，所述摄像头的型号为esp32-cam。
11.进一步地，所述土壤湿度传感器的型号为xh-m214。
12.本实用新型的有益效果为：本产品通过电源管理芯片，用锂电池给单片机供电，供电电源为5v，经过7805以及1117的降压降到3.3v 后对芯片以及外部设备进行供电，通过iic通讯读取sht30的值，通过ad转换读取土壤湿度，把值显示在oled上，达到了检测温湿度以及土壤湿度的作用，esp32-cam在供电后把图像数据发送到网站上，以供使用。
13.本实用新型通过测量文冠果的周围的温湿度，地表土壤湿度，以及用摄像头来观测其表面开裂程度，以调整环境，使我们能得到发育的更好的文冠果，减少人工劳动力。
14.本实用新型所述的空气土壤温数据测量以及摄像头检测系统通过对出空气温湿度以及土壤湿度的检测，能有效地对方便我们对温度进行观测以及调整，使之达到预期温度值，由于温度控制准确，让我们能得到更好的产品；通过摄像头对图像检测能及时发现文冠果的开裂程度，使我们能更加及时的对文冠果进行处理，得到更好的文冠果。
附图说明
15.图1为本实用新型系统框图；
16.图2为本实用新型结构系统连接示意图；
17.图3为本实用新型pcb示意图；
18.图4为本实用新型stm32最小系统电路原理图。
具体实施方式
19.一种基于单片机的植物生长环境数据检测及图像采集系统，如图 1所示，包括:主控芯片、显示屏、锂电池管理芯片、锂电池、电源稳压芯片、温湿度传感器、摄像头、土壤湿度传感器，所述主控芯片分别与显示屏、锂电池管理芯片、锂电池、电源稳压芯片、温湿度传感器、摄像头、土壤湿度传感器相连。
20.所述主控芯片为stm32f103c8t6芯片，能控制其他外部设备，最后以数字的方式显示到oled屏幕上，主要用于产生iic通讯、ad转换以及spi通讯，用于控制空气温湿度检测，读取sht30温湿度检测模块的温湿度大小，用于用于ad转换读取土壤湿度模拟量，用于产生 spi通讯以用来控制oled显示读取；
21.所述显示屏为128*64像素的oled显示屏，用于显示初始化界面，温湿度以及土壤湿度值；
22.所述锂电池管理芯片为tc4056锂电池充电芯片，用于管理电源，能对锂电池进行充放电，升压对单片机进行供电；
23.所述的电源管理芯片能对芯片以及外设进行供电以及对锂电池进行充电；
24.所述锂电池为自带保护板的长条形小型锂电池，用于供电，接上锂电池管理后能够进行充电，在升压后对芯片进行供电；
25.所述电源稳压芯片为7805以及1117两种电源稳压芯片，由于 stm32f103c8t6是3.3v电源芯片，所以得由高电源稳压到3.3v，而这两款新品的搭配可以达到这一目的；
26.所述温湿度传感器为基于iic通讯的sht30温湿度传感器，高精度读取空气中温湿度的值，极大的提高了对环境检测的精度；
27.所述摄像头为esp32-cam摄像头，能捕获图像，通过无线网传输到网页上进行显示，用于检测图像，当连上网后填入正确的网址，即可以找到摄像头所拍摄的图像，极其方便；
28.如图2-4所示，stm32f103c8t6的gpio有8种模式，其中包含上拉、下拉输入模式，所以外接按钮时可不设计上下拉电阻。根据他的原理图显示：按键key0一端接到3.3v的vcc，一端接到pa0引脚。发光二极管led0一端也同样经1kω电阻接到3.3v的vcc，另一端则接到pc13上
29.所述锂电池链接电池管理板子的bat输入端；
30.所述锂电池管理芯片板子输入连接普通充电器，输入bat连接锂电池，输出连接主板vcc与gnd；
31.所述vcc与gnd连接t型电源插口vcc与gnd；
32.所述t型电源插口连接78055v稳压输入，电压在3-16v之内；
33.所述78055v稳压输入连接104电容，起到滤波作用，输出连接两个104电容对电源
滤波后连接1117的3.3v稳压的输入上，输出电压为5v；
34.所述1117的3.3v输入连接7805输出，输出连接104滤波电容后连接单片机、esp32-cam摄像头，oled，温湿度检测vcc，下载端口 vcc；
35.所述stm32f103c8t6，vcc连接1117-3.3v，iic接口连接温湿度检测，a0口为ad口，连接土壤湿度，spi模拟接口连接oled显示屏；
36.所述oled输入连接stm32f103c8t6 spi模拟输出端，vcc连接 1117-3.3v输出端；
37.所述温湿度检测连接stm32f103c8t6 iic输出端，vcc连接1117-3.3 输出端；
38.所述esp32-cam摄像头vcc输入端连接1117-3.3v输出端。
39.使用说明：
40.打开电源后，显示屏显示等待初始化界面，等待esp32-cam摄像头连接手机热点后，使用网页打开网址，即可观看摄像头所拍摄图像， oled上显示当前温湿度以及土壤湿度。
41.此时oled上显示为温度：温度的值，湿度：湿度的值，土壤湿度：土壤湿度的比例。
42.当环境温湿度产生变化后，oled显示屏上值也会相对应的产生变化，精度为小数点后两位，土壤湿度为比例模式，默认在不插入土壤里时湿度为0％～3％，当插入到土壤里后，经过数模转换，得到的电压值，经过算式：百分比＝当前电压值/标准电压值x100％得到，精度较为灵敏。
43.当通电后，显示屏初始化，此初始化为连接wifi以及上传图像，首先打开手机热点(此热点为之前程序所设置好的热点，热点名字不能为中文以及标点符号)，连接上手机热点后，打开： http://192.168.43.150/mjpeg/1网址，即可以查到当前esp32-cam摄像头所收到的图像。
44.图像上传到网页后，可以通过手机或者电脑打开(电脑打开的话，需要让电脑和esp32-cam摄像头连接上同一个wifi，否则接收不到图像)，图像打开后，经过电脑截图保存图像图片，图片保存到电脑上，用matlab实现对图片的信息处理，以达到观测摄像头内数据，观测到文冠果是否存在开裂情况，实现目标。
45.本产品使用锂电池供电，用usb接口即可对电池进行充电，也可更换更大的电池来实现产品的续航能力，充电使用的电池管理芯片，会将充电器的5v电源转换为4.2v电源给锂电池充电(注意：当充电时最好不要打开电源开关)，4.2v锂电池(有效值为3.6v)经过sb6286 升压芯片升压到5v，从而实现对单片机进行供电，当充电接口插上时，充电底板会发光。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。