智能家居温室：基于 Arduino 的自动化气候控制系统
项目概述
温室环境条件持续变化，因此需要高效的监控系统。自动化系统带来诸多优势：减少人工劳动，用户可通过电脑或智能手机远程查看投资状况；数据可存入数据库，这对盈亏至关重要；实时控制能及时干预，预防作物问题。
温室自动监控系统由读取环境数据的传感器和执行器（称为“从机”）组成。它们通过无线方式与中央设备“主机”通信。主机向从机发送阈值变更等指令，并通过 WiFi 将数据上传至 Web 服务器。
系统工作原理
项目分为三大部分：
- 主机
- 从机
- Web 服务器
主机采用 Arduino MKR1000，从机采用 Arduino Uno。主机通过集成的 WINC1500 WiFi 模块与 Web 服务器通信；从机通过 DHT22 传感器采集温湿度，再经 WiFi Shield（WINC1500）发送给主机。
主机详解
主机工作在“接入点模式”，等待从机连接并接收温湿度数据，经处理后发送至 Web 服务器。主机检测数据可用性，创建包含新阈值和 CRC 校验的 UDP 数据包。CRC 由从机用于验证接收设置的有效性。完成接收后，主机退出 AP 模式，连接 WiFi 网络，将数据发送至 Web 服务器生成图表。
从机详解
从机每 5 分钟通过 DHT22 采集一次温湿度，创建 UDP 数据包连接主机发送数据。随后监听主机下发的新阈值。收到设置后，从机按 Dallas-Maxim 算法计算 CRC，与主机发送的 CRC 比对。若一致，则将新设置保存至 EEPROM。
Web 服务器与移动应用
Web 服务器存储所有数据供历史查询。使用 PHP 脚本连接数据库，以两种方式展示数据：
- 通过 PHP 脚本绘制图表
- 通过另一 PHP 脚本以 JSON 格式供 Android 应用调用
Android 应用允许用户查询数据库数据。首屏选择时间范围，点击“GRAPHIC”按钮调用 Web 服务获取数据并绘制图表。
核心代码模块
主机代码
基于 Arduino MKR1000，使用 WiFi101、RTCZero、WiFiUDP 等库。主循环包含：AP 模式下接收从机 UDP 数据、CRC 校验、阈值下发；切换至 Station 模式连接路由器，通过 HTTP GET 将数据上传至 Web 服务器。包含 CRC-8 校验算法（基于 Dallas/Maxim 公式）。
从机代码
基于 Arduino Uno + WiFi Shield，使用 DHT22、EEPROM、WiFiUDP 库。主循环：定时采集温湿度，连接主机 AP 发送 UDP 数据；监听主机下发的阈值包，CRC 校验通过后写入 EEPROM；根据阈值控制加热器、加湿器、风扇（无刷电机 PWM 调速）。包含 EEPROM 读写封装、CRC-8 算法、millis() 重置函数。
服务端脚本
- 图表生成：使用 JPGraph 从 MySQL 读取数据绘制双线图表
- 数据入库：接收 GET 参数写入 greenhouse 表
- 建表 SQL：创建 greenhouse 表（id, date, temp, umid）
- App 数据接口：按时间范围查询记录返回 JSON
硬件清单
| 组件 | 数量 |
|---|---|
| Arduino MKR1000 | 1 |
| Arduino UNO | 1 |
| DHT22 温湿度传感器 | 1 |
| Arduino WiFi Shield 101 | 1 |
| Android 设备 | 1 |
| DC 电机控制扩展板 (BTN8982) | 1 |
开发工具
- Arduino IDE
- Eclipse
制造工艺
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