ESP32项目实战：DIY智能植物浇水系统

在本篇文章中，我们将详细介绍如何使用ESP32开发板制作一个智能植物浇水系统。这个项目将结合硬件和软件知识，通过传感器检测土壤湿度，并根据湿度值自动控制水泵进行浇水。

项目需求分析

首先明确项目的需求：

1. 检测土壤湿度：通过土壤湿度传感器实时获取土壤的湿度状态。
2. 自动化浇水：当土壤湿度过低时，自动启动水泵为植物浇水；当湿度恢复到正常范围时，停止浇水。
3. 远程监控与控制：通过WiFi连接至互联网，用户可以通过手机或网页查看当前土壤湿度并手动控制浇水。
4. 报警功能（可选）：如果湿度持续过低或水泵故障，系统可以发送警报通知用户。

硬件准备

以下是所需的主要硬件组件：

• ESP32开发板（带WiFi和蓝牙功能）
• 土壤湿度传感器模块
• 小型直流水泵
• NPN三极管或MOS管（用于驱动水泵）
• 继电器模块（可选，用于更安全地控制水泵）
• 电源适配器（为水泵供电）
• 杜邦线若干

软件设计

1. 土壤湿度传感器数据读取

ESP32通过模拟输入引脚（ADC）读取土壤湿度传感器的电压值。传感器输出的电压与土壤湿度成比例关系，通常需要通过实验标定具体数值范围。

代码示例：

#include <Arduino.h>

const int soilSensorPin = 34; // ADC 引脚
float soilMoistureValue;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  soilMoistureValue = analogRead(soilSensorPin); // 读取传感器值
  Serial.print("Soil Moisture Value: ");
  Serial.println(soilMoistureValue);

  delay(1000); // 每秒读取一次
}

2. 控制水泵

通过数字引脚控制NPN三极管或继电器模块来开关水泵。需要注意的是，水泵的工作电压通常高于ESP32的供电电压，因此必须使用外部电源供电。

代码示例：

const int pumpControlPin = 2; // GPIO2 作为控制引脚
bool isPumpOn = false;

void setup() {
  pinMode(pumpControlPin, OUTPUT);
}

void controlPump(bool state) {
  digitalWrite(pumpControlPin, state ? HIGH : LOW);
  isPumpOn = state;
}

void loop() {
  if (soilMoistureValue < 1000) { // 假设湿度低于某个阈值时需要浇水
    controlPump(true);
  } else {
    controlPump(false);
  }

  delay(1000);
}

3. WiFi通信与远程控制

利用ESP32的WiFi功能，可以实现远程访问和控制。我们可以创建一个简单的Web服务器，用户通过浏览器访问即可查看湿度信息并控制水泵。

代码示例：

#include <WiFi.h>
#include <WebServer.h>

const char* ssid = "your_SSID"; // 替换为你的WiFi名称
const char* password = "your_PASSWORD"; // 替换为你的WiFi密码

WebServer server(80);

void handleRoot() {
  String html = "<h1>Smart Plant Watering System</h1>";
  html += "<p>Soil Moisture: " + String(soilMoistureValue) + "</p>";
  html += "<a href=\"/wateron\">Turn Pump On</a><br>";
  html += "<a href=\"/wateroff\">Turn Pump Off</a>";
  server.send(200, "text/html", html);
}

void handleWaterOn() {
  controlPump(true);
  server.send(200, "text/plain", "Pump Turned On");
}

void handleWaterOff() {
  controlPump(false);
  server.send(200, "text/plain", "Pump Turned Off");
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi...");
  }
  Serial.println("Connected to WiFi");

  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/wateron", handleWaterOn);
  server.on("/wateroff", handleWaterOff);

  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
}

void loop() {
  server.handleClient();
}

系统逻辑流程图

以下是整个系统的逻辑流程图：

flowchart TD
    A[开始] --> B{读取湿度值}
    B -->|湿度低于阈值| C[开启水泵]
    B -->|湿度正常| D[关闭水泵]
    C --> E{是否达到目标湿度?}
    E -->|是| D
    E -->|否| F[继续浇水]
    D --> G[返回主循环]

扩展讨论

1. 数据记录与分析：可以扩展项目功能，将湿度数据上传到云端（如Thingspeak或Firebase），生成历史趋势图表，帮助用户更好地了解植物的生长环境。
2. 多区域控制：如果有多盆植物需要管理，可以添加多个土壤湿度传感器和水泵，分别控制每个区域的浇水。
3. 节能优化：通过降低ESP32的功耗（如深度睡眠模式）延长电池续航时间，适合户外场景。