编号：T1482203M

设计简介：

基于物联网的智能大棚系统设计简介：

1:系统检测光照强度，空气温湿度，土壤湿度，二氧化碳浓度，通过OLED 屏显示。
2:系统设置温度阈值、二氧化碳阈值，空气温度与二氧化碳浓度阈值超标开启风扇降温通风，土壤湿度过低开启水泵浇水。
3:系统设置光照强度阀值，低于阙值开启补光灯。
4:系统温度、湿度、二氧化碳、土壤湿度阀值超标蜂鸣器报警提示。
5:系统通过 4g 模块将检测的数据发送到云端，手机 APP 读取服务器的数据进行展示。
6:手机APP 上可以设置工作模式，通过APP 远程控制开关风扇，灯光，水泵。

标签：STM32、OLED、4g模块、土壤湿度、CO2

智能大棚

基于物联网的智能大棚系统：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分

核心组件：STM32F103单片机

功能概述：作为智能大棚系统的控制中心，STM32F103单片机负责接收来自多个输入模块的数据，包括温湿度、光照强度、土壤湿度和二氧化碳浓度等。单片机对这些数据进行实时处理，根据预设的阈值和逻辑判断，控制输出模块执行相应的操作，如显示信息、控制风扇和水泵的工作、调节LED灯的亮度以及发送数据到云端等。

输入部分
  1. DHT11温湿度采集模块
    • 功能：实时检测大棚内的温度和湿度，为环境控制提供依据。
  2. 光敏电阻
    • 功能：测量当前的光照强度，判断是否需要补充光照。
  3. 土壤湿度传感器
    • 功能：检测土壤中的水分含量，确保植物得到适量的灌溉。
  4. CO2检测模块
    • 功能：监测大棚内的二氧化碳浓度，以优化植物的光合作用条件。
  5. 独立按键
    • 功能：提供用户交互界面，用于切换显示界面、设置工作模式、调整阈值和控制继电器等。
  6. 供电电路
    • 功能：为整个系统提供稳定可靠的电源供应。
输出部分
  1. OLED显示模块
    • 功能：显示大棚内的温湿度、光照强度、土壤湿度、二氧化碳浓度及其阈值，以及当前的工作模式等信息。
  2. 继电器控制风扇
    • 功能：当温度或二氧化碳浓度超过预设阈值时，自动启动风扇进行通风换气。
  3. 继电器控制水泵
    • 功能：当土壤湿度低于预设阈值时，自动启动水泵进行灌溉。
  4. LED灯
    • 功能：在光照不足时，自动开启LED灯为植物提供补充光照。
  5. 4G模块
    • 功能：将大棚内的环境数据实时发送到阿里云，用户可通过手机APP远程查看和控制大棚内的LED灯、风扇和水泵的开关以及工作模式等。
  6. 蜂鸣器
    • 功能：在温度、二氧化碳浓度超过阈值或土壤湿度低于阈值时，触发蜂鸣器进行声音报警，提醒管理人员注意。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是二氧化碳传感器，先焊接一个3Pin的排母，将传感器插入排母。第五部分是土壤湿度，焊接一个3Pin的排母后插入。第六部分是Air724UG模块，先焊接一个4Pin的白色底座，然后用相应的杜邦线链接。第七部分独立按键模块和第八部分蜂鸣器和第九部分温湿度传感器和第十部分两个继电器和第十一部分光敏点电阻都是直接焊接在电路板上。下图5-1为焊接完的整体实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 Air724UG模块联网

在上电之前，先给模块接入信号线，再插进去一个可以正常使用的手机卡，这里使用的是移动的手机卡，然后给电路板通电，等Air724UG模块上蓝色指示灯慢闪之后，按一下单片机最小系统上面的复位按键，当Air724UG模块上蓝色指示灯快闪之后，就说明模块已经连上网了，这个时候就可以在手机云智能APP上远程监控了。此时显示屏显示测得的温湿度、光照强度、土壤湿度、二氧化碳浓度和模式。如图5-2所示，

图5-2联网图

5.3 设置温度阈值实物测试

如图5-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度阈值 25”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。

图5-3设置温度阈值实物图

5.4 设置土壤湿度阈值实物测试

如图5-4所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置土壤湿度阈值”，按第二个按键，土壤湿度阈值+1；按第三个按键，土壤湿度阈值-1。

图5-4设置土壤湿度阈值实物图

5.5 设置光照阈值实物测试

如图5-5所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置光照阈值”，按第二个按键，光照阈值+1；按第三个按键，光照阈值-1。

图5-5设置光照阈值实物图

5.6 设置二氧化碳阈值实物测试

如图5-6所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置CO2阈值”，按第二个按键，二氧化碳阈值+1；按第三个按键，二氧化碳阈值-1。

