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基于STM32开发的智能温室控制系统

news 来源：原创 2024/9/21 10:46:50

基于STM32开发的智能温室控制系统

1. 引言

智能温室控制系统通过监测温室内的环境参数，如温度、湿度、光照等，自动调节温室中的通风、加热、灌溉等设备，确保植物在最佳环境条件下生长。本文将介绍如何使用STM32微控制器设计和实现一个智能温室控制系统。

2. 环境准备工作

硬件准备

STM32开发板（例如STM32F103C8T6）
温湿度传感器（例如DHT11）
光照传感器（例如BH1750）
水泵和电磁阀（用于自动灌溉）
风扇和加热器（用于温度控制）
OLED显示屏（用于显示环境参数）
按钮和LED（用于用户交互）
面包板和连接线
USB下载线

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写、编译和调试代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32微控制器的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将编译好的代码下载到STM32开发板中。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

3. 系统设计

系统架构

智能温室控制系统通过STM32微控制器连接温湿度传感器、光照传感器、水泵、电磁阀、风扇、加热器和显示屏，实时监测温室内的环境参数，并根据预设条件自动调节各设备的运行。系统包括环境监测模块、设备控制模块和用户交互模块。

硬件连接

将温湿度传感器的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA0）。
将光照传感器的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，数据引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7）。
将水泵和电磁阀的控制引脚分别连接到STM32的GPIO引脚（例如PA1和PA2），VCC引脚连接到电源，GND引脚连接到GND。
将风扇和加热器的控制引脚分别连接到STM32的GPIO引脚（例如PA3和PA4），VCC引脚连接到电源，GND引脚连接到GND。
将OLED显示屏的VCC引脚连接到STM32的3.3V引脚，GND引脚连接到GND，SCL和SDA引脚连接到STM32的I2C引脚（例如PB6、PB7）。
将按钮的一个引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA5），另一个引脚连接到GND。
将LED的正极引脚连接到STM32的GPIO引脚（例如PA6），负极引脚连接到GND。

4. 代码实现

初始化代码

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"
#include "bh1750.h"
#include "water_pump.h"
#include "fan_heater.h"
#include "oled.h"
#include "button.h"
#include "led.h"void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);int main(void) {HAL_Init();SystemClock_Config();MX_GPIO_Init();MX_I2C1_Init();DHT11_Init();BH1750_Init();WaterPump_Init();FanHeater_Init();OLED_Init();Button_Init();LED_Init();while (1) {DHT11_DataTypedef dht11_data;DHT11_ReadData(&dht11_data);uint16_t lightLevel = BH1750_ReadLightLevel();char displayStr[32];sprintf(displayStr, "Temp: %d.%dC\nHum: %d.%d%%\nLight: %d lx", dht11_data.Temperature, dht11_data.TemperatureDecimal,dht11_data.Humidity, dht11_data.HumidityDecimal,lightLevel);OLED_DisplayString(displayStr);if (dht11_data.Temperature < 18) {FanHeater_HeaterOn();} else if (dht11_data.Temperature > 25) {FanHeater_FanOn();} else {FanHeater_AllOff();}if (dht11_data.Humidity < 40) {WaterPump_Start();} else if (dht11_data.Humidity > 60) {WaterPump_Stop();}if (Button_IsPressed()) {LED_On();HAL_Delay(1000);LED_Off();}HAL_Delay(2000);}
}void SystemClock_Config(void) {// 配置系统时钟
}static void MX_GPIO_Init(void) {// 初始化GPIO__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}static void MX_I2C1_Init(void) {// 初始化I2C1用于光照传感器和OLED显示屏通信hi2c1.Instance = I2C1;hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK) {Error_Handler();}
}

控制代码

#include "dht11.h"
#include "bh1750.h"
#include "water_pump.h"
#include "fan_heater.h"
#include "oled.h"
#include "button.h"
#include "led.h"void DHT11_Init(void) {// 初始化温湿度传感器
}void DHT11_ReadData(DHT11_DataTypedef *data) {// 读取温湿度传感器数据
}void BH1750_Init(void) {// 初始化光照传感器
}uint16_t BH1750_ReadLightLevel(void) {// 读取光照强度
}void WaterPump_Init(void) {// 初始化水泵和电磁阀
}void WaterPump_Start(void) {// 启动水泵
}void WaterPump_Stop(void) {// 停止水泵
}void FanHeater_Init(void) {// 初始化风扇和加热器
}void FanHeater_FanOn(void) {// 启动风扇
}void FanHeater_HeaterOn(void) {// 启动加热器
}void FanHeater_AllOff(void) {// 关闭风扇和加热器
}void OLED_Init(void) {// 初始化OLED显示屏
}void OLED_DisplayString(char *str) {// 在OLED显示屏上显示字符串
}void Button_Init(void) {// 初始化按钮
}bool Button_IsPressed(void) {// 检测按钮是否按下
}void LED_Init(void) {// 初始化LED
}void LED_On(void) {// 打开LED
}void LED_Off(void) {// 关闭LED
}