裘炯濤

創(chuàng)意想法

辦公桌邊陪伴我們工作的多肉、陽臺(tái)上沐浴著陽光的綠蘿、花壇里注視著同學(xué)們走過的迎春花……你是否曾想過，這些植物跟我們?nèi)祟愐粯樱灿邢才返那榫w？如果植物有心情的話，你覺得它們的心情會(huì)受什么因素影響呢？

我們知道，植物的生長狀況主要受光照、水分、養(yǎng)分、溫度等多種因素的綜合影響。我們可以認(rèn)為，當(dāng)這些條件都正好適合時(shí)，最有利于植物的生長，植物的心情就會(huì)達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。如果其中的某一個(gè)條件變差了，那么植物的心情就會(huì)變差。

我們希望利用土壤濕度傳感器檢測土壤濕度，從土壤濕度的角度來分析植物的心情。對(duì)于不同的植物，它們的最適宜濕度并不相同，有些植物會(huì)喜歡偏干一點(diǎn)的土壤，而有些植物會(huì)喜歡偏濕一點(diǎn)的。我們可以利用一個(gè)旋鈕傳感器來輸入植物最適宜的濕度，通過比較最適宜濕度和實(shí)際測得的濕度，計(jì)算出濕度差值，從而推算出植物心情。根據(jù)分析，我們可以得出植物的最適宜濕度和實(shí)際測得濕度差值越大，植物心情越差，從而就可以分析出植物的心情，如圖1所示。

電路連接

在這個(gè)作品設(shè)計(jì)過程中，使用Arduino作為主控，利用Mixly編寫程序。為了測出土壤濕度，需要用到土壤濕度傳感器，而顯示植物的心情可以使用8×8點(diǎn)陣屏幕，旋鈕傳感器用于輸入植物最適宜的濕度，當(dāng)植物處于不開心時(shí)用蜂鳴器發(fā)出求救聲。

制作思路

首先需要用戶通過旋鈕傳感器設(shè)置植物的最適宜的濕度A，然后利用土壤濕度傳感器檢測花盆中土壤的實(shí)際濕度B。如果B與A比較接近，就說明植物的心情較好，點(diǎn)陣屏顯示開心的表情；如果B與A有一定差距，就說明植物的心情不好，點(diǎn)陣屏顯示不開心的表情；如果B與A的差距很大，則說明植物的心情很糟糕，點(diǎn)陣屏顯示很難過的表情，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“滴滴”的報(bào)警聲，提醒主人及時(shí)料理。

將植物的心情從最開心到最傷心劃分為5個(gè)等級(jí)，并用8×8LED點(diǎn)陣制作5個(gè)表情，具體表情及含義如下表所示。

最適宜濕度和實(shí)際濕度的最大差值為1023，而植物一共有5種心情，因此得出植物最適宜濕度（A）、土壤實(shí)際濕度（B）、植物心情指數(shù)（M）之間的關(guān)系，其公式如下：

根據(jù)前面的分析，連接電路，將蜂鳴器連接在D9，將8×8點(diǎn)陣屏的SDA連接在D2、SCL連接在D3，將土壤濕度傳感器連接在A0，將旋鈕傳感器連接在A1，連線如圖2所示。

情境呈現(xiàn)

一個(gè)精致好看的外觀設(shè)計(jì)是非常重要的，外觀設(shè)計(jì)簡單來說就是作品的顏值。在實(shí)際制作過程中，外觀制作可以有多種途徑。例如，使用紙盒作為作品框架，可以輕松實(shí)現(xiàn)挖孔、涂鴉等操作，也更適合低段學(xué)生操作。根據(jù)電路連接圖搭建硬件和結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

原理揭秘

首先根據(jù)土壤濕度傳感器測到的數(shù)據(jù)和旋鈕傳感器輸入的植物適宜濕度計(jì)算出植物的心情指數(shù)M；再用“如果……否則……”模塊搭建分支結(jié)構(gòu)，對(duì)M值屬于哪一范圍進(jìn)行判斷和處理，程序如圖4所示。

搭建好顯示表情的程序結(jié)構(gòu)后，就可以往里面填寫不同的表情程序了。當(dāng)然，在編輯表情之前，還需要對(duì)點(diǎn)陣屏進(jìn)行初始化，程序如下頁圖5所示。

根據(jù)表情設(shè)計(jì)，依次完成M值屬于不同范圍時(shí)的點(diǎn)陣表情。其中特別要注意的是，不同的表情需要用不同的數(shù)組變量命名，否則會(huì)無法正確顯示。

當(dāng)植物的心情是最差的時(shí)候，也就是當(dāng)M大于4時(shí)，需要用蜂鳴器發(fā)出“滴滴滴”的報(bào)警聲，以此提醒主人要注意多照顧植物，程序如下頁圖6所示。

完成整個(gè)作品的程序編寫之后，就可以上傳到Arduino UNO中，經(jīng)過調(diào)試即可實(shí)現(xiàn)檢測植物心情。

成果拓展

完成這個(gè)作品后，我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)植物是否真的有心情已經(jīng)不再重要了。在制作過程中，我們利用控制變量法來研究土壤濕度與植物心情的關(guān)系，利用傳感器和點(diǎn)陣屏測出并顯示植物的心情，讓學(xué)生體驗(yàn)到了創(chuàng)造的樂趣。

從這個(gè)作品出發(fā)，學(xué)生也想出了更多的作品，如給植物心情檢測儀增加自動(dòng)澆水功能，當(dāng)植物心情不好時(shí)能自動(dòng)澆水。甚至有學(xué)生希望通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將植物的心情實(shí)時(shí)發(fā)送到主人手機(jī)端，這樣主人不管走到哪里就都可以關(guān)注到植物的心情了。