今天小編帶來是來自美國(guó)的創(chuàng)客Shebin Jose Jacob的項(xiàng)目：智能花盆，使用了Seeed Studio 16-Bit ADC，溫度，濕度，光敏傳感器。借助這些智能硬件，得以將普通植物轉(zhuǎn)變?yōu)榭苫?dòng)的植物寵物，并根據(jù)環(huán)境變化展示各種情緒！

背景故事

Fytó是一款智能花盆，可以輕松讓你的植物變成“寵物”。它內(nèi)置傳感器，能夠監(jiān)測(cè)從光照到土壤濕度的多項(xiàng)數(shù)據(jù)，并通過觸發(fā)六種不同的“情緒”向你傳達(dá)植物的狀態(tài)。這些情緒會(huì)顯示在花盆正面的屏幕上。

只需將植物放入Fytó，它就會(huì)開始和你“對(duì)話”！

植物寵物和它的情緒

Fytó擁有三種基本感知能力：

1.土壤濕度

2.溫度

3.光照強(qiáng)度

Fytó根據(jù)植物的健康狀況，顯示六種表情：

口渴（Thirsty）

當(dāng)土壤濕度過低時(shí)，F(xiàn)ytó會(huì)顯示“口渴”，表示植物需要水分。

炎熱（Hot）

當(dāng)Fytó感覺炎熱時(shí)，它會(huì)顯示“炎熱”表情，提醒植物溫度過高。

寒冷（Freeze）

當(dāng)溫度過低時(shí)，F(xiàn)ytó顯示“寒冷”，表示植物需要溫暖。

疲倦（Sleepy）

當(dāng)光照強(qiáng)度過低時(shí)，F(xiàn)ytó會(huì)顯示“疲倦”，表示植物光照不足，需要更多陽(yáng)光。

滿足（Savory）

當(dāng)植物喝到水時(shí)，F(xiàn)ytó會(huì)顯示“滿足”，表示植物感到非常開心，就像吃到了美味的食物。

開心（Happy）

當(dāng)所有條件都完美時(shí)，F(xiàn)ytó會(huì)顯示“開心”，表示植物健康、快樂。

材料清單

硬件

Waveshare 2寸LCD模塊 x1

模擬土壤濕度傳感器（適用于Arduino） x1

模擬LM35溫度傳感器（適用于Arduino）x1

LDR模塊（光敏電阻模塊）x1

Pi Zero 2W x1

4通道16位ADC轉(zhuǎn)換器（型號(hào)：ADS1115）x1

5V 2.5A開關(guān)電源適配器 x1

Micro USB面包板5V電源模塊 x1

硅膠測(cè)試導(dǎo)線 x1

軟件

樹莓派Raspbian

PI ZERO 2W（大腦）

使用樹莓派Zero 2W作為這個(gè)花盆的控制器。樹莓派有多個(gè)不同的版本，包括PI3、PI4、Zero和Zero 2W。選擇使用Zero 2W的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.尺寸小巧：與其他版本的樹莓派相比，Zero 2W的體積更小，更適合空間有限的應(yīng)用，便于集成到花盆中。

2.性能更強(qiáng)：盡管其體積小，但Zero 2W配備了更強(qiáng)的處理器和更高的計(jì)算能力，能夠更好地處理傳感器數(shù)據(jù)和控制花盆的其他功能。

因此，Zero 2W在性能和尺寸上的平衡使它成為控制花盆的理想選擇。

樹莓派Zero 2W的核心是一顆1GHz的BCM2710A1芯片，搭載64位ARM Cortex-A53 CPU，并配備512MB的RAM。坦白說，這款樹莓派比原版樹莓派快了大約四倍，而且其價(jià)格僅為當(dāng)前樹莓派3的一個(gè)小部分。因此，Zero 2W完全能夠輕松處理屏幕上的GIF播放任務(wù)。

其強(qiáng)大的性能和低成本，使其在性能要求較高但預(yù)算有限的項(xiàng)目中，成為一個(gè)非常理想的選擇。

帶ADC的傳感器

本項(xiàng)目使用的傳感器包括：

1.電容式土壤濕度傳感器

2.該傳感器用于檢測(cè)土壤的濕度。與其他類型的電阻式濕度傳感器不同，它采用電容式感應(yīng)來測(cè)量土壤濕度。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于它能夠防止腐蝕，因?yàn)樗褂昧四透g材料，因此具有較長(zhǎng)的使用壽命。LM35溫度傳感器

