Arduino 智能室内花园 - 自动化植物养护系统
元件与物料
| 元件 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| Arduino Nano R3 | 1 | 主控 |
| HC-05/HC-06 蓝牙模块 | 1 | 手机 APP 通讯 |
| ESP-01 模块 (可选) | 1 | WiFi 扩展 |
| BH1750 光照传感器 | 1 | I2C 接口 |
| DHT11 温湿度传感器 | 1 | 数字输出 |
| 土壤湿度传感器 (电阻式) | 1 | 模拟/数字输出 |
| 12V 直流水泵 | 1 | 自动浇水 |
| 12V 直流风扇 | 1 | 通风换气 |
| 白光 LED 阵列 | 若干 | 补光灯 |
| JLCPCB 定制 PCB (叶片造型) | 1 | 集成所有接口，防呆标识 |
| 排针排母、杜邦线、电源模块等 | 若干 | 按 PCB 标识焊接 |
项目简介
现代园艺结合微控制器，打造一款简易的 Arduino 室内智能花园。系统监测光照、温湿度、土壤水分，自动控制补光灯、水泵、风扇，并提供蓝牙 APP 手动/自动双模式控制。全流程包含元件选型、原理图设计、PCB 打样 (JLCPCB)、组装焊接、安卓 APP 开发、固件编写与测试验证。
植物生长三要素与对应传感器/执行器
| 要素 | 传感器 | 执行器 | 控制逻辑 |
|---|---|---|---|
| 光照 | BH1750 (数字光强 1–65535 lx) | 白光 LED (PWM 调光) | 自动模式：光强低于阈值增亮补光灯 |
| 水分 | 土壤湿度传感器 (模拟电压反映含水量) | 12V 水泵 | 自动模式：土壤干燥触发水泵脉冲工作 |
| 空气/温湿度 | DHT11 (温度 ±2°C, 湿度 ±5%) | 12V 风扇 (PWM 调速) | 自动模式：温度 >30°C 全速开风扇，否则关闭 |
PCB 设计与制造 (JLCPCB)
采用叶片造型 PCB，集成所有模块插座、电源稳压、信号隔离。通过 JLCPCB 下单，2 美元 / 5 片，3 天到货，品质优良，丝印标识清晰，极大简化焊接与接线。
安卓 APP 功能
- 蓝牙连接 Arduino
- 手动模式：独立开关风扇、补光灯、水泵
- 自动模式：一键启用上述自动控制逻辑
- 实时读取并显示温度、湿度、光照、土壤湿度数值
固件核心逻辑 (节选)
// 自动控制函数
void autoPump() {
if (analogRead(A0) < sprayCMD) { // 土壤干燥
digitalWrite(Pump, HIGH); delay(1000);
digitalWrite(Pump, LOW); delay(1000);
}
}
void lightBrightness() {
while (lux < LightCMD) { // 光照不足
analogWrite(Light, lightLevelPlus++);
delay(100);
lux = lightMeter.readLightLevel();
}
}
void autoFan() {
if (temperature > 30) analogWrite(Fan, 255);
else analogWrite(Fan, 0);
}
// 蓝牙指令解析: 'o'=开启自动, 'm'=关闭自动
// 手动指令: 'f'/'x'=风扇开/关, 'l'/'k'=灯开/关, 'w'/'y'=水泵开/关
// 查询指令: 'dt'=湿度, 'dh'=光照, 'db'=温度
完整代码、PCB Gerber、APP 安装包、激光切割 DXF 文件均可在项目页下载。项目历时 7 天 (3 天硬件 + 4 天软件)，适合电子爱好者进阶实践。
制造工艺
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