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基于STM32的智能温室控制系统设计

news 2025/8/24 14:54:48

1 系统功能介绍

本设计为 基于 STM32 单片机的智能温室控制系统，旨在利用现代嵌入式控制技术与物联网通信技术，实现对温室内部环境的实时监控与智能调控。温室是植物生长的重要场所，合理的温度与湿度环境对于作物的健康成长至关重要，而人工管理往往效率低、准确性差。通过本系统，用户不仅可以在本地通过液晶屏直观查看温湿度信息，还能够借助蓝牙模块与手机 APP 实现远程监控与控制，达到节能高效、智能便捷的目标。

系统的主要功能包括：

环境参数检测与显示：通过温湿度传感器采集环境温湿度数据，实时显示在 1602 液晶屏 上，同时通过蓝牙模块传输至手机 APP。
报警功能：当湿度超过 75%RH 时，系统会自动向手机 APP 发送报警信息，提醒用户采取措施。
风扇智能控制：用户可以通过手机 APP 发送指令实现风扇远程控制：
- 发送字符 “O”：风扇启动；
- 发送字符 “C”：风扇关闭。
自动化与交互结合：系统既具备自动监测与报警功能，又能通过 APP 交互进行手动调控，保证了灵活性与可靠性。

该系统在实际应用中可广泛应用于智能农业、温室种植、仓储环境调节等场合，为绿色农业与物联网结合提供了良好的实践样例。

2 系统电路设计

2.1 单片机最小系统电路

核心控制器选用 STM32F103C8T6 单片机，其具有 32 位 ARM Cortex-M3 内核，主频可达 72MHz，拥有丰富的外设接口与强大的运算能力。

时钟电路：采用 8MHz 晶振，通过倍频获得系统主频；
复位电路：采用上电复位与按键复位双重方式，保证系统稳定启动；
电源电路：单片机工作电压为 3.3V，通过 AMS1117-3.3 稳压芯片由 5V 电源转换而来。

2.2 温湿度传感器电路

系统采用 DHT11 或 DHT22 温湿度传感器：

传感器通过单总线与 STM32 通信，周期性输出当前温湿度数据；
湿度检测范围在 20%RH~90%RH，精度满足温室应用需求；
数据读取通过定时器与 IO 捕捉实现可靠通信。

2.3 1602 液晶显示电路

1602 液晶用于实时显示温湿度数据；
数据接口模式选择 4 位总线方式，节省 IO 口；
第一行显示温度，第二行显示湿度，界面简洁直观。

2.4 风扇控制电路

采用 NPN 三极管+继电器驱动电路；
STM32 输出高低电平控制三极管，继电器吸合与断开控制风扇电源；
驱动电路中加入反向二极管保护，防止继电器产生的感应电压损坏电路。

2.5 蓝牙通信电路

系统采用 HC-05 蓝牙串口模块，与 STM32 的 USART 串口通信；
波特率设置为 9600bps，满足数据传输需求；
手机 APP 通过蓝牙连接至系统，实现数据接收与命令发送。

2.6 电源电路

整个系统供电电压为 5V；
1602 液晶、蓝牙模块均可直接使用 5V；
STM32 与 DHT11 工作电压为 3.3V，由 AMS1117-3.3 稳压模块提供；
电路中增加电源滤波电容，保证电源稳定，减少干扰。

3 程序设计

3.1 主程序设计

主程序负责系统的整体调度，包括初始化、数据采集、数据显示、蓝牙通信与风扇控制。

#include "stm32f10x.h"
#include "lcd1602.h"
#include "dht11.h"
#include "usart.h"
#include "fan.h"uint8_t humidity, temperature;
uint8_t rxData;int main(void)
{LCD1602_Init();DHT11_Init();USART1_Init(9600);Fan_Init();while(1){if(DHT11_Read_Data(&temperature, &humidity) == SUCCESS){LCD1602_ShowString(0,0,"Temp: ");LCD1602_ShowNum(6,0,temperature,2);LCD1602_ShowString(0,1,"Humi: ");LCD1602_ShowNum(6,1,humidity,2);USART1_SendString("T:");USART1_SendNum(temperature);USART1_SendString(" H:");USART1_SendNum(humidity);USART1_SendString("\r\n");if(humidity > 75){USART1_SendString("ALARM: HUMI HIGH!\r\n");}}if(USART1_Receive(&rxData) == SUCCESS){if(rxData == 'O') Fan_On();else if(rxData == 'C') Fan_Off();}Delay_ms(1000);}
}

3.2 DHT11 温湿度采集程序

uint8_t DHT11_Read_Data(uint8_t *temp, uint8_t *humi)
{uint8_t buf[5];// 按照时序读取40位数据if(DHT11_Read(buf) == SUCCESS){*humi = buf[0];*temp = buf[2];return SUCCESS;}return ERROR;
}

3.3 液晶显示程序

void LCD1602_ShowNum(uint8_t x, uint8_t y, uint16_t num, uint8_t len)
{char str[5];sprintf(str,"%d",num);LCD1602_ShowString(x,y,str);
}

3.4 蓝牙串口通信程序

void USART1_Init(uint32_t baudrate)
{// 配置USART1：波特率9600, 8N1格式// 开启接收中断，处理蓝牙指令
}void USART1_SendString(char *str)
{while(*str){USART_SendData(USART1, *str++);while(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TXE) == RESET);}
}

3.5 风扇控制程序

void Fan_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}void Fan_On(void)
{GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}void Fan_Off(void)
{GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);
}