3.該傳感器用于測(cè)量環(huán)境溫度，您也可以根據(jù)需求使用任何其他類型的溫度傳感器。LDR模塊（光敏電阻模塊）

用于檢測(cè)光的強(qiáng)度。在本項(xiàng)目中，使用了內(nèi)置SMD電阻的LDR模塊。如果您使用裸光敏電阻（LDR），請(qǐng)記得為其添加拉下或拉上電阻。

問題與解決方案

主要問題在于樹莓派無(wú)法直接從這些模擬傳感器中采樣數(shù)據(jù)。為了解決這個(gè)問題，模擬傳感器可以通過兩種方式與樹莓派進(jìn)行連接：

1.使用外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。

2.使用微控制器來采樣模擬傳感器的數(shù)據(jù)，并通過串行接口將所有采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐漭伞?/p>

ADS1115 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）：
它是一款具有高精度的16位ADC，能夠精確地將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而使樹莓派能夠讀取和處理傳感器的數(shù)據(jù)。

240×320，通用2寸IPS LCD顯示模塊：

IPS顯示屏具有更高的對(duì)比度、更廣的視角、更優(yōu)秀的色彩還原和圖像質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),，并且價(jià)格非常實(shí)惠。

測(cè)試和校準(zhǔn)

校準(zhǔn)對(duì)于確保測(cè)量準(zhǔn)確性非常重要。由于樹莓派Zero 2W沒有引腳接口，所有傳感器和LCD模塊通過跳線和面包板連接到樹莓派4，這樣可以更方便地進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)。

在樹莓派中編寫了一段Python代碼，用于確定土壤濕度傳感器和光敏電阻模塊的最大值和最小值。

這些代碼可根據(jù)傳感器數(shù)值在顯示屏上顯示表情符號(hào)。本項(xiàng)目中共使用了6種表情符號(hào)。

3D打印

開始設(shè)計(jì)花盆，并使用Autodesk Fusion 360完成設(shè)計(jì)工作。

花盆的結(jié)構(gòu)主要分為三部分：外殼、底座和容器。容器用于放置植物，如果植物需要更大的空間，可以適當(dāng)增加容器的尺寸。

設(shè)計(jì)時(shí)特意沒有為組件固定設(shè)計(jì)螺絲孔，因?yàn)樾≈睆铰萁z在市場(chǎng)上較難找到。如果需要使用螺絲，可以參考附帶的STEP文件。打印時(shí)選用了PLA材料，并設(shè)置了10%的填充密度。

布線

根據(jù)電路圖開始焊接各個(gè)組件。第一張圖展示了傳感器與樹莓派的連接方式，第二張圖則展示了顯示屏與樹莓派的連接方式。

首先將 LM35 溫度傳感器焊接到一個(gè)小型洞洞板上，方便固定在外殼上。接著將 LDR 模塊的引腳剪短以便安裝。然后使用 30 AWG 的硅膠線從每個(gè)組件引出連接線。

供電部分采用了一個(gè)微型 USB 模塊，并使用了一個(gè) 5V 2A 的電源適配器。如果有規(guī)格相同的手機(jī)充電器，也可以直接使用，無(wú)需額外購(gòu)買。

小貼士：焊接時(shí)建議將烙鐵溫度調(diào)節(jié)到 300-350 攝氏度之間，效果更佳。

組裝過程

開始逐步組裝各個(gè)組件。首先將 LCD 模塊安裝到前端位置。隨后使用激光切割制作了一塊 2 毫米厚的透明亞克力板，放置在顯示屏前方，用于遮蓋 LCD 模塊與外殼之間的深度差距。

接著將光敏電阻模塊和溫度傳感器分別固定在兩側(cè)，確保兩個(gè)傳感器都能夠外露以便正常工作。最后，通過強(qiáng)力雙面膠將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和 Raspberry Pi Zero 2W 固定在指定位置。

連接好 USB 模塊與 Raspberry Pi 后，接著將底座與外殼粘合在一起。然后，將土壤濕度傳感器插入到已經(jīng)放置植物的容器中，并完成剩余的連接。最后，將容器放入外殼內(nèi)部，完成組裝。

最終成果

只需為 Fytó 接通電源，它便會(huì)開始與您進(jìn)行互動(dòng)。

Fytó 是您室內(nèi)花園中植物的完美伴侶，賦予了每一盆植物生命。憑借其生動(dòng)活潑的個(gè)性，它不僅能夠?qū)崟r(shí)反饋植物的健康狀況，還能與您互動(dòng)，成為您園藝生活中的貼心伙伴。