如何实现植物生长可视化

第1步：简介

什么是APEX？

APEX是一款智能（更不用说可爱）工厂监控设备。只需将其插入任何工厂即可显示工厂的“幸福”级别！如果您有一种忘记给它们浇水的坏习惯，这是一个很好的提醒。

它是如何运作的？

魔术。开玩笑！ APEX使用连接到湿度传感器的Arduino，将其插入植物的土壤中。该传感器将读取土壤的水分含量，然后Arduino计算要显示的面部。

但为什么？

为什么不呢？

第2步：收集零件和工具

让我们进入吧！对于这个Instructable，您将需要相当多的零件和工具。幸运的是，它们都列在下面：

根据微控制器竞赛的精神，这个项目完全由在亚马逊上购买的部件制成！ （未赞助）

零件清单：

Arduino Uno

8x8 LED显示屏

电容式触摸传感器

湿度传感器

9V电池连接器

9V电池

工具列表：

22 Gauge Wire

电工胶带

剥线钳

焊接熨斗

拆焊泵

收集完所有必要的设备后，是时候设置了Arduino软件！

第3步：安装Arduino IDE

为了使这个项目起作用，我们需要能够对Arduino进行编程。这需要将Arduino集成开发环境（IDE）下载并安装到您的计算机上。这是一个相当简单的解释，但我将引导您完成整个过程：

1。访问Arduino网站

2。导航到下载页面（软件》下载）

第3。单击操作系统的下载链接

侧注意：该程序适用于Windows，Mac和Linux。

的 4。在Windows上安装

双击下载的文件进行运行

点击“同意“同意许可

按照提示的其余部分

现在应该安装该程序！

（如果迷路，请务必查看截图）

5。在Mac上安装

单击下载的文件

选择“打开”

程序将自动安装并运行！

（如果您感到困惑，请务必查看截图）

6。就是这样！

你已经完成了！您现在已将Arduino IDE下载到您的系统中！

第4步：代码

此步骤完全是关于代码。这是一个相当短的程序，所以我将与你一起讨论并解释它是如何工作的。首先，简要概述，然后是深入解释，最后是如何将其推送到Arduino！

简要概述

对于那些你对代码的详细解释不感兴趣，我提供TL; DR段！这是基本的解释。 Arduino每隔几秒就从湿度传感器中获取值。然后，此信息用于计算和显示某个面部！最后还有一些代码，让电容式触摸按钮打开和关闭显示屏。非常简单吧？

The Nitty Gritty

这部分教程适合那些对整个程序如何工作非常感兴趣的人，一行一行。我将提供上面的截图，以帮助您理解我正在谈论的内容，并在此说明中包含一些代码行。

此程序分为五个部分：

包括库和创建变量

设置功能

面部表情的功能

在矩阵函数上写Arduino

循环函数

包括库和创建变量：

此代码的第一部分是关于我们将使用的变量和库。

#include “LedControlMS.h”

#define TouchSensor 7

LedControl lc=LedControl（12，11，10，1）;

int sensorPin = A5;

int sensorValue = 0;

bool started = false;

bool on = true;

boolean pressed = LOW;

第一行包含一个名为LedControlMS的库。该库需要能够向LED显示器发送值。下一行是一个define语句，用于将触摸传感器的引脚设置为7.之后，我们还有三个变量，用于定义LED显示屏的引脚，湿度传感器及其值。最后三行是所有布尔值，用于调节触摸按钮和显示屏的状态。在此之后，我们有字节值：

byte smile［4］={B00000100，B00110010，B01100100，B01100000};

byte surprise［4］={B00001110，B00001010，B01101110，B10010000};

byte meh［4］={B00000100，B00100100，B00100100，B00100000};

byte sad［4］={B00000010，B01100100，B00110010，B00110000};

byte dead［6］={B00001010，B00100100，B00101010，B00100000，B01100000，B01101010};

byte error［8］={B00111100，B01000010，B10100001，B10010001，B10001001，B10000101，B01000010，B00111100};

//Evil Faces

byte esmile［4］={B00000010，B00101010，B01000100，B01000000};

byte elaugh［4］={B00000010，B00101010，B01100100，B01100000};

byte eplain［4］={B00000010，B00101010，B00100100，B00100000};

byte eyell［4］={B00000001，B01101001，B01100010，B01100000};

byte etalk［4］={B00000001，B00101001，B01100010，B01100000};

这些值代表APEX的所有面。每个字节是一个数组，其中包含多个位，用于指示给定行中每个像素的状态。 “1”和“0”分别表示开/关。

设置功能：

转到下一部分，我们有设置功能。

void setup（） {

//MS Serial Output

Serial.begin（9600）;

pinMode（TouchSensor， INPUT）;

