Plant Block - 智能植物养护系统

基于 ESP32 的环境监测与自动控制系统，支持通风、补光、浇水等核心功能，具备本地串口调试、云端 MQTT 远程监控能力。

项目升级日志

2026年4月15日更新 - 第二版开发预告

第二版硬件正在规划设计中，将进行多项重大升级，提升系统性能和扩展性。

2026年3月更新 - 第一版完成

第一版硬件已完成设计、打样，软件核心功能开发完毕，升级为 4 通道版本。

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第一版硬件设计 (v1.0)

硬件架构

电源系统

输入：12V DC ├── TPS54302DDCR：12V → 5V 降压转换 ├── PT4115：LED 恒流驱动 (4通道) └── 各模块供电分配

控制通道配置

模块类型	设计预留	实际可用	原因说明
光照控制	4 通道	4 通道	每通道 3W，总计 12W
水泵控制	4 个	1 个	PCB 设计时 GPIO 端口分配错误
传感器接口	4 个	1 个	PCB 设计时 GPIO 端口分配错误

核心功能模块

1. 通风控制 - 定时启停风扇
2. 补光灯控制 - PWM 智能调光（自动渐亮/渐暗）
3. LED散热控制 - 独立散热管理
4. 智能浇水 - 基于土壤湿度阈值、4 小时防重复、周计划管理
5. 时间管理 - 软件计时、Unix 时间戳、ISO 周数、星期计算
6. 命令解析器 - 非阻塞串口命令，完整调试接口
7. 云端通信 - WiFi 连接 + MQTT over TLS（设备状态上报、远程命令下发、遗嘱消息）
8. 数据处理 - 去极值、均值、标准差、稳定性判断

注：串口屏交互功能暂未开发，将在后续版本中实现。

硬件图片

当前进展

• 硬件：Cadence 原理图、封装、初版 PCB 已完成并打样，等待测试
• 软件：核心功能已完成，升级为 4 通道版本（支持独立控制 4 个植物模块）

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第二版升级规划 (v2.0)

主要升级内容

1. 电源系统升级

项目	第一版	第二版	升级说明
输入电源	12V 5A	24V 5A	提升输入电压，减少电流损耗
DC-DC降压链	单级降压	多级降压	24V → 12V → 5V → 3V3分级供电

详细电源架构：

• 24V → 12V：供 TEC、风扇、水泵（选型 TPS54538 或 LM2596HV，输出电流 ≥3A）
• 12V/24V → 5V：供 ESP32、传感器（TPS56339 或 LM2596-5.0）

2. 光照模块重构

项目	第一版	第二版	升级说明
LED类型	4x3W 分立 LED	50W COB 灯板	集成度高，散热更好
驱动方式	PT4115 恒流驱动	Boost 升压驱动	采用 XL6005 或 OC3002
散热控制	ESP32 GPIO 控制	电路自启动	增加可靠性

LED散热自启动电路： PWM信号 → 高速光耦(6N137/TLP2361) → RC滤波 → 施密特触发器 → MOSFET(AO3400)

• 增加正反馈形成死区
• LED工作即自动启动散热
• 无需 ESP32 额外控制

3. 新增TEC温控系统

组件	型号/参数	功能说明
TEC模块	TEC1-12706	12V/6A max（实际使用 ≤3A）
驱动方式	H桥驱动	MOSFET分立或集成IC（如DRV8870），支持PWM调速
电流采样	ACS712-5A	霍尔传感器，5V供电，模拟输出接ADC
温度采样	DS18B20 x2	两路单总线，分别监测冷面和热面温度
控制算法	双闭环PID	温度环 + 电流环联合控制

4. 传感器与接口升级

升级项目	具体内容	目的
环境监测	新增 SHT30	高精度环境温湿度监控
液位检测	浮球开关或超声波传感器	水箱液位监测
湿度调节	雾化器控制	整体环境湿度调节
通信接口	尝试加入 RS485	增强通信距离和抗干扰能力
PCB设计	升级为 4 层板	改善信号完整性和EMC性能

5. 软件功能优化

模块	第一版	第二版优化
土壤湿度传感器	SS8050 控制	去掉 SS8050，GPIO直接控制，避免三极管半导通状态腐蚀传感器
通风控制	固定 5分钟开/55分钟关	升级为可配置的智能控制
串口屏	未开发	暂不开发，先定硬件再实现

项目持续开发中

Plant Block 项目将持续迭代升级，致力于打造更智能、更可靠的植物自动养护系统。欢迎关注项目进展并提出宝贵建议！

项目状态：第一版硬件测试中，第二版设计规划中 开发环境：ESP32 + ESP-IDF，Cadence 硬件设计