基于STM32的種植室溫濕度檢測及控制的系統(tǒng)設(shè)計

黎顯 魯攀 陳孟原 呂海崗

【摘? 要】中國是一個人口大國，糧食生產(chǎn)一直使我們的重中之重，農(nóng)業(yè)科學(xué)家們無時無刻不在研究如何讓農(nóng)作物生長更健康，產(chǎn)量更高。近年來，隨著科技的快速發(fā)展，非常多的農(nóng)業(yè)智能產(chǎn)品誕生。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與農(nóng)業(yè)種植技術(shù)也在相互融合并產(chǎn)生絢麗的火花。本團隊旨在開發(fā)一款基于STM32F103C8T6單片機系統(tǒng)，采用WIFI模塊實現(xiàn)設(shè)備端至手機端的數(shù)據(jù)傳輸，用戶可以APP界面內(nèi)查看所檢測到當(dāng)前室內(nèi)的溫度和濕度數(shù)值，并通過WIFI模塊控制種室內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)器和濕度調(diào)節(jié)器的開關(guān)機工作狀態(tài)，并能夠?qū)崟r監(jiān)測和反饋這兩個設(shè)備的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)可以讓用戶距離種植室很遠的地方依然可以接收到種植園信息。

【關(guān)鍵詞】STM32單片機;Android應(yīng)用;溫濕度檢測;WIFI模塊

1、設(shè)計背景和目的

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不斷的增強科學(xué)技術(shù)的引入則可以加快我們在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路上的行走速度。研究表明，農(nóng)作物產(chǎn)量與生長環(huán)境有著和強的關(guān)聯(lián)性，如果想讓農(nóng)作物健康成長就必須為其提高適宜的生長環(huán)境。該設(shè)計的將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與農(nóng)業(yè)種植技術(shù)合理結(jié)合，可以實時精確的監(jiān)測和調(diào)節(jié)種植室內(nèi)農(nóng)作物的生長的溫濕度環(huán)境，保證農(nóng)作物可以健康的成長的同時，有可以大大降低種植農(nóng)作物對人力的消耗，為人們創(chuàng)造更高的效益。

2、硬件系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)的元件件組成：STM32F103C8T6單片機最小系統(tǒng)板+eps8266-01wifi模塊+發(fā)光二極管+DHT11溫度濕度傳感器，如圖1系統(tǒng)原理圖所示。STM32F103C8T6控制板作為控制中樞可以對系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行運算處理。ESP8266無線網(wǎng)絡(luò)模塊可以讓用戶的Android設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程信息傳輸。DHT11是一款經(jīng)過校準的溫濕度傳感器，他的溫度誤差為+-2℃，濕度檢測誤差為+-5%RH，溫度量程范圍為0～50℃，量程濕度范圍20-90%RH。溫度調(diào)節(jié)器和濕度調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫濕度。

圖1 系統(tǒng)原理圖

系統(tǒng)啟動以后，DHT11溫濕度模塊可檢測到當(dāng)前種植室內(nèi)的溫度和濕度數(shù)值并傳輸給STM32F103C8T6單片機，單片機在將該數(shù)據(jù)傳輸給ESP8266-01模塊，該模塊可以改溫濕度信息傳遞給手機端。用戶可在APP界面查看接收到的溫濕度信息，當(dāng)室內(nèi)溫度和濕度的數(shù)值不是農(nóng)作物生長所要求的最適宜溫度時，用戶可以控制系統(tǒng)中的溫度調(diào)節(jié)器和濕度調(diào)節(jié)器對種植室溫濕度進行調(diào)節(jié)控制。

3、軟件系統(tǒng)介紹

首先，用戶需要在自己的Android設(shè)備上安裝該產(chǎn)品配套的APP應(yīng)用。打開APP應(yīng)用可以看到如圖2所示的操作頁面。在IP地址一覽中輸入已經(jīng)設(shè)置好的地址，并輸入正確端口值即可連接進入系統(tǒng)。在界面所示的溫度和濕度的顯示位置出會顯示出來種植室內(nèi)的溫濕度狀況。如果此時室內(nèi)溫度低于農(nóng)作物的最適宜生長溫度或濕度，我們就可以點擊APP界面內(nèi)的左邊溫控按鈕來控制溫度調(diào)節(jié)設(shè)備對室內(nèi)進行加熱或加溫，或者點擊右邊濕控按鈕啟動濕度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。當(dāng)室內(nèi)溫度加熱到合適溫度和濕度時，在APP應(yīng)用界面中控制關(guān)閉設(shè)備即可。這樣就實現(xiàn)對種植室的濕度和溫度的遠程監(jiān)測和控制，使得農(nóng)業(yè)種植的更加簡易化。

圖2? APP操縱頁面

4、結(jié)語

該系統(tǒng)的優(yōu)勢如下：

（1）能夠?qū)崟r監(jiān)測種植室內(nèi)的溫度和濕度，并實時通過WIFI上傳到手機APP上顯示，方便用戶的監(jiān)測和控制

（2）主控采用STM32F103，具有成本低、節(jié)約安裝空間、低耗能等眾多優(yōu)點。

（3）通過WIFI 模塊與手機通信，通過手機上的兩個按鍵，遙控操作單片機系統(tǒng)上的兩個設(shè)備（如加溫開，加溫關(guān)、加濕開，加濕開），并實現(xiàn)反饋開關(guān)的運行、停止?fàn)顟B(tài)到手機上進行顯示）。

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化是我國一直都在走的路，未來隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多的農(nóng)業(yè)種植輔助系統(tǒng)將會誕生，期待我國的農(nóng)業(yè)技術(shù)可以更快更好的發(fā)展下去。

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（作者單位：河南理工大學(xué) 機械與動力工程學(xué)院）