硬件编程 · 阳台盆栽土壤湿度守护 · 2026-09-26

需求洞察

阳台盆栽和地栽不同，盆土体积小，水分蒸发快，夏季一天就可能从湿润变干燥。目标用户是城市阳台园艺爱好者、经常加班或出差的上班族，以及刚入门的种植新手。真实痛点是：凭感觉浇水不可靠，传统指针湿度计要蹲下看，出差几天回来植物已经萎蔫；浇水过多还会烂根，尤其多肉、香草、番茄苗对湿度敏感。为什么值得做？ESP32-S3 自带 Wi-Fi，成本低，配合土壤湿度传感器和 OLED 就能把“看不见的湿度”变成数字和远程消息。它既能提醒浇水，也能为后续自动滴灌留出控制接口。60 元内即可完成，门槛低，重复可复制。

方案设计

感知层：电容式土壤湿度传感器插入盆土，输出模拟电压；DHT22 采集空气温湿度，辅助判断蒸发速度。控制层：ESP32-S3 读取 ADC 值，做滑动平均滤波，换算为湿度百分比，并按阈值判断“偏干、适宜、偏湿”。执行层：0.96 寸 OLED 显示土壤湿度、温度和空气湿度；当湿度低于阈值时，屏幕闪烁提示，也可扩展 LED 或蜂鸣器。日志/联网层：通过 MQTT 将 JSON 数据发布到 Broker，手机或 Home Assistant 订阅后远程查看。低功耗方面，采集间隔设为 10 分钟，其余时间进入深度睡眠，适合电池供电。

物料清单

接线与结构

土壤湿度传感器：VCC 接 3.3V，GND 接 GND，A0 接 GPIO4。微调理由：ESP32-S3 的 ADC1 通道为 GPIO1—GPIO10，GPIO34 不属于可用模拟通道，改用 GPIO4 可稳定读取。DHT22：VCC 接 3.3V，GND 接 GND，DATA 接 GPIO15，DATA 与 VCC 之间加 10k 上拉电阻。OLED：VCC 接 3.3V，GND 接 GND，SDA 接 GPIO21，SCL 接 GPIO22。结构上，主控和 OLED 放入阳台防水盒，土壤传感器探针插入盆土，DHT22 露在空气中。电源可用 USB 适配器或 18650 电池盒。注意探针不要长期浸泡，电容式比电阻式更耐腐蚀。

核心代码

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <DHT.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Wire.h>

#define SOIL_PIN 4
#define DHT_PIN 15
#define DHT_TYPE DHT22
#define OLED_SDA 21
#define OLED_SCL 22

DHT dht(DHT_PIN, DHT_TYPE);
Adafruit_SSD1306 display(128, 64, &Wire;, -1);
WiFiClient espClient;
PubSubClient mqtt(espClient);

const char* ssid = "你的WiFi";
const char* password = "你的密码";
const char* mqttServer = "broker.emqx.io";
const int mqttPort = 1883;
const char* topic = "balcony/soil";

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(SOIL_PIN, INPUT);
  dht.begin();
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
  while (!mqtt.connected()) mqtt.connect("esp32-soil");
}

void loop() {
  int raw = analogRead(SOIL_PIN);
  int soil = map(raw, 4095, 0, 0, 100);
  soil = constrain(soil, 0, 100);
  float temp = dht.readTemperature();
  float hum = dht.readHumidity();

  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0, 0);
  display.print("Soil:"); display.print(soil); display.println("%");
  display.print("Hum:"); display.print(hum); display.println("%");
  display.display();

  char payload[128];
  snprintf(payload, 128, "{\"soil\":%d,\"temp\":%.1f,\"hum\":%.1f}", soil, temp, hum);
  mqtt.publish(topic, payload);
  delay(2000);
  esp_deep_sleep_start();
}