植物监测项目：从硬件搭建到代码实现

# 植物监测项目：从硬件搭建到代码实现 ## 1. 项目概述 在物联网项目中，使用传感器监测事件并将数据提供给其他机器、云服务或本地服务器是常见的形式。本项目聚焦于植物土壤湿度监测，旨在将数据记录与数据可视化相结合。具体做法是将一个或多个土壤湿度传感器连接到 MicroPython 开发板，设置定时器定期读取传感器数据，并将其存储在 CSV 文件中。用户可通过 HTML 网页查看这些数据。 ## 2. 所需组件 以下是项目所需的组件列表： | 组件 | 数量 | 描述 | 成本 | 购买链接 | | --- | --- | --- | --- | --- | | MicroPython 开发板 | 1 | Pyboard v1.1 带引脚或 WiPy | $25 - $50 | [Pyboard](https://www.adafruit.com/product/2390) [WiPy](https://www.adafruit.com/product/3338) | | 土壤湿度传感器 | 1+ | 土壤湿度传感器 | $6 | [Sparkfun](https://www.sparkfun.com/products/13637) | | 网络模块（Pyboard） | 1 | CC3000 扩展板或等效产品 | $15+ | 多种 | | 实时时钟 | 1 | RTC（Pyboard 及无 NTP 支持的开发板可选） | $10+ | [Sparkfun](https://www.sparkfun.com/products/12708) | | 跳线（WiPy） | 3* | M/M 跳线，6 英寸（一套 10 根） | $4 | [Sparkfun](https://www.sparkfun.com/products/8431) | | 跳线（Pyboard） | 15+ | M/M 跳线，6 英寸（一套 10 根） | $4 | [Sparkfun](https://www.sparkfun.com/products/8431) | | 电源 | 1 | USB 电缆从 PC 取电 | 自备 | | | 电源 | 1 | USB 5V 电源及电缆 | 自备 | | ### 2.1 组件说明 - **MicroPython 开发板**：可选择 Pyboard v1.1 或 WiPy，WiPy 更适合本项目，因其具备 WiFi 和 NTP 支持。 - **土壤湿度传感器**：多数有两个插入土壤的探针，通过小电荷测量探针间的电阻，读数越高，土壤湿度越大。但不同厂商的传感器读数范围可能不同，且受土壤成分、温度和花盆类型等环境因素影响。 - **网络模块（Pyboard）**：Pyboard 需要网络模块实现联网功能。 - **实时时钟**：Pyboard 固件无 NTP 服务器支持，需初始化板载 RTC、连接备用电池或添加实时时钟模块来保持时间。 - **跳线**：数量根据传感器数量和开发板是否需要网络模块而定。 ## 3. 硬件连接 ### 3.1 连接说明 以下是 MicroPython 开发板（WiPy 和 Pyboard）的连接表格： | MicroPython 开发板 | WiPy | Pyboard | 组件 | 线颜色 | | --- | --- | --- | --- | --- | | | P13 | X19 | 传感器 1: VCC | | | | GND | GND | 传感器 1: GND | | | | P19 | X20 | 传感器 1: SIG | | | | P14 | X21 | 传感器 2: VCC | | | | GND | GND | 传感器 2: GND | | | | P20 | X22 | 传感器 2: SIG | | ### 3.2 连接步骤 1. 将土壤湿度传感器插入植物土壤中。若植物离电源较远，可能需要使用更长的电线连接传感器。 2. 对于 WiPy，将开发板的 USB 接口朝左放置，可使用小面包板辅助接地连接。 3. 对于 Pyboard，同样将 USB 接口朝左放置，建议使用面包板连接网络模块。 4. 连接完成后，务必仔细检查连接是否正确，再开启开发板电源。 ### 3.3 注意事项 - 需使用能在 3.3 - 5V 电压下工作的土壤湿度传感器，Sparkfun 的传感器与此兼容。 - 为延长土壤湿度传感器的使用寿命，可使用 GPIO 引脚控制传感器电源，读取数据时开启引脚，读取完成后关闭。 ## 4. 传感器校准 ### 4.1 校准的重要性 传感器校准非常重要，尤其是土壤湿度传感器，因其有多种版本，且对土壤成分、温度和花盆类型等环境因素敏感。通过校准，可确定合适的阈值，将传感器读数分类为“干”、“正常”和“湿”，便于判断植物是否需要浇水。 ### 4.2 校准步骤 1. **选择土壤样本**：选取几盆不同湿度的土壤，包括干燥、正常浇水和过度浇水的土壤。 2. **设置开发板**：选择支持 ADC 的 GPIO 引脚读取传感器数据，并选择一个引脚为传感器供电。例如，在 WiPy 上，P13 - P18 范围内有多个 ADC GPIO 引脚。 3. **编写校准代码**：以下是校准土壤湿度阈值的代码： ```python # MicroPython for the IOT - Chapter 10 # # Project 3: MicroPython Plant Monitoring # # Threshold calibration for soi ```