//LED Matrix Setup

lc.shutdown（0，false）;

lc.setIntensity（0，4）;

lc.clearDisplay（0）;

}

这个名字很好地解释了它。这是我们“设置”我们的触摸传感器和显示器的地方。前两行开始我们的串行输出（用于调试）。第三行将触摸传感器引脚设置为输入，最后四行启动显示。

面部表情的功能：

这可能是最长的部分，但它都非常简单和重复。

void broken（） {

lc.setRow（0，0，error［0］）;

lc.setRow（0，1，error［1］）;

lc.setRow（0，2，error［2］）;

lc.setRow（0，3，error［3］）;

lc.setRow（0，4，error［4］）;

lc.setRow（0，5，error［5］）;

lc.setRow（0，6，error［6］）;

lc.setRow（0，7，error［7］）;

}

void happy（） {

lc.setRow（0，0，smile［0］）;

lc.setRow（0，1，smile［1］）;

lc.setRow（0，2，smile［2］）;

lc.setRow（0，3，smile［3］）;

lc.setRow（0，4，smile［3］）;

lc.setRow（0，5，smile［2］）;

lc.setRow（0，6，smile［1］）;

lc.setRow（0，7，smile［0］）;

}

void plain（） {

lc.setRow（0，0，meh［0］）;

lc.setRow（0，1，meh［1］）;

lc.setRow（0，2，meh［2］）;

lc.setRow（0，3，meh［3］）;

lc.setRow（0，4，meh［3］）;

lc.setRow（0，5，meh［2］）;

lc.setRow（0，6，meh［1］）;

lc.setRow（0，7，meh［0］）;

}

void surprised（）{

lc.setRow（0，0，surprise［0］）;

lc.setRow（0，1，surprise［1］）;

lc.setRow（0，2，surprise［2］）;

lc.setRow（0，3，surprise［3］）;

lc.setRow（0，4，surprise［3］）;

lc.setRow（0，5，surprise［2］）;

lc.setRow（0，6，surprise［1］）;

lc.setRow（0，7，surprise［0］）;

}

void dying（） {

lc.setRow（0，0，dead［0］）;

lc.setRow（0，1，dead［1］）;

lc.setRow（0，2，dead［2］）;

lc.setRow（0，3，dead［3］）;

lc.setRow（0，4，dead［4］）;

lc.setRow（0，5，dead［5］）;

lc.setRow（0，6，dead［1］）;

lc.setRow（0，7，dead［0］）;

}

void crying（） {

lc.setRow（0，0，sad［0］）;

lc.setRow（0，1，sad［1］）;

lc.setRow（0，2，sad［2］）;

lc.setRow（0，3，sad［3］）;

lc.setRow（0，4，sad［3］）;

lc.setRow（0，5，sad［2］）;

lc.setRow（0，6，sad［1］）;

lc.setRow（0，7，sad［0］）;

}

void evilsmile（） {

lc.setRow（0，0，esmile［0］）;

lc.setRow（0，1，esmile［1］）;

lc.setRow（0，2，esmile［2］）;

lc.setRow（0，3，esmile［3］）;

lc.setRow（0，4，esmile［3］）;

lc.setRow（0，5，esmile［2］）;

lc.setRow（0，6，esmile［1］）;

lc.setRow（0，7，esmile［0］）;

}

void evillaugh（） {

lc.setRow（0，0，elaugh［0］）;

lc.setRow（0，1，elaugh［1］）;

lc.setRow（0，2，elaugh［2］）;

lc.setRow（0，3，elaugh［3］）;

lc.setRow（0，4，elaugh［3］）;

lc.setRow（0，5，elaugh［2］）;

lc.setRow（0，6，elaugh［1］）;

lc.setRow（0，7，elaugh［0］）;

}

void evilplain（） {

lc.setRow（0，0，eplain［0］）;

lc.setRow（0，1，eplain［1］）;

lc.setRow（0，2，eplain［2］）;

lc.setRow（0，3，eplain［3］）;

lc.setRow（0，4，eplain［3］）;

lc.setRow（0，5，eplain［2］）;

lc.setRow（0，6，eplain［1］）;

lc.setRow（0，7，eplain［0］）;

}

void evilyell（） {

lc.setRow（0，0，eyell［0］）;

lc.setRow（0，1，eyell［1］）;

lc.setRow（0，2，eyell［2］）;

lc.setRow（0，3，eyell［3］）;

lc.setRow（0，4，eyell［3］）;

lc.setRow（0，5，eyell［2］）;

lc.setRow（0，6，eyell［1］）;

lc.setRow（0，7，eyell［0］）;

