Microcontroller Based Monitoring of Indoor Green Plants
Kristo, Emilia (2023)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023112832319
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2023112832319
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä kehitetään viherkasvien monitorointiin soveltuvaa laitetta ja ohjelmoidaan laitteen prototyyppiä. Laite sopii sisäkasvien ympäristön fysikaalisten suureiden, kuten ilmankosteuden, lämpötilan ja mullan kosteuden mittaamiseen sekä arvioimaan sen pH tasoa.
Kehitysalustana toimii Nucleo-F334R8, joka on STMicroelectronicsin valmistama kehityskortti sulautettujen projektien kehitykseen. Mikro-ohjain siirtää siihen kytkettyjen sensoreiden mittaamat tiedot Wi-Fi ominaisuuden mahdollistamalle mikropiirille. Kommunikaatiossa hyödynnetään UART-sarjaliikenneväylää. Wi-Fi moduuli lähettää langattomasti dataa ThingSpeak alustalle luotuun kanavaan.
Tarkoituksena on, että viherkasvin ympäristön tietoja voitaisiin tarkastella ja vertailla pitkältä ajanjaksolta. Kerättyjen tietojen perusteella syy kasvin huonoon kuntoon voidaan selvittää, tai vain ylläpitää sopivia kasvuolosuhteita.
Ominaisuuksien toteuttamista varten perehdyttiin langattoman tietoliikenteen mahdollistamaan ESP8266EX moduuliin. Sensoreiden toimintaa tutkittiin ja lopulta ohjelmoitiin suunniteltu toiminnallisuus käyttäen C-kieltä ja ympäristönä
STM32CubeIDE:tä.
Tämä projekti luo pohjan tulevaisuuden kehittämiselle. Tässä vaiheessa suunnitellut toiminnot saatiin osittain toteutettua. Mullan happamuuden mittaaminen jätettiin pois, mutta tämä lisätään tulevaisuudessa samalla kun muita ominaisuuksia parannetaan ja kehitetään sopimaan sisätilojen lisäksi ulkokäyttöön. Dataa saatiin lähetettyä onnistuneesti ja mittaustuloksista muodostettua kuvaajat. The aim of the thesis is to design and program a prototype for monitoring of indoor green plants. The device is suitable for measuring environmental physical quantities, such as humidity, temperature, soil moisture and pH level.
The Nucleo-F334R8 is an embedded evaluation board utilized within this project. Connected sensors measures data which the microcontroller transmits to another MCU, in this case Wi-Fi microchip. Transmission is achieved by the UART interface. Wi-Fi microchip sends data wirelessly to the ThingSpeak channel. The main goal is to be able to examine and compare parameters of houseplant surroundings over a long period of time. Collected data can assist to maintain suitable growing conditions or detect a cause of plants health problems.
To implement wireless function, research of the ESP8266EX and AT-commands was required. The operation of the sensors was examined, and software programmed in C language. Development platform is STM32CubeIDE which bases on Eclipse®/CDT™ framework and GCC toolchain for development, and GDB for debugging.
This project lays the groundwork for further development in the future. At this point the features were partially implemented. Measurement of soil acidity was left out but will be included in the future work while improving other features. Data is transmitted successfully and formed into graphs corresponding measurement results.
Kehitysalustana toimii Nucleo-F334R8, joka on STMicroelectronicsin valmistama kehityskortti sulautettujen projektien kehitykseen. Mikro-ohjain siirtää siihen kytkettyjen sensoreiden mittaamat tiedot Wi-Fi ominaisuuden mahdollistamalle mikropiirille. Kommunikaatiossa hyödynnetään UART-sarjaliikenneväylää. Wi-Fi moduuli lähettää langattomasti dataa ThingSpeak alustalle luotuun kanavaan.
Tarkoituksena on, että viherkasvin ympäristön tietoja voitaisiin tarkastella ja vertailla pitkältä ajanjaksolta. Kerättyjen tietojen perusteella syy kasvin huonoon kuntoon voidaan selvittää, tai vain ylläpitää sopivia kasvuolosuhteita.
Ominaisuuksien toteuttamista varten perehdyttiin langattoman tietoliikenteen mahdollistamaan ESP8266EX moduuliin. Sensoreiden toimintaa tutkittiin ja lopulta ohjelmoitiin suunniteltu toiminnallisuus käyttäen C-kieltä ja ympäristönä
STM32CubeIDE:tä.
Tämä projekti luo pohjan tulevaisuuden kehittämiselle. Tässä vaiheessa suunnitellut toiminnot saatiin osittain toteutettua. Mullan happamuuden mittaaminen jätettiin pois, mutta tämä lisätään tulevaisuudessa samalla kun muita ominaisuuksia parannetaan ja kehitetään sopimaan sisätilojen lisäksi ulkokäyttöön. Dataa saatiin lähetettyä onnistuneesti ja mittaustuloksista muodostettua kuvaajat.
The Nucleo-F334R8 is an embedded evaluation board utilized within this project. Connected sensors measures data which the microcontroller transmits to another MCU, in this case Wi-Fi microchip. Transmission is achieved by the UART interface. Wi-Fi microchip sends data wirelessly to the ThingSpeak channel. The main goal is to be able to examine and compare parameters of houseplant surroundings over a long period of time. Collected data can assist to maintain suitable growing conditions or detect a cause of plants health problems.
To implement wireless function, research of the ESP8266EX and AT-commands was required. The operation of the sensors was examined, and software programmed in C language. Development platform is STM32CubeIDE which bases on Eclipse®/CDT™ framework and GCC toolchain for development, and GDB for debugging.
This project lays the groundwork for further development in the future. At this point the features were partially implemented. Measurement of soil acidity was left out but will be included in the future work while improving other features. Data is transmitted successfully and formed into graphs corresponding measurement results.