图5-6设置二氧化碳阈值实物图

5.7 温度或二氧化碳大于阈值测试

如图5-7所示，在自动模式的情况下，当温度或者大于温度阈值时，蜂鸣器报警，控制风扇的继电器自动打开，手机上显示风扇的开关是打开状态。

图5-7温度或二氧化碳大于阈值图

5.6 土壤湿度小于阈值测试

如图5-8所示，在自动模式的情况下，当土壤湿度小于阈值时，蜂鸣器报警，控制水泵的继电器自动打开，手机上显示水泵的开关是打开状态。

图5-8土壤湿度小于阈值图

5.7 光照小于阈值测试

如图5-9所示，在自动模式的情况下，当光照强度小于阈值时，LED灯自动打开，手机上显示灯的开关是打开状态。

图5-9光照小于阈值图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括32单片机、OLED显示屏、三个按键、模拟土壤湿度和二氧化碳浓度的电位器、光照传感器、温湿度传感器、2个继电器、蜂鸣器、LED灯和模拟Air724UG模块的串口虚拟终端。

图6-1 仿真设计总图

6.2设置温度阈值仿真测试

如图6-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置温度阈值 25”，按第二个按键，温度阈值+1；按第三个按键，温度阈值-1。

图6-3设置温度阈值仿真图

6.4 设置土壤湿度阈值仿真测试

如图6-4所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置土壤湿度阈值”，按第二个按键，土壤湿度阈值+1；按第三个按键，土壤湿度阈值-1。

图6-4设置土壤湿度阈值仿真图

6.5 设置光照阈值仿真测试

如图6-5所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置光照阈值”，按第二个按键，光照阈值+1；按第三个按键，光照阈值-1。

图6-5设置光照阈值仿真图

6.6 设置二氧化碳阈值仿真测试

如图6-6所示，第二次按下第一个按键后，屏幕显示“设置CO2阈值”，按第二个按键，二氧化碳阈值+1；按第三个按键，二氧化碳阈值-1。

图6-6设置二氧化碳阈值仿真图

6.7 温度或二氧化碳大于阈值测试

如图6-7所示，在自动模式的情况下，当温度或者大于温度阈值时，蜂鸣器报警，控制风扇的继电器自动打开，手机上显示风扇的开关是打开状态。

图6-7温度或二氧化碳大于阈值图

6.6 土壤湿度小于阈值测试

如图6-8所示，在自动模式的情况下，当土壤湿度小于阈值时，蜂鸣器报警，控制水泵的继电器自动打开，手机上显示水泵的开关是打开状态。

图6-8土壤湿度小于阈值图

6.7 光照小于阈值测试

如图6-9所示，在自动模式的情况下，当光照强度小于阈值时，LED灯自动打开，手机上显示灯的开关是打开状态。

图6-9光照小于阈值图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

基于单片机的智能大棚系统作为农业智能化技术的应用，旨在推动农业现代化，优化温室环境管理，提升作物生产效率和品质，实现农业可持续发展。该系统通过集成传感器网络，能够实时监测大棚内外的温度、湿度、光照强度等环境参数，并将数据传输至系统进行分析。基于分析结果，系统采用单片机技术实现自动控制，调节通风、灌溉、遮阳等设备，以满足不同作物生长阶段的需求。同时，系统运用数据分析技术，可以深入了解作物的生长状况，预测生长趋势，为农民和农业管理者提供科学决策的依据。

这一智能大棚系统还具备远程监控功能，通过网络连接，用户可以随时远程访问系统，查看实时数据、控制设备，从而实现更便捷的农业生产管理。此外，该系统不仅提高了农业生产的效率和产量，也为农民减轻了生产管理的负担，创造了更有利于农业可持续发展的条件。综合而言，这一系统在推动农业现代化、智能化、环保化方面具有巨大潜力，为农业领域注入了新的活力和活力，并为未来农业可持续发展提供了创新路径。

关键词：单片机；Air724UG模块；光敏电阻；温湿度检测；土壤湿度检测

字数：12000+

目录：

摘　要

ABSTRACT

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2　系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 显示方案的选择

2.5 土壤湿度方案的选择

2.6 物联网方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.3 显示模块

3.4 光敏电阻

3.5 Air724UG模块

3.6 DHT11传感器检测温湿度

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 显示函数流程设计

4.5 处理函数流程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2 Air724UG模块联网

5.3 设置温度阈值实物测试

5.4 设置土壤湿度阈值实物测试

5.5 设置光照阈值实物测试

5.6 设置二氧化碳阈值实物测试

5.7 温度或二氧化碳大于阈值测试

5.6 土壤湿度小于阈值测试

5.7 光照小于阈值测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2设置温度阈值仿真测试

6.4 设置土壤湿度阈值仿真测试

6.5 设置光照阈值仿真测试

6.6 设置二氧化碳阈值仿真测试

6.7 温度或二氧化碳大于阈值测试

6.6 土壤湿度小于阈值测试

6.7 光照小于阈值测试

结  论

参考文献

致  谢

# 物联网 # c语言 # 单片机 # 嵌入式硬件
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