基于STM32的智能花盆浇水系统设计

news2024/12/27 4:54:15

引言

本项目设计了一个基于STM32的智能花盆浇水系统。该系统通过土壤湿度传感器检测土壤湿度，当湿度低于设定阈值时，自动启动水泵进行浇水。它还结合了温湿度传感器用于环境监测。该项目展示了STM32在传感器集成、自动控制和节水智能化应用中的作用。

环境准备

1. 硬件设备

STM32F103C8T6 开发板（或其他 STM32 系列）
土壤湿度传感器
温湿度传感器（如 DHT11）
水泵和水管（用于浇水）
继电器模块（用于控制水泵）
面包板和杜邦线
USB-TTL 串口调试工具

2. 软件工具

STM32CubeMX：用于初始化 STM32 外设。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写和下载代码。
ST-Link 驱动程序：用于下载程序到 STM32。

项目实现

1. 硬件连接

土壤湿度传感器：将土壤湿度传感器的信号引脚连接到 STM32 的 ADC 输入引脚（如 PA0），用于检测土壤湿度。
温湿度传感器：将 DHT11 温湿度传感器的数据引脚连接到 STM32 的 GPIO 引脚（如 PA1），用于检测环境温湿度。
水泵控制：将水泵通过继电器模块连接到 STM32 的 GPIO 引脚（如 PA2），用于自动浇水。

2. STM32CubeMX 配置

打开 STM32CubeMX，选择你的开发板型号。
配置系统时钟为 HSI，以确保系统稳定。
配置 ADC 用于读取土壤湿度传感器的数据。
配置 GPIO 引脚用于控制继电器和接收温湿度传感器的数据。
生成代码，选择 Keil 或 STM32CubeIDE 作为工具链。

3. 编写主程序

在生成的项目基础上，编写土壤湿度检测、温湿度传感器读取以及水泵自动控制的代码。以下是智能花盆浇水系统的基本代码示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "dht11.h"

// 定义引脚
#define PUMP_PIN GPIO_PIN_2
#define PUMP_PORT GPIOA

// 湿度阈值
#define SOIL_MOISTURE_THRESHOLD 500 // 根据传感器输出设定

// 函数声明
void Pump_Control(uint8_t state);
uint32_t Read_SoilMoisture(void);
void Read_TemperatureHumidity(void);

// 初始化水泵
void Pump_Init(void)
{
    HAL_GPIO_WritePin(PUMP_PORT, PUMP_PIN, GPIO_PIN_RESET);
}

// 控制水泵
void Pump_Control(uint8_t state)
{
    HAL_GPIO_WritePin(PUMP_PORT, PUMP_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    
    // 初始化 GPIO 和 水泵
    MX_GPIO_Init();
    Pump_Init();
    
    // 初始化 DHT11 传感器
    DHT11_Init();
    
    while (1)
    {
        // 读取土壤湿度
        uint32_t soil_moisture = Read_SoilMoisture();
        
        // 如果湿度低于阈值，启动水泵
        if (soil_moisture < SOIL_MOISTURE_THRESHOLD)
        {
            Pump_Control(1); // 启动水泵进行浇水
            HAL_Delay(5000); // 浇水5秒
            Pump_Control(0); // 停止浇水
        }
        
        // 读取温湿度传感器
        Read_TemperatureHumidity();
        
        HAL_Delay(1000); // 每秒更新一次检测
    }
}

4. 土壤湿度传感器读取

以下是土壤湿度传感器的读取代码示例，使用 ADC 采样：

#include "adc.h"

// 读取土壤湿度
uint32_t Read_SoilMoisture(void)
{
    uint32_t moisture_value = 0;
    
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY) == HAL_OK)
    {
        moisture_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    }
    HAL_ADC_Stop(&hadc1);
    
    return moisture_value;
}

5. 温湿度传感器读取

以下是 DHT11 温湿度传感器的读取代码示例：

#include "dht11.h"

// 读取温湿度数据
void Read_TemperatureHumidity(void)
{
    uint8_t temperature = 0;
    uint8_t humidity = 0;
    
    if (DHT11_Read(&temperature, &humidity) == 0)
    {
        printf("Temperature: %d°C, Humidity: %d%%\r\n", temperature, humidity);
    }
    else
    {
        printf("Failed to read from DHT11 sensor.\r\n");
    }
}