基于STM32的智慧农场环境检测系统设计与实现 课题的内容和要求 本课题的研发内容是：基于STM32的智慧农场环境检测系统设计与实现，本课题由STM32单片机、温湿度传感器、光照强度传感器、液晶显示屏、蜂鸣器等组成。STM32单片机用来处理传感器获取的数据，温湿度传感器用来采集农场内温湿度信息，光照强度传感器用来采集农场内光照强度信息，液晶显示屏用来显示温湿度、光照强度、土壤湿度，以此构成农场农作物生长环境检测系统，实现对农作物生长相关参数的检测。 课题的研发要求：基于STM32的智慧农场环境检测系统设计与实现的基本功能和主要要求，该系统应该具有以下功能： （1） 使用STM32系列单片机作为主控，进行数据收集与处理； （2） 环境温湿度检测：通过温湿度模块SHT30实现检测。 （3） 环境光照强度检测：通过BH1750光照强度模块实现。 （4） 土壤湿度检测：通过土壤湿度检测模块实现检测。 （5） 显示功能：在LCD/OLED屏上实时显示测量的各个参数。 （6） 当土壤的湿度低于设置的阈值时，自动开启灌溉的功能。 （7） 当光照强度低于设置的阈值时，可自动开启灯照功能。 （8） 自动灌溉及开启灯照功能可设置打开或者关闭。 （9） 远程监测功能：使用GSM或者4G模块上传农场环境数据到手机，实现远程查看。 给出实现上述功能的代码

<think>好的，用户需要基于STM32的智慧农场环境检测系统的代码实现，包含多个传感器模块、显示、自动控制和远程通信功能。首先，我得理清楚各个模块的硬件连接和软件驱动。 先看硬件部分。主控应该选STM32F103C8T6，因为引用里提到过这个型号，而且资源足够。SHT30温湿度模块是I2C接口，BH1750光照也是I2C，可能需要分地址。土壤湿度检测通常用ADC读取，比如YL69模块。LCD/OLED显示可以用SPI或I2C，根据具体型号定。自动灌溉和光照控制需要GPIO控制继电器。GSM/4G模块可能需要UART通信，比如SIM800系列。 接下来是软件架构。需要初始化各个外设：I2C、ADC、GPIO、UART等。传感器数据采集部分，SHT30和BH1750的驱动代码需要实现，包括I2C读写和数据处理。土壤湿度通过ADC读取，可能需要校准。显示模块需要编写显示驱动，实时更新数据。自动控制逻辑部分，比如当土壤湿度低于阈值时启动水泵，光照不足时打开补光灯。远程通信部分，GSM模块发送数据到服务器，可能需要AT指令配置。 代码结构方面，分模块编写，主循环中轮询传感器数据，处理控制逻辑，更新显示，并定时上传数据。中断可能用于处理紧急情况，比如传感器故障。需要注意资源管理，比如I2C总线冲突，ADC多通道采样等。 测试部分，需要逐个模块验证，确保数据准确，控制可靠。远程通信要测试稳定性和数据格式是否正确。此外，低功耗设计可能也是考虑点，尤其是电池供电的情况。 可能遇到的问题：I2C地址冲突，需要确认每个设备的地址；ADC校准方法；GSM模块的网络连接稳定性；多任务调度是否需要RTOS。根据引用3，DHT11的驱动有层次结构，可以参考类似的思路来编写SHT30的读取函数，分位读取和处理。引用1中的云平台接入可能需要HTTP或MQTT协议，但用户这次要求的是GSM/4G，可能需要直接发送数据到服务器。 最后，代码示例需要简化但关键部分清晰，比如传感器读取函数、控制逻辑和通信部分。同时，考虑用户可能需要的扩展性，比如添加更多传感器或云平台对接。</think>基于STM32的智慧农场环境检测系统代码实现可分为以下模块，结合传感器驱动、控制逻辑和通信协议。以下是关键代码框架和实现要点（以STM32 HAL库为例）： --- ### 一、硬件配置框架 ```c // 系统时钟配置（72MHz） SystemClock_Config(); // 外设初始化 MX_GPIO_Init(); MX_I2C1_Init(); // SHT30/BH1750 MX_ADC1_Init(); // 土壤湿度 MX_USART2_UART_Init(); // GSM模块 MX_SPI1_Init(); // OLED显示屏 ``` --- ### 二、传感器驱动实现 #### 1. SHT30温湿度模块（I2C） ```c #define SHT30_ADDR 0x44<<1 // 7位地址左移1位 uint8_t sht30_read(float *temp, float *humi) { uint8_t cmd[2] = {0x2C, 0x06}; // 高精度测量命令 uint8_t data[6]; HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, SHT30_ADDR, cmd, 2, 100); HAL_Delay(20); HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, SHT30_ADDR, data, 6, 100); *temp = -45 + 175 * ((data[0]<<8 | data[1]) / 65535.0); *humi = 100 * ((data[3]<<8 | data[4]) / 65535.0); return HAL_OK; } ``` #### 2. BH1750光照强度（I2C） ```c #define BH1750_ADDR 0x23<<1 uint16_t bh1750_read(void) { uint8_t cmd[1] = {0x20}; // 连续高分辨率模式 uint8_t data[2]; HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR, cmd, 1, 100); HAL_Delay(180); HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, BH1750_ADDR, data, 2, 100); return (data[0]<<8 | data[1]) / 1.2; // 单位：lux } ``` #### 3. 