RespberryPi 4.0 Model B를 사용하여 식물 성장에 대한 다양한 기능을 통해 사용자들이 보다 쉽게 식물을 관리하도록 돕습니다. 사용자는 본 시스템을 통해 식물에게 필요한 수분, 온도, 습도 등을 사용자 단말기를 통해 확인할 수 있고, 이를 바탕으로 식물의 물주기, 빛 공급, 화분 회전, 환풍, 음악 재생 등의 기능을 사용해 식물의 환경을 조정할 수 있습니다.
- 광합성
- 물주기
- 음악 재생
- 화분 회전
- 환풍
- 식물 상태 모니터링
- 리모컨 - 23번
- LED - 25번
- 토양 수분 센서 - 17번
- 워터 펌프 - 27번
- RTC 모듈 - 2번, 3번
- 온/습도 센서 - 4번
- 블루투스 모듈 - 0번, 1번
- DC 모터 - 18번, 19번
- 스피커 - 26번
- 스텝 모터 - 12번, 16번, 20번, 21번
- 로터리 엔코더 - 5번, 6번
- 릴레이 모듈 - 7번
사용되는 모듈 : 리모컨, IR 센서, LED
사용자가 리모컨을 이용하여 입력하면 IR 센서가 적외선 신호를 감지하여 LED의 밝기를5단계로 조절한다.
사용되는 모듈 : 토양 수분 센서, ADC 모듈, 릴레이 모듈, 워터 펌프
물주기 기능은 10초마다 동작된다. 토양 수분 센서에서 흙에 포함된 수분을 측정하고, ADC 모듈을 통해 디지털 값으로 변환 후 수분 측정 값이 50% 이하라면, 릴레이 모듈을 통해 워터 펌프를 동작시켜 흙에 수분을 공급한다.
사용되는 모듈 : RTC 모듈, 스피커
시스템 내 스케줄러 기능을 통해 쓰레드 간 공유 변수인 시간 정보를 참조하여 특정 시간(모니터링은 30초)마다 음악 재생 기능이 실행된다. 시스템에는 3개의 음악이 존재한다. 스케줄러에 의해 호출될 때마다 임의의 음악이 선택되어 스피커를 통해 재생된다.
사용되는 모듈 : RTC 모듈, 스텝 모터
시스템 내 스케줄러 기능을 통해 쓰레드 간 공유 변수인 시간 정보를 참조하여 특정 시간(모니터링은 5초)마다 화분 회전 기능이 실행된다. 스케줄러에 의해 호출되면 스텝 모터를 10도 회전시킨다. 시계 방향으로 180도 회저하면 다시 반대방향으로 회전하며 -180도에 도달하면 또다시 반대 방향으로 회전하는 식으로 동작한다.
사용되는 모듈 : 로터리 엔코더, DC 모터
로터리 엔코터의 회전 값을 입력받아 DC 모터의 회전 세기를 조절한다.
사용되는 모듈 : RTC 모듈, 블루투스 모듈, 온습도 센서, 토양 수분 세서
시스템 내 스케줄러 기능을 통해 쓰레드 간 공유 변수인 시간 정보를 참조하여 특정 시간(모니터링은 10초)마다 모니터링 기능이 실행된다. 모니터링 기능은 라즈베리파이와 스마트폰 간 블루투스 통신을 통해 이루어지며, 공유 변수인 시간, 온도, 습도, 토양 수분 정보를 뮤텍스를 통해 참조하여 사용자에게 제공한다.
시스템은 멀티쓰레드로 동작한다.
공유변수로는 시간 정보(current_time), 토양 수분 정보(soil_moisture), 온습도 정보(temp_humid_info)가 존재한다.
각각의 공유변수는 여러 쓰레드에서 뮤텍스를 통해 갱신, 조회된다.
라즈베리파이 -> 스마트폰 통신
각 모듈함수에 extern으로 외부 변수로 선언함으로써 문제를 해결하였다.
IR 센서에 리모컨 키를 등록하는 과정에서 키 값이 디코드되지 않는 문제가 발생했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 리모컨의 키 값을 사용하여 raw codes로 입력하였다. 그리고 리모컨 키에 따라 KEY_UP, KEY_DOWN 구분하여 문제를 해결하였다.
- 기본 설정
- /boot/config.txt 에서 아래 값으로 변경
dtoverlay=gpio-ir, gpio_pin=23- /etc/lirc/lircd_options.config 에서 아래 값으로 변경
driver = default \\n device = /dev/lirc0- sudo apt-get ir-keytable lirc liblircclient-dev # 라이브러리 설치
- irrecord로 리모컨 등록 필요 (이때 raw_code로 작성)
- raw_code는 sudo mode2 -m -d /dev/lirc0
- (참고 : https://asimuzzaman.com/posts/how-to-use-raspberry-pi-as-infrared-ir-remote)
- 빌드 시 -llirc_client 필요
- 라이브러리 설치
sudo apt update
sudo apt install lirc ir-keytable liblircclient-dev
sudo nano /etc/lirc/lirc_options.conf
- 값 설정
/etc/lirc/lirc_options.conf
driver = default
device = /dev/lirc0
/boot/config.txt
#dtoverlay=gpio-ir,gpio_pin=17
#dtoverlay=gpio-ir-tx,gpio_pin=18
/boot/config.txt의 주석처리된 부분을 다음과 같이 변경해준다.
dtoverlay=gpio-ir,gpio_pin=23
- 리모컨 등록
sudo mode2 -m -d /dev/lirc0
위의 명령어를 실행하고 UP, DOWN 버튼을 눌렀을 때의 출력 값을 복사하여
sudo nano {리모컨이름}.lircd.conf
에 다음과 같이 입력한다.
begin raw_codes
name KEY_UP
<up 버튼을 눌렀을 때의 출력값>
name KEY_DOWN
<down 버튼을 눌렀을 때의 출력값>
end raw_codes
make
sudo ./smart_garden
- 주의사항 RTC 시간이 설정되지 않은 경우, 시간 설정 필요
