基于单片机食用菌智慧农业系统设计（有完整资料）

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资料获取方式：

可通过特纳斯电子平台（电子校园网）查询以下编号获取相关设计资料：

编号：T2942309M

设计概述

本项目为基于单片机的食用菌智慧农业监控系统，旨在实现对食用菌生长环境的智能化管理。系统主要功能包括：

• 利用温湿度传感器实时采集环境温湿度数据
• 通过土壤湿度传感器监测基质含水情况
• 采用光敏电阻检测当前光照强度
• OLED屏幕实时显示各项环境参数
• 通过独立按键设置各项参数阈值，超限时蜂鸣器报警，并支持手动启动加湿装置
• 借助WiFi模块将采集的数据上传至移动终端，实现远程查看与控制

系统组成结构

整个系统由中控单元、输入模块和输出执行模块三大部分构成，具体如下：

中控单元

核心控制器采用STM32F103C8T6单片机，作为系统的运算与控制中心，负责接收来自各类传感器的环境数据，经过内部程序分析处理后，根据预设逻辑驱动相应外设动作。

该单片机具备强大的数据处理性能和丰富的接口资源，能够高效协调DHT11温湿度传感器、土壤湿度传感器、光敏电阻等设备的工作，并实时判断环境是否满足食用菌生长需求，进而控制显示屏、继电器、蜂鸣器及ESP8266 WiFi模块进行响应操作。

输入模块

该部分主要用于采集外部环境信息并接收用户操作指令，包含以下组件：

• DHT11温湿度传感器：持续检测空气中的温度与湿度，并将数值传送给主控芯片
• 土壤湿度传感器（Molsture）：测量培养基的水分含量，提供精准灌溉依据
• 光敏电阻：感知周围光照强度，为光照调控提供参考数据
• 独立按键：实现人机交互功能，可用于切换界面、设定报警阈值或手动触发喷水
• 供电电路：为系统各模块提供稳定5V直流电源，保障整体运行稳定性

输出执行模块

用于展示系统状态并执行控制命令，主要包括：

• OLED12864显示屏：清晰呈现当前环境的温度、湿度、土壤湿度、光照强度以及用户设定的各类阈值信息
• 继电器模块：受控于单片机信号，可通断水泵电源，实现自动或手动加湿控制
• 蜂鸣器：当检测到温湿度或光照超出设定范围时，发出声音警报提示用户干预
• ESP8266 WiFi模块：将本地采集的数据通过无线网络发送至手机端，支持远程监控与参数配置，提升系统智能化水平

硬件调试过程

5.1 电路焊接总览

首先在Altium Designer中完成原理图绘制，并导出PCB文件进行布线设计，随后交由嘉立创进行制板。收到电路板后开始焊接作业：

1. 电源模块：依次焊接Type-C接口、电源开关、1kΩ限流电阻、两个滤波电容及电源指示灯；接入电源后指示灯亮起，确认供电正常
2. 显示模块：焊接排母后插入OLED显示屏
3. 主控模块：使用STM32F103系列最小系统板，因其已集成复位电路和下载接口，仅需焊接两个排母并插入即可
4. 土壤湿度传感器：焊接3Pin排母后接入Molsture传感器
5. 按键组：五个独立按键直接焊接到指定位置
6. 水泵连接：焊接2Pin白色端子座，再接入水泵插头
7. WiFi模块：焊接6Pin排母后插入ESP8266模块
8. 蜂鸣器：直接焊接于对应焊盘
9. 继电器：固定安装并连接控制线路
10. 温湿度传感器：DS18B20直接焊接在板上

下图为最终完成焊接的实物全貌：

图5-1 电路焊接总图

5.2 上电显示测试

系统上电后，OLED屏幕正常启动并显示当前测得的温度、土壤湿度及光照强度值，表明传感器与显示通信正常。

图5-2 上电显示测试结果

5.3 温度阈值设置测试

首次按下按键一进入温度阈值设置模式；按键二用于增加设定值，每按一次+1；按键三则用于减少设定值，实现精确调节。

图5-3 温度阈值设置实物测试

5.4 光照强度阈值设置测试

第二次按下按键一进入光照强度阈值设置界面；通过按键二递增、按键三递减的方式调整目标光照阈值，操作直观便捷。

图5-4 光照强度阈值设置实物图

仿真验证

6.1 仿真总体方案

在实际硬件搭建前，采用仿真软件对系统整体逻辑进行模拟测试，确保各模块功能正确、通信顺畅，为主控程序编写和硬件调试提供可靠依据。

本系统仿真涵盖多个功能模块，主要包括主控单片机系统、OLED12864显示单元、电机驱动水泵控制模块、温湿度检测（DS18B20）、土壤湿度传感模块、独立按键输入模块以及蜂鸣器报警装置。各模块协同工作，构成完整的智能农业环境监控体系。整体仿真布局如图6-1-1所示。