土壤湿度检测（ADC） ```c uint16_t soil_read(void) { HAL_ADC_Start(&hadc1); HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100); uint16_t raw = HAL_ADC_GetValue(&hadc1); HAL_ADC_Stop(&hadc1); return (4095 - raw) * 100 / 4095; // 转换为百分比湿度 } ``` --- ### 三、自动控制逻辑 ```c void control_task(void) { // 读取传感器数据 float temp, humi; sht30_read(&temp, &humi); uint16_t light = bh1750_read(); uint16_t soil = soil_read(); // 自动灌溉（土壤湿度<30%开启） if(soil < 30) HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); else HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // 光照控制（光照<200lux开启补光） if(light < 200) HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET); else HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); } ``` --- ### 四、远程监测（GSM模块） ```c void gsm_send_data(float temp, float humi, uint16_t light, uint16_t soil) { char buffer[128]; sprintf(buffer, "AT+HTTPPARA=\"URL\",\"http://api.example.com?t=%.1f&h=%.1f&l=%d&s=%d\"\r\n", temp, humi, light, soil); HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), 1000); // 发送HTTP GET请求 const char *cmd = "AT+HTTPACTION=0\r\n"; HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), 1000); } ``` --- ### 五、OLED显示驱动（SSD1306） ```c void oled_show(float temp, float humi, uint16_t light, uint16_t soil) { SSD1306_Clear(); SSD1306_GotoXY(0,0); SSD1306_Puts("Temp: ", &Font_7x10, SSD1306_COLOR_WHITE); SSD1306_printf("%.1fC", temp); SSD1306_GotoXY(0,2); SSD1306_Puts("Humi: ", &Font_7x10, SSD1306_COLOR_WHITE); SSD1306_printf("%.1f%%", humi); // 其他数据显示类似... SSD1306_UpdateScreen(); } ``` --- ### 六、主程序框架 ```c int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_All_Init(); while(1) { control_task(); oled_show(temp, humi, light, soil); if(HAL_GetTick() % 60000 == 0) { // 每分钟上传 gsm_send_data(temp, humi, light, soil); } HAL_Delay(1000); } } ``` --- ### 关键设计要点： 1. I2C总线管理：需注意SHT30和BH1750的地址分配 2. ADC校准：建议上电时执行HAL_ADCEx_Calibration_Start() 3. 低功耗设计：可配置STM32的睡眠模式，通过RTC定时唤醒[^3] 4. 异常处理：需添加传感器通信超时检测 5. 云平台对接：可参考OneNET的MQTT协议实现[^1]