}

void eviltalk（） {

lc.setRow（0，0，etalk［0］）;

lc.setRow（0，1，etalk［1］）;

lc.setRow（0，2，etalk［2］）;

lc.setRow（0，3，etalk［3］）;

lc.setRow（0，4，etalk［3］）;

lc.setRow（0，5，etalk［2］）;

lc.setRow（0，6，etalk［1］）;

lc.setRow（0，7，etalk［0］）;

}

这些函数用于使用第一部分中的字节值定义每个面部表情。每行定义 x 位置和字节值，然后将值应用于该列。某些函数需要更多行，因为有更多行用于显示该面的值。每个面都是对称的，这就是我们重复这些线条的原因。

WriteArduinoOnMatrix功能：

第四部分用于计算和写入LED显示屏上的正确面。它由一系列if语句组成，用于检查水值，然后通过调用上一节中的不同函数来设置显示。

void writeArduinoOnMatrix（） {

if（sensorValue 》 0 && sensorValue 《= 30） {

broken（）;

} else if（sensorValue 》 30 && sensorValue 《= 100）{

dying（）;

} else if （sensorValue 》 100 && sensorValue 《= 200） {

crying（）;

} else if （sensorValue 》 200 && sensorValue 《= 400） {

plain（）;

} else if （sensorValue 》 400 && sensorValue 《= 650） {

happy（）;

} else if （sensorValue 》 650 && sensorValue 《= 800） {

surprised（）;

} else {

broken（）;

}

}

您可能会注意到，为了防止传感器超出工作范围，我们添加了“破损”面。这可以防止发生一些奇怪的空错误，并让我们更好地直观地了解代码中发生的事情。

循环函数：

最后但并非最不重要的是循环函数。这段代码正是它的名字所说的，它循环！虽然这个函数有很多行，但它实际上相当简单。代码首先读取按钮状态并查看显示是否为“On”。如果它发现这是真的，它将调用 WriteArduinoOnMatrix 函数，然后在APEX上绘制一个面。由于此函数循环，它将根据需要随时更新显示。此延迟由 delaytime 变量决定。

void loop（） {

if （started == true）{

delaytime = 3000;

}

//Read Button

pressed = digitalRead（TouchSensor）;

if （pressed） {

if （on == true） {

lc.clearDisplay（0）;

on = false;

delay（delaytime）;

} else {

on = true;

delay（delaytime）;

}

}

sensorValue = analogRead（sensorPin）;

delay（delaytime）;

if （on == true） {

//Draw Faces

writeArduinoOnMatrix（）;

}

started = true;

}

这就是代码的全部内容。希望现在你能更好地理解它是如何工作的，并且可以利用这些知识开始为你的项目定制它！

将代码推送到Arduino

现在我们已经涵盖了所有代码，是时候把它推到Arduino了！幸运的是，IDE使这非常简单。您只需使用USB线将Arduino插入计算机，然后只需单击IDE左上角的右箭头即可。让代码推送，如果你做得对，你应该在程序底部看到成功消息！

步骤5：电路图

与代码类似，电路图并不太复杂。它只包含三个传感器和Arduino，所以我会告诉你每个传感器的引脚，如果你需要任何其他帮助，请参考上图。

LED显示屏：

VCC - 》 5V

GRD - 》 GRD

DIN - 》 Pin 12

CS - 》引脚10

CLK - 》引脚11

湿度传感器：

正面 - 》 5V

负面 - 》 GRD

信号 - 》 A5

电容触摸传感器：

VCC - 》 5V

GRD - 》 GRD

SIG - 》 7

不太难，对吧？如果你对这个引脚有任何问题，请务必参考下面的视频，我将指导你如何连线。

第6步：全部放在一起

这是很难解释文本如何适合所有，所以我肯定建议查看这部分的视频。我实际上并没有准确地解释我是如何把我放在一起的，这太难了。但为了模糊地解释事情，我在电线连接上焊接并将它们包裹在电路板背面。然后我放置传感器并使用电工胶带将它们固定在一起。最后，我用9V电池对它进行了测试，然后一旦我知道它有效，就将电池放在背面并将其粘贴在上面。就像我之前说过的那样，检查这个步骤的视频，它有一个很好的小焊接部分，它可以帮助你正确地包裹电线。如果迷路，请随意暂停或以半速播放。

恭喜！ 如果一切顺利，您现在应该拥有一个功能齐全的APEX单元！

测试您的设备，找到浇灌的植物并插上它！您应该发现它既快乐又感到惊讶，这意味着它应该正常工作！完成项目的好工作！