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基于STM32单片机远程浇花花盆GSM短信浇水补光设计

news 2025/9/24 13:33:07

基于STM32单片机远程浇花花盆GSM短信浇水补光设计

1. 功能介绍

本设计的目标是实现对家庭或温室花盆的智能化管理，解决人们在外出或无法及时照顾植物时的养护问题。系统以STM32F103C8T6单片机为核心，结合传感器、继电器和GSM模块，实现土壤湿度、环境温度、光照强度的实时检测和远程控制。

主要功能包括：

湿度检测与自动浇水：当检测到花盆土壤湿度低于35%时，自动驱动继电器打开水泵进行浇水，保证植物根部获得充足水分。
光照检测与补光：通过光敏电阻检测环境光照，当环境光线不足时，自动打开高亮LED进行补光，保障植物光合作用。
温湿度检测与显示：利用DHT11传感器检测环境温湿度，并通过LCD1602实时显示。
GSM短信远程控制：用户可通过手机短信实现远程管理，包括远程浇水、远程补光和远程数据查询。
- 发送jiaoshui：系统开启继电器，执行浇水任务，并自动回复“jiaoshui_ok”，1分钟后自动关闭。
- 发送buguang：系统开启LED补光灯，自动回复“buguang_ok”，1分钟后自动关闭。
- 发送get：系统将当前温湿度、光照等信息通过短信返回，方便用户随时查看植物生长环境。

该设计不仅提升了植物养护的智能化水平，也具备良好的实用性与扩展性，能够广泛应用于家庭阳台、办公室小型花盆及智能温室等场景。

2. 系统电路设计

2.1 STM32F103C8T6核心电路

STM32F103C8T6是基于ARM Cortex-M3内核的32位单片机，主频高达72MHz，具有丰富的外设接口，包括USART、I2C、SPI、ADC、PWM等。
在本系统中，STM32作为主控器，负责：

采集DHT11温湿度数据与光照传感器数据；
控制继电器、水泵、LED补光灯；
与SIM800A模块通过USART通信，实现短信收发；
驱动LCD1602显示屏，实时显示环境参数。

其优势在于处理速度快，资源丰富，能够同时处理多种传感器数据和执行控制任务。

2.2 DHT11温湿度传感器电路

DHT11是一款集成了温湿度采集功能的数字传感器。它通过单总线方式与STM32通信，输出温度和湿度的数字量数据。
在本系统中，DHT11用于：

实时检测环境温度和湿度；
作为远程短信反馈的重要参数。

电路连接上，DHT11的VCC接3.3V电源，GND接地，DATA通过一个上拉电阻连接至STM32的IO口。

2.3 LCD1602液晶显示电路

LCD1602是一种常见的字符型液晶显示屏，能够显示两行各16个字符。
在本系统中主要用于：

显示实时温度、湿度与光照数值；
提供给用户直观的数据信息。

其接口采用并行方式与STM32通信，优点是稳定性强，显示速度快。

2.4 光照检测电路

光照检测采用光敏电阻与分压电路，将光照强度转化为电压信号，再通过STM32的ADC采集。
在本系统中，光照强度值用于判断是否需要开启LED补光灯，从而保障植物在光照不足时仍能进行光合作用。

2.5 继电器控制电路

继电器用于控制外部高功率设备，如水泵和LED补光灯。

水泵继电器：当湿度低于设定阈值时，STM32输出高电平驱动继电器，水泵启动执行浇水。
LED补光继电器：当光照不足时，STM32控制继电器，开启高亮LED进行补光。

2.6 GSM短信模块电路（SIM800A）

SIM800A是一款广泛应用的GSM/GPRS模块，支持短信、语音及数据传输功能。
在本系统中，SIM800A主要用于短信收发，实现远程控制：

接收用户短信命令，如jiaoshui、buguang、get；
通过串口与STM32通信，STM32解析指令并执行对应动作；
将反馈信息以短信形式返回给用户。

SIM800A的VCC接4V电源，串口TX、RX与STM32 USART接口相连。

2.7 高亮LED补光电路

高亮LED作为人工补光设备，提供额外光照，确保植物在阴天或夜间能够进行光合作用。LED通过继电器控制，实现自动与手动两种工作模式。

2.8 电源电路

系统电源采用稳压模块，为STM32、DHT11、LCD1602提供3.3V/5V电压，为SIM800A提供4V电压。

3. 程序设计

系统的软件部分基于STM32标准库开发，分为数据采集、显示、阈值判断、执行控制和短信通信几个模块。

3.1 主程序框架

主程序主要负责：

初始化外设（USART、GPIO、ADC、LCD、定时器）；
周期性采集DHT11温湿度数据与光照数据；
判断湿度和光照是否达到阈值，执行浇水或补光；
处理SIM800A短信命令；
将数据更新至LCD和远程反馈。

#include "stm32f10x.h"
#include "lcd1602.h"
#include "dht11.h"
#include "usart.h"
#include "relay.h"
#include "adc.h"
#include "sim800a.h"int main(void) {SystemInit();LCD1602_Init();DHT11_Init();USART1_Init(9600);Relay_Init();ADC_Init();while (1) {// 采集温湿度DHT11_ReadData();// 采集光照uint16_t light = ADC_Read();// 显示数据LCD1602_ShowData(temp, humi, light);// 自动判断AutoControl(temp, humi, light);// 短信处理SIM800A_Process();}
}

3.2 DHT11数据采集程序

uint8_t DHT11_Read(uint8_t *temperature, uint8_t *humidity) {// 与DHT11通信，采集温湿度// 返回温湿度数据
}

3.3 LCD1602显示程序

void LCD1602_ShowData(int temp, int humi, int light) {LCD_SetCursor(0,0);LCD_Print("T:");LCD_PrintNum(temp);LCD_Print(" H:");LCD_PrintNum(humi);LCD_SetCursor(1,0);LCD_Print("Light:");LCD_PrintNum(light);
}

3.4 自动控制程序

void AutoControl(int temp, int humi, int light) {if (humi < 35) {Relay_WaterPump(ON);} else {Relay_WaterPump(OFF);}if (light < 300) {Relay_LED(ON);} else {Relay_LED(OFF);}
}

3.5 短信命令处理程序

void SIM800A_Process(void) {char cmd[20];if (SIM800A_ReadSMS(cmd)) {if (strcmp(cmd, "jiaoshui") == 0) {Relay_WaterPump(ON);SIM800A_SendSMS("jiaoshui_ok");Delay_ms(60000);Relay_WaterPump(OFF);}else if (strcmp(cmd, "buguang") == 0) {Relay_LED(ON);SIM800A_SendSMS("buguang_ok");Delay_ms(60000);Relay_LED(OFF);}else if (strcmp(cmd, "get") == 0) {char msg[50];sprintf(msg, "T:%d H:%d L:%d", temp, humi, light);SIM800A_SendSMS(msg);}}
}

4. 总结

本设计以STM32F103C8T6为核心，融合了温湿度检测、光照检测、自动浇水与补光、短信远程控制等功能，实现了一个实用的远程智能花盆管理系统。通过DHT11、光敏电阻和LCD1602的组合，用户能够直观获取植物生长环境参数；结合SIM800A模块，用户即使不在家，也能通过短信实时了解植物状态，并执行远程操作。

该系统不仅满足了日常养花的自动化需求，还能作为物联网与智能农业的应用案例，为未来更大规模的智能温室系统提供基础。系统的设计理念和实现方式具有可扩展性，例如可增加WiFi模块接入云平台，实现APP可视化管理，进一步提升智能化水平。

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