基于STM32单片机的远程浇花系统设计与实现

创作时间:

作者:

@小白创作中心

基于STM32单片机的远程浇花系统设计与实现

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/2201_75940997/article/details/139001945

基于STM32单片机的远程浇花花盆GSM短信浇水补光灌溉系统是一个智能化、自动化的植物养护系统。该系统利用STM32单片机作为控制核心，结合GSM短信模块、土壤湿度传感器、光照传感器、水泵、补光灯等设备，实现对植物生长环境的实时监测和远程控制。

一、系统组成

STM32单片机：作为系统的控制核心，负责接收传感器数据，执行控制逻辑，并通过GSM短信模块与用户进行通信。
GSM短信模块：用于实现单片机与手机之间的短信通信，用户可以通过手机发送短信来控制浇水、补光等操作。
土壤湿度传感器：用于实时监测花盆土壤的湿度，并将湿度数据传输给STM32单片机。
光照传感器：用于实时监测植物的光照强度，并将光照数据传输给STM32单片机。
水泵：用于给植物浇水，根据STM32单片机的指令进行工作。
补光灯：用于给植物提供光照，根据STM32单片机的指令进行补光操作。

二、工作原理

系统启动后，STM32单片机通过土壤湿度传感器和光照传感器实时监测花盆土壤的湿度和植物的光照强度。

当土壤湿度低于预设的阈值时，STM32单片机控制水泵启动，给植物浇水；当土壤湿度达到预设的阈值时，水泵停止工作。
当光照强度低于预设的阈值时，STM32单片机控制补光灯启动，给植物提供光照；当光照强度达到预设的阈值时，补光灯停止工作。

用户可以通过手机发送短信给GSM短信模块，GSM短信模块将短信内容解析后发送给STM32单片机。STM32单片机根据短信内容执行相应的操作，如浇水、补光等。

系统还具备数据记录和显示功能，可以实时显示土壤湿度、光照强度等信息，并可以通过GSM短信模块将相关信息发送给用户。

三、功能设计

温湿度传感器DHT11：用于检测花盆湿度和温度。
LCD1602液晶显示：用于显示温湿度和光照状态值。
继电器控制：用于控制水泵和补光灯。
GSM模块SIM800：用于实现远程控制。
高亮LED灯：用于补光。
光照检测：用于检测光照强度。
电源：提供系统所需电力。

具体功能包括：

检测花盆湿度、温度和光照状态值，并通过LCD1602液晶显示。
远程控制：用户可以通过手机发送短信来控制浇水和补光灯。例如，发送“jiaoshui”可以启动浇水功能，发送“buguang”可以启动补光功能，发送“get”可以获取当前的温湿度数据。
自动控制：在正常情况下，当湿度低于35%时自动浇水，当光照较暗时自动补光。
系统供电要求：GSM模块上电需要几秒初始化，系统供电电源至少要支持5V/2A。
光敏传感器可以通过传感器上的电位器调节检测的灵敏度。

四、设计思路

文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备。
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法。
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景。
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

五、软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。