为实现 涂鸦智能 App 远程控制，本教程选用涂鸦 WB3S 云模组 作为主控。涂鸦三明治 Wi-Fi SoC 主控板（WB3S）是方便开发者快速实现各种智能硬件产品原型的一款开发板。由于板载 ADC 接口只有一个，在硬件上需要开发者进行接口拓展，本教程选用一颗 RS2255 开关芯片 实现接口拓展需求。

• 接线原理图（点击下载）

  

• PCB 设计图（点击下载）

  

  在涂鸦三明治 Wi-Fi SoC 主控板（WB3S）的基础上，可以保留原有的 ADC 接口，另外拓展了 A1、A2、A3 三个模拟接口。

• 模拟接口使用

  根据原理图不难发现，如果要读取 A1、A2、A3 三个模拟接口的话，嵌入式程序首先要读取 ADC 数值。ADC 具体与 A1、A2、A3 中哪个模拟接口接在一起，需要通过 PWM0、PWM1 两个管脚的高低电平控制 RS2255。具体模式如下：

  使用接口 PWM0 PWM1 A1 1 0 A2 0 1 A3 1 1

照度监测方面，选取一个 BH1750 照度检测传感器来实现。BH 1750 照度检测传感器搭载了一个 BH1750FVI，是 I2C 总线接口的数字环境光传感器 IC。可以准确读取 1-65535 lx 的环境照度。如下图所示：

• BH1750 接线原理图：

  

• I/O 口介绍：

  • VCC：3-5V供电
  • GND：参考地
  • SCL：IIC_SCL
  • SDA：IIC_SDA
  • ADDR：地址线

温湿度监测采用 SHT21 温湿度传感器。SHT21 具有完全标定、I2C 数字输出、低功耗、优异的长期稳定性等功能特点。

说明：如果无法获取 SHT21 温湿度传感器，可以使用 HTU21D 来替代。

• SHT21 温湿度传感器接线原理图：

  

• I/O 口介绍：

  • VCC：3.3V 供电
  • GND：参考地
  • SCL：IIC_SCL
  • SDA：IIC_SDA

土壤湿度监测使用土壤湿度传感器，它是一个简易的水分传感器，可检测土壤的水分，表面镀镍而不易生锈，延长使用寿命，感应面积宽提高导电性能。传感器采用双输出模式，数字量输出简单，模拟量输出更精确。灵敏度可以通过下图中蓝色电位器调节阀值来调节。电压比较器采用 LM393 芯片，工作稳定，信号干净。

• 土壤湿度传感器接线原理图：

  

• I/O 口介绍：

  • VCC：3.3-5V供电
  • GND：参考地
  • D0：开关信号输出
  • A0：模拟信号输出

水箱水位监测使用一个水位传感器实现。其具有水量到模拟量的转换、可塑性强、输出为基础模拟值、低功耗、灵敏度高、可以直接与微处理器或其他逻辑电路相连接的特点，适合各种开发板和控制器。

• 水位传感器接线原理图：

  

• I/O 口介绍：

  • +：3-5V供电
  • -：参考地
  • S：模拟量输出

补光功能通过普通植物生长机上的补光灯。此次选用的植物生长机的补光由暖色、红色、红外、蓝色四种颜色的 2835 LED 灯珠组成，共有 114 颗灯珠，暖光：红光：远红外：蓝光的灯珠数量比为 25:9:2:2。

可以使用两路 PWM 进行控制，其中一路控制蓝光，另一路控制暖光、红光和远红外，实现蔬菜、瓜果花卉两种工作模式。

• 蔬菜工作模式：

灯板亮暖光、红光、远红外、蓝光四种色光。此模式下灯板的光谱图测试报告如下：

在蔬菜模式下，灯板测试参数如下图：

• 瓜果花卉工作模式：

灯板亮暖光、红光、远红外三种色光。此模式下灯板的光谱图测试报告如下：

在瓜果花卉工作模式下，灯板测试参数如下图：

• I/O 口介绍：

  • 12V：12V供电
  • PON：PWM输入1
  • RON：PWM输入2
  • GND：参考地

通过测试，只有在另一路工作时蓝光才能调节，使用时需要注意。其他两路 PWM 的灯串替换此款灯板。

加湿功能采用一路继电器控制一个 5V 加湿传感器实现。芯片设计工作频率为 108KHz。芯片预留了水位监测控制引脚（8 脚），可实现枯水断电，以保护雾化片不会因为缺水而干烧。