图6-1-1 仿真总览

6.2 上电显示仿真测试

启动仿真后，OLED显示屏将实时呈现当前环境的温度、湿度、土壤湿度及光照强度数值。与此同时，WIFI通信模块会将采集到的数据上传至云端服务器，用户可通过配套手机APP实现远程数据查看与状态监控。具体显示效果参见图6-2-1。

图6-2-1 上电显示仿真测试

6.3 设置湿度阈值仿真测试

如图6-3-1所示，在系统运行过程中，短按“按键一”可进入土壤湿度阈值设置界面；随后通过“按键二”实现阈值递增操作，“按键三”则用于阈值递减。该设计便于用户根据实际种植需求灵活调整触发条件。

图6-2-1 设置湿度阈值仿真测试

6.4 光照强度阈值设置测试

在光照强度参数配置中，用户可通过切换按键进入对应设置页面，如图6-4-1所示。阈值的增加与减少操作方式与湿度设置一致，分别由“按键二”和“按键三”完成，确保操作逻辑统一，提升交互体验。

图6-4-1 设置光照强度阈值测试

6.5 温度阈值设置测试

温度阈值的设定流程同样依赖于按键切换机制，如图6-5-1所示。用户进入相应菜单后，可使用相同的加减方式进行温度上下限的调节，保证系统设置界面的一致性与易用性。

图6-5-1 设置温度阈值测试

设计说明书部分内容整理如下：

设计摘要：

本项目基于单片机平台，研发了一套面向食用菌栽培的智慧农业控制系统。系统集成了多类环境传感器与智能执行模块，能够对食用菌生长过程中的关键环境参数进行实时监测与自动调控。核心功能包括：利用DS18B20传感器采集空气温湿度，通过专用土壤湿度模块获取基质含水量信息，结合光敏电阻检测光照强度，并借助OLED12864屏幕动态展示各项数据。

系统配备独立按键模块，支持用户自定义温湿度、土壤湿度及光照强度的预警阈值。当实测值超出预设范围时，蜂鸣器将启动声光报警，同时允许手动开启加湿设备以快速调节环境状态。通过集成WIFI模块，所有传感数据均可上传至云平台，并同步推送至手机APP端，实现远程监控与参数调整，极大增强了系统的可操作性与管理便捷性。

本设计的创新点在于实现了多环境因子的融合监测与联动控制，不仅具备自动调节能力，还提供人工干预接口，保障食用菌始终处于最优生长环境中。结合无线通信技术，系统支持跨地域访问，适用于现代化农业园区或家庭种植场景。

经多次实验验证，系统表现出优异的稳定性与响应精度。能够在环境突变时迅速识别并执行相应控制策略，有效降低不良因素对菌类生长的影响，显著提升产量与品质。此外，低功耗架构与模块化设计理念使系统易于维护与功能扩展，适配不同规模的种植应用。

综上所述，该基于单片机的智慧农业系统成功实现了对食用菌生长环境的智能化管理，具备良好的实用价值与市场推广前景。未来可通过引入更先进的控制算法、拓展传感器类型等方式进一步提升系统智能化水平，助力现代农业数字化转型。

关键词：单片机，食用菌，智慧农业，温湿度传感器，土壤湿度传感器，光敏电阻，OLED显示屏，WIFI模块，手机APP，蜂鸣器报警，手动控制加湿

字数：13000+

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 温湿度检测方案的选择
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
    3.2.1?STM32F103C8单片机
    3.2.2?显示模块
  3.3?土壤湿度传感器（Molsture）模块
  3.4?DS18B20传感器检测温度模块
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 处理函数程序流程设计
5?实物调试
  5.1?电路焊接总图
  5.2 上电显示检测
  5.3 设置温度阈值实物测试
  5.4 设置光照强度阈值实物测试
6?仿真调试
  6.1 仿真总体设计
  6.2 上电显示仿真测试
  6.3 设置湿度仿真测试
  6.4 设置光照强度阈值测试
  6.5 设置温度阈值测试
结 ?论
参考文献
致 ?谢
附 ?件

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关键词：系统设计 食用菌 单片机 abstract LED显示屏

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