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wzjs 2025/8/5 7:07:27

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1. 引言

随着农业智能化的推进，智慧果园系统应运而生。传统的农业生产模式逐渐无法满足现代农业对精准、自动化和高效管理的需求。为了实现果园环境的精准控制和远程监控，我们设计了一个基于STM32单片机的智慧果园系统，利用温度、湿度、二氧化碳、光照和土壤湿度等传感器实现对果园环境的全面监测，并通过STM32控制设备如风扇、水泵、LED等，实现环境自动调节。同时，通过手机APP和云平台机智云实现远程监控与控制，提升果园的智能化管理水平。

2. 系统方案介绍

本系统的核心是STM32F103单片机，通过连接多种传感器，检测果园的温湿度、二氧化碳浓度、光照强度及土壤湿度，并通过OLED显示屏将数据实时显示给用户。同时，系统结合Wi-Fi模块ESP8266-01s，具备远程控制与监控功能，用户可通过手机APP查看果园环境数据，控制风扇、水泵、LED等设备的启停状态。此外，系统支持自动控制和手动控制两种模式。

主要功能：

1. 环境数据检测：温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤湿度等传感器数据实时监测。

2. 自动调节：根据检测到的环境数据，自动控制风扇、水泵、LED等设备。

3. 远程控制：通过手机APP进行远程监控和控制。

4. 云平台集成：数据上传到机智云平台，方便管理与远程查看。

3. 系统架构图

4. 硬件架构

4.1 主控芯片 STM32F103

STM32F103是一款基于ARM Cortex-M3内核的单片机，具备较高的性能与低功耗特点，能够有效控制系统中多个模块的工作。其强大的I/O接口和ADC通道为我们连接各类传感器和外设提供了支持。

4.2 Wi-Fi模块 ESP8266-01s

ESP8266-01s是一款小巧且高效的Wi-Fi模块，支持802.11b/g/n协议。通过该模块，我们能够将系统与机智云平台以及手机APP进行连接，实现远程数据查看与设备控制。

4.3 传感器模块

1. 温湿度传感器 DHT22：用于检测果园环境的温度和湿度。

2. 二氧化碳传感器 CCS811：检测果园中的CO2浓度，帮助判断空气质量。

3. 光照强度传感器：通过光敏电阻或光照强度传感器检测果园的光照条件。

4. 土壤湿度传感器：用于监测土壤中的湿度，确保植物水分充足。

4.4 控制设备

1. 风扇：用于调节果园温度，当温度过高时启动。

2. 水泵：当土壤湿度过低时，自动浇水。

3. LED灯：在光照不足时打开，提供光照。

5. 软件架构

系统的软件架构包括传感器数据采集、设备控制逻辑、Wi-Fi通信、OLED显示、手机APP控制等模块，具体功能如下：

5.1 数据采集与处理

系统定期采集温湿度、CO2浓度、光照强度、土壤湿度等传感器数据，通过STM32的ADC接口将模拟信号转换为数字信号，进行后续的处理。

5.2 自动控制与APP控制

根据设定的阈值，系统自动控制风扇、水泵、LED等设备。当温度过高时，系统开启风扇；当土壤湿度过低时，开启水泵；光照不足时，开启LED灯。用户还可以通过手机APP手动控制这些设备。

5.3 数据展示与远程监控

系统通过OLED显示屏实时显示环境数据，同时，通过Wi-Fi将数据传输至机智云平台，并在手机APP上展示。

5.4 控制模式

系统支持自动控制模式和手动控制模式。在自动模式下，系统根据传感器数据自动调节环境；在手动模式下，用户可通过APP直接控制设备。

6. 关键代码展示

6.1 温湿度传感器读取代码（DHT22）

#include "dht22.h"float temperature, humidity;void DHT22_Init(void)
{// 初始化DHT22传感器
}void DHT22_Read(void)
{if (DHT22_ReadData(&temperature, &humidity) == 0) {// 读取温度和湿度数据}
}

6.2 二氧化碳传感器读取代码（CCS811）

#include "CCS811.h"float CO2_concentration;void CCS811_Init(void)
{// 初始化CCS811传感器
}void CCS811_Read(void)
{CO2_concentration = CCS811_ReadCO2();
}

6.3 风扇控制代码

#define FAN_PIN GPIO_PIN_0  // 假设风扇连接在GPIO_PIN_0void Fan_Control(uint8_t state)
{if (state == 1) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, FAN_PIN, GPIO_PIN_SET);  // 开启风扇} else {HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, FAN_PIN, GPIO_PIN_RESET); // 关闭风扇}
}

6.4 Wi-Fi通信代码（ESP8266）

#include "esp8266.h"void ESP8266_Init(void)
{// 初始化ESP8266 Wi-Fi模块ESP8266_InitModule();
}void ESP8266_ConnectWiFi(void)
{// 连接Wi-FiESP8266_Connect("SSID", "Password");
}void ESP8266_SendDataToCloud(float temperature, float humidity)
{// 将数据发送到机智云平台ESP8266_SendData("Temperature", temperature);ESP8266_SendData("Humidity", humidity);
}