• 加湿传感器接线原理图：

  

• I/O 口介绍：

  • 红线：5V
  • 黑线：GND

植物温度控制可以采用一路继电器来控制一个 75W 远红外加热灯实现。具有热效率高、发热效果好、遇水防爆、导热散热强、潮湿环境可用等优点。您可以根据需求添加散热风扇。

（可选）散热风扇：本教程沿用普通植物生长机的 DC 12V 0.18A 的风扇。通过一个 AC220V-DC12V 的变压器与加热灯并联，一同被继电器控制。

通风功能通过一路继电器控制两个 6CM 12V 0.5A 大风量风扇实现。通风功能可以让温室的温湿度降低，并有助于植物的授粉，让环境与外界进行气体交换。

水箱加水功能，由一路继电器控制一个 12V 水泵实现。可从其他水池或水井向水箱供水，也可根据具体情况把水泵换成 12V 自来水阀。

• 功率：24W

• 流量：5L/min

• 进水压力：0.48MPa

  

浇水功能通过一路继电器控制两个 12V 直流隔膜泵实现，把水箱里的水抽向植物土壤达到浇水的目的。

一般情况下，普通控制器不能直接控制比其电压高的电路。要想控制其他供电网络上的设备，使用继电器无疑是一个不错的选择。

您可以选用两个一路继电器和一个四路继电器，控制加湿、加温、水箱加水、通风、浇水功能。

• 一路继电器

  

• 四路继电器

  

• 继电器管脚

  引脚符号 引脚定义及功能 DC+ 供电电源正极 DC- 供电电源地 IN或INxx 控制信号输入端 NO或NOx 负载输入端，常开 COM或COMx 负载输入端，公共端 NC或NCx 负载输入端，常闭

为了快速完成硬件模型设计，可以使用一个结构比较合适的普通植物生长机，在其基础上进行改造。

本次教程选用以下这款土培植物生长机，配合双模式灯板、大容量的土盆，更易于改装。

进行硬件拆机前，选用的植物生长机包含了以下功能：

整机有 AC 220V、DC 12 V、DC 5V、DC 3.3V 四种供电网络。本次改造的植物生长机涉及的集中供电网络采用以下方式完成：

• AC 220V：接在 AC220V 50Hz 市电上。

  

• DC 12 V：通过一个 S-120-12 开关电源接在市电AC 220V 上。

  

  12V 散热风扇因为需要与加热灯联动，与加热灯相同的逻辑启动，为了节省 I/O 口，建议通过一个 220V 转 12V AC-DC 降压模块输出是 12V 400mA 的隔离开关电源模块，并联在加热灯的两端为散热风扇供电。

  

• DC 5V：用于继电器供电、超声波加湿器供电，并降为 3.3V 为控制板和所有传感器供电。

  

  模块参数：

  • 工作电压：DC 9V–36V
  • 输出电压：5.2V/5A/25W
  • 输出能力：
    • 9~24V输入： 输出5.2V/6A/30W
    • 24~32V输入：输出5.2V/5A/25W
    • 32~36V输入：输出5.2V/3.5A/18W

• DC 3.3V：通过 涂鸦三明治直流供电电源板 获得。该电源开发板具有 DC 12V、DC 5V 两个输入接口。

  • 在 DC 12V 输入时，两个 SY8012B 芯片同时工作，为其他开发板部件提供 12V、5V、3.3V 直流供电。

  • 在 DC 5V 输入时，一个 SY8012B 工作，为其他开发板部件提供 5V、3.3V 直流供电。

    

亚克力罩先采用 Adobe AutoCAD 等建模软件进行概念设计，最后生成工厂可加工的文件。相关设计注意点如下所示：

• 基础花盆尺寸
• 各元件的尺寸和位置规划
• 各元件需要的固定孔位
• 走线开孔

本教程设计了一款简单的亚克力温室罩，供您参考，您可以根据需求改进或者重新设计。点击下载激光雕刻 2D 图纸 ZIP 文件。

• 参考模型正面图：

  

• 参考模型背面图：