硬件编程 · 阳台盆栽土壤湿度守护 · 2026-08-13

需求洞察

目标用户是城市阳台种植爱好者、经常出差或工作繁忙的上班族、园艺新手。真实痛点包括：土壤湿度肉眼难以判断，浇水过多容易烂根，忘记浇水导致植物干枯；市面智能花盆价格偏高且数据封闭，无法二次开发；普通湿度计只显示数值，不具备远程提醒和记录能力。

值得做的原因：ESP32-S3 成本低、算力足够，配合电容式土壤湿度传感器和 DHT22，可以稳定采集盆栽环境。通过 MQTT 上报手机或服务器，用户不在家也能收到提醒。开源方案可扩展自动浇水、多盆管理，是学习硬件编程和物联网的实用入门项目。

方案设计

感知层：电容式土壤湿度传感器输出 0~3V 模拟电压，接至 GPIO34 的 ADC 通道；DHT22 采集空气温湿度，数据脚接 GPIO15，并由 10k 电阻上拉至 3.3V。控制层：ESP32-S3 负责读取传感器数据、滤波、比较土壤湿度阈值，驱动 OLED 显示当前状态；根据设定间隔进入浅睡模式降低功耗。执行层：本方案以 OLED 屏幕和 MQTT 消息作为反馈方式，若后续扩展自动浇水，可在空闲 GPIO 上增加继电器或小水泵驱动。日志/联网层：ESP32-S3 通过 2.4G 无线网络连接 MQTT 服务器，上报土壤湿度、空气温湿度、设备编号和时间戳，便于远程查看历史曲线。

物料清单

总计 58 元，不超过 60 元目标成本。

接线与结构

土壤湿度传感器模拟输出接 GPIO34，理由是该引脚为输入专用 ADC 通道，适合读取模拟电压且不会与启动冲突。DHT22 数据脚接 GPIO15，需在数据脚与 3.3V 之间接 10k 上拉电阻。OLED 使用 I2C 总线，SDA 接 GPIO21，SCL 接 GPIO22，这是 ESP32-S3 常用 I2C 引脚，电平兼容 3.3V。所有模块共地。

结构上，将 ESP32-S3 与 OLED 固定在小外壳或洞洞板背面，传感器探头插入花盆土壤约五厘米，DHT22 放置在花盆外侧避开阳光直射。OLED 屏幕面向阳台走道，便于随时查看。若使用 USB 供电，可将线缆从花盆边缘引出。

核心代码

import time
import machine
import network
import dht
import ssd1306

# 引脚定义
SOIL_PIN = ADC(Pin(34))
SOIL_PIN.atten(ADC.ATTN_11DB)
DHT_PIN = Pin(15)
dht_sensor = dht.DHT22(DHT_PIN)
i2c = SoftI2C(sda=Pin(21), scl=Pin(22))
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

# 无线网络与 MQTT
WIFI_SSID = "你的无线名称"
WIFI_PASS = "你的无线密码"
MQTT_BROKER = "broker.emqx.io"
MQTT_TOPIC = "balcony/soil"

def connect_wifi():
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        for _ in range(20):
            if wlan.isconnected():
                break
            time.sleep(0.5)
    return wlan.isconnected()

def read_sensors():
    # 读取空气温湿度
    dht_sensor.measure()
    temp = dht_sensor.temperature()
    hum = dht_sensor.humidity()
    # 读取土壤湿度，并映射为百分比
    soil_raw = SOIL_PIN.read()
    soil_percent = max(0, min(100, int((4095 - soil_raw) / 4095 * 100)))
    return temp, hum, soil_percent

    oled.fill(0)
    oled.text("Soil: {}%".format(soil_percent), 0, 10)
    oled.text("Air: {}C {}%".format(temp, hum), 0, 30)
    oled.show()

    payload = '{{"soil":{},"temp":{},"hum":{}}}'.format(soil_percent, temp, hum)

def main():
    connect_wifi()
    client = MQTTClient("esp32s3_soil", MQTT_BROKER)
    client.connect()
    while True:
        temp, hum, soil_percent = read_sensors()
        # 进入浅睡 60 秒，降低功耗
        machine.deepsleep(60000)

if __name__ == "__main__":
    main()