智能盆栽系统以FPGA作为硬件平台并辅以各类传感器实时监测盆栽的环境温度、湿度、土壤水分等参数，然后实时做出反应——自动进行浇水、通风等养护动作，以ESP-WROOM-02 WIFI 模块接入Azure IoT Central平台，让用户通过手机进行远程的检测和养护管理。本设计由监测端和控制系统两部分组成。监测端对周围的环境进行监测并采集数据，然后分析温湿度传感器、土壤湿度传感器返回的参数，并在LCD并行24位RGB接口的触摸屏上实时显示各个参数，监测系统实现了对植物生长的实时监测，可以随时查看植物的生长状况。控制系统具有土壤湿度过低时自动浇水的功能、温度过高时自动调节风扇转速的功能、温度过低时自动调节加热板温度的功能、光照不足时自动调节LED植物生长灯亮度的功能。最后，通过 ESP-WROOM-02 WIFI模块将数据上传至网络，接入物联网云平台中，在云平台上实现移动端的功能和界面设计，并在移动端上实现监测和控制的功能，达到远程控制的目的。智能盆栽系统可以视作智能农业大棚的雏形，可以尝试将应用领域扩展至农业以创造更大的价值。

Project Proposal

1. High-level project introduction and performance expectation

设计宗旨：随着人们生活质量的提高，越来越多的家庭追求更高的生活环境质量，在家里和办公室中可以种植盆栽花卉净化室内的空气，陶冶情操。在繁忙的学习、工作之余，享受进入眼前的勃勃生机；随着的科技的发展，智能家居的概念正逐步进入大众的视线中，智能盆栽系统帮助人们使用手机等移动设备对盆栽进行更有效、科学的管理，不用担心因工作而导致外出时无法及时进行管理的烦恼，也不用担心因经验不足而导致植物的枯竭，并且还能体验到智能控制的优点。

应用范围：家庭、办公、花店或花卉种植中心

目标用户：花卉爱好者和花卉种植厂家

设计方案：智能盆栽系统以FPGA作为硬件平台并辅以各类传感器实时监测盆栽的环境温度，湿度，土壤水分等参数，然后实时做出反应——自动进行浇水，通风等养护动作，以ESP -WROOM-02 WIFI模块平台接入Azure IoT Central，让用户通过手机进行远程检测和巡管管理。本设计由监测端和控制系统两部分组成。监测端对周围的环境进行监测并采集数据，然后分析温湿度传感器、土壤土壤传感器返回的参数，并在 LCD 并行 24 位 RGB 接口的触摸屏上实时显示各个参数，监控系统实现了对植物生长的实时监测，随时可以查看植物的生长状况。控制系统具有土壤湿度过时自动浇水的功能、温度过高时自动调节风扇转速的功能、过低时自动调节加热板温度的功能、光照不足时自动调节LED植物生长灯亮度的功能。 ESP-WROOM-02 WIFI模块将数据上传至网络，在接入物联网云平台中，云平台上实现移动端的功能和界面设计，并在移动端上实现监控和控制的功能，达到远程控制的目的。

2. Block Diagram

3. Expected sustainability results, projected resource savings

1.植物生长的环境在：20-23℃温度

2.植物在一天中接受到所需时间400Lux的时间不到4小时，19点后通过打开LED植物生长灯使一天的满足条件的光照时间不计算4小时

3.PID算法的控制周期为1分钟，土壤含水量稳定在15%—19%，每次浇水后的实际含水量在固定目标值上做微小量，表现为-1%-+1%

4. Design Introduction

设计宗旨：随着人们生活质量的提高，越来越多的家庭追求更高的生活质量，在家里和办公室中种植盆栽花卉，不仅可以净化室内的空气，陶冶情操，并且在繁忙的学习、工作的有余，享受眼前的勃勃生机；随着科技的发展，智能家居的概念正逐步进入大众的视野中，只能盆栽系统可以让人们不用担心外出时无法及时进行管理的烦恼，也不用担心因经验而导致植物的枯竭，还能够享受到智能控制的优点。

应用范围：家庭、办公室、花店或花卉种植中心

目标用户：花卉爱好者和盆栽种植中心

设计方案：智能盆栽系统以FPGA作为硬件平台并辅以各类传感器实时监测盆栽的环境温度，湿度，土壤水分等参数，然后实时做出反应——自动进行浇水，通风等养护动作，以ESP - WROOM-02 WIFI模块平台接入Azure IoT Central ，让用户通过手机进行远程检测和管理。本设计由监测端和控制系统两部分组成。监测端对周围的环境进行监测并采集数据，然后分析温湿度传感器，土壤土壤传感器返回的参数，并在 LCD 并行 24 位 RGB 接口的触摸屏上实时显示各个参数，监控系统实现了对植物生长的实时监测，随时可以查看植物的生长状况。控制系统具有土壤温度过低时调节风扇转速的功能、过低时自动调节加热板温度的功能、光照不足时自动调节LED植物生长灯亮度的功能。并通过 ESP-WROOM-02 WIFI将数据上传至网络，再接入物联网云平台中，云平台上实现移动端的功能和界面设计，并在移动端上实现监控和控制的功能，达到远程控制的目的。

5. Functional description and implementation

1. 实时监测功能：通过各传感器模块检测盆栽的周围环境的温湿度，光照强度，土壤的PH值等参数，然后传递给FPGA并通过ESP -WROOM-02 WIFI模块平台接入Azure IoT Central云平台。
2. 显示功能：FPGA通过IIC协议与LCD屏进行数据交互，将传感器采集到的数据通过LCD屏显示出来。
3. 盆栽生长环境条件的控制：使用PID算法控制环境条件，当温度过低时，打开加热片，温度过高时，输出PWM波来控制电机的转速，通过风扇降温使温度稳定在预期的范围中；当光照不足时，通过调节LED植物生长灯的亮度，使其达到最适合的光照强度；当土壤水分不足时，通过水泵从储水箱中抽取适量的水量。
4. 远程操作：通过云平台与移动设备相关联或者设计手机APP，实现对智能盆栽的远程操作。

6. Performance metrics, performance to expectation

1.实时数据采集响应时间<1秒钟：传感数据从底层采集经过传输到达应用层处理并显示的过程所需要的时间，包括硬件采集传感数据所消耗的时间、传感数据向应用层传输消耗的时间以及应用程序处理并显示传感数据所消耗的时间。

2.系统响应时间<5秒钟：该时间指通过手机或云平台对智慧盆栽系统发送指令到系统作出反应的时间

7. Sustainability results, resource savings achieved

硬件设计框图：

软件流程图：

主程序流程图：

温度控制子模块流程图：

水分含量控制子模块：

光照控制子模块：

8. Conclusion