农田环境检测系统（有完整资料）

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资料查找方式

特纳斯电子（电子校园网）：通过搜索下列编号获取相关信息。

• 编号：T1402306M

设计简介

该设计是一个基于STM32的农田环境监测系统，具备以下功能：

1. 使用DHT11温湿度传感器收集土壤温度和湿度。
2. 采用BH1750光照强度传感器监测光照水平。
3. 利用CO2浓度传感器测量空气中的二氧化碳含量。
4. 借助pH测试模块测定土壤的酸碱度。
5. 通过Wi-Fi模块将收集的数据上传至云端。
6. 配备摄像头模块实现视频监控功能。

技术规格：

• 电源电压：5V
• 传感器类型：温湿度传感器（DHT11）、光强传感器（BH1750）、二氧化碳传感器（KQ-2801）、pH传感器（ph0-14）
• 显示屏：OLED12864
• 主控制器：STM32F103C8T6
• 用户界面：独立按键
• 通讯模块：Wi-Fi模块（ESP8266-12F）、摄像头模块（ESP32-Cam）

关键词：STM32F103C8T6、OLED12864、DHT11、BH1750、KQ-2801、ph0-14、独立按键、ESP8266-12F、ESP32-Cam

应用拓展：水稻田环境监测系统、空气质量监测系统

系统组成与功能描述

此系统通过集成多个传感器和控制模块，实现了环境监测的自动化和智能化。以下是系统各部分的功能简述：

一、中央控制单元

核心部件：STM32F103C8T6微控制器。

作用：作为系统的核心，处理来自输入设备的信息，并根据预设的算法控制输出设备的动作。

二、输入单元

• ESP32-CAM摄像头模块：捕获图像并保存到SD卡，用于监控农田状况和人员活动。
• DHT11温湿度传感器：实时监测农田的温度和湿度，为环境调节提供依据。
• BH1750光强传感器：测量光照强度，确保作物获得适当的光照条件。
• CO2检测模块：监控环境中的二氧化碳浓度，为通风和施肥提供参考。
• pH检测模块：测定土壤的pH值，帮助农民合理调整土壤酸碱度。
• 独立按键：提供拍照、界面切换等功能，使用户操作更加便捷。
• 供电电路：为整个系统供应稳定电力，确保各组件正常运作。

三、输出单元

• OLED显示屏：展示系统名称、温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度和pH值等重要信息，便于现场查看。
• Wi-Fi模块：连接至阿里云服务器，上传环境数据，实现远程监控和人脸识别功能，提高系统的智能化程度。

实际制作与调试

5.1 电路焊接总览

首先在Altium Designer软件中绘制各模块的电路原理图，随后生成PCB布局图并进行布线，最终通过JLCPCB完成打板。收到电路板后，依次焊接电源模块、显示模块、单片机最小系统板、蜂鸣器、Wi-Fi模块、pH传感器、气体传感器、温湿度模块、摄像头模块和独立按键。图5-1展示了焊接完成的实物图。

图5-1 电路焊接总览图

5.2 Wi-Fi模块联网配置

将Wi-Fi模块所需连接的无线网络名称设置为全大写的“WIFI”，密码设为“123456789”。若使用手机热点，建议在给电路板供电前保持手机热点开启状态，尤其是苹果手机。准备工作完成后，为电路板供电，此时Wi-Fi模块上的蓝色指示灯会闪烁，表明正在尝试连接网络。成功连接后，OLED屏幕开始显示内容，程序启动运行。如图5-2所示。

图5-2 联网示意图

5.3 数据检测实物测试

如图5-3所示，上电后，屏幕将显示当前的温度、湿度和光照强度。

图5-3 数据检测实物图

5.4 查看IP地址测试

如图5-4所示，通过按下第一个按钮可以查看系统的IP地址。

图5-4 IP地址查看实物图

5.5 摄像头测试

如图5-5所示，通过在浏览器中输入IP地址并设置相关参数，可以使用摄像头进行监控。

图5-5 摄像头测试图

仿真调试

6.1 仿真设计概览

仿真设计主要包括STM32单片机、OLED显示屏、模拟pH值和光照强度的电位计、CO2电位计、温湿度传感器、独立按键以及模拟Wi-Fi模块的串行虚拟终端。

图6-1 仿真设计总览图

6.2 数据检测仿真测试

如图6-2所示，上电后，屏幕将显示温度、湿度和光照强度。

图6-2 上电仿真图

6.3 界面切换仿真测试

如图6-3所示，按下第一个按钮后，屏幕切换至显示pH值和CO2浓度。

图6-3 界面切换仿真图

6.4 数据调试仿真测试

此部分涉及具体的仿真测试细节，确保所有功能模块正常工作。

如图6-4展示，我们能够利用电位器调整数据。

图6-4 数据调试仿真图

设计说明书部分资料

设计摘要：

本项目以STM32F103C8T6微控制器为中心，开发了一套针对农田环境监控的系统。这套系统主要由控制中心、输入端和输出端三大部分构成。其中，控制中心使用STM32F103C8T6微控制器，承担着收集外部信息并处理的任务，随后根据处理结果控制输出设备。输入端则集成了七种不同的模块：ESP32-CAM摄像头负责拍摄图像并保存至SD卡；DHT11温湿度感应器用以测量农田的温度与湿度；BH750光感元件用于监测光线强度；CO2浓度探测器用来检测空气中的二氧化碳水平；PH值检测单元可以测定土壤酸碱度；独立按钮实现拍照功能以及界面之间的切换；而电源线路确保了系统的正常供电。输出端包含了两部分：OLED屏幕用于显示系统标题、温湿度读数、光照强度、CO2浓度及PH值等信息；WiFi组件则通过互联网连接至阿里云平台，不仅上传所有监测到的数据，还支持远程人脸识别功能。本项目的实施，借助多种传感技术和模块的融合，完成了对农田环境全方位的监控与数据传输，为农业生产的决策提供了科学的数据支撑和技术保障。

关键词：

STM32F103C8T6微控制器，农田环境监测，温湿度感应器，光感元件，CO2浓度检测，PH值检测，OLED显示器，WiFi组件。

目录

• 摘　要
• ABSTRACT
• 1　引言
  • 1.1 选题背景及其重要性
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 项目主要内容
• 2　系统设计方案
  • 2.1 系统总体设计
  • 2.2 微控制器选择
  • 2.3 电源解决方案
  • 2.4 显示技术选择
• 3 系统设计与解析
  • 3.1 整体架构分析
  • 3.2 主控电路设计
  • 3.3 显示模块设计
  • 3.4 DHT11传感器解析
  • 3.5 ESP8266-WiFi模块解析
• 4 系统编程设计
  • 4.1 编程工具简介
  • 4.2 主程序逻辑设计
  • 4.3 按键功能流程设计
  • 4.4 显示功能流程设计
• 5 实物测试
  • 5.1 电路板焊接概览
  • 5.2 WiFi模块网络连接
  • 5.3 数据采集实物测试
  • 5.4 IP地址查询实物测试
  • 5.5 摄像头实物测试
• 6 仿真测试
  • 6.1 仿真设计概述
  • 6.2 数据采集仿真测试
  • 6.3 界面切换仿真测试
  • 6.4 数据调试仿真测试
• 结论
• 参考文献
• 致谢

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