基于stm32花卉养殖系统设计(附件)【字数：6112】
同时也大大减少成本。由于花卉在不同生长期对环境参数要求不同，只能根据它所需要特定环境进行管理，才能保证花卉鲜艳美丽。尽管现代化科技在很多方面都取得了优异的成就，显著地提高了农业生长和发展。但花卉养殖仍然受气候的制约，所以不得不使用监控的方式去和人为控制去判断是否适合花卉生长。此设计是以STM32单片机为核心的，采用的是模块化设计，它的灵活性和交互性都很强。而且性价比优势也很高。可以通过远程的监控随时了解情况，做出相应的调整。（二）花卉环境的要求不同花卉的生长发育的规律，和它对环境的要求也是各不相同的。温度、光照、水分、等环境因子都是对花卉生长发育的影响。花卉的生长也是适合的温度和极限温度。极限温度是对花卉生长所能接受的最高温度和最低温度。适温是花卉生长的最合适温度。对于光照度而言。有喜欢阴的花，也有喜欢阳的花，也有阴阳两种都喜欢的花。因此，在不同的花所需光照的要求下，阴的要放在阴的地方或者通过遮光来实现，阳一的要选择光照充足的地方，阴阳花可以随便选择地方放置。花卉对于水分的需要分为3类，旱生花卉，湿生花卉和中性花卉。可以工具花卉的要求进行浇水。市面上大部分植被和花是属于中性花卉。（三）总结根据不同的花卉的生长环境要有不同的温度湿度和光照度。利用STM32系统通过OLED屏幕显示范围数值。调节它的极限温度，光照度和湿度。接着利用蜂鸣器和指示灯来预警。还可以通过中国移动物联网开放平台来实时关注花卉的动态变化。从而达到对花卉的观察和监控，以确保花卉的健康生长。一、系统设计（一）控制器选择为什么选择STM32而不是选择其它控制系统。就拿STM32和51单片机进行比较。从最开始两种系统进行研发时，它们之间就存在很大差异。在51单片机中的工作模式中，寄存器配置是被人控制着的。实现配置时，设计者还需要查阅相关记录，按照规定完成。这样工作的话不仅花费时间多而且也容易出现问题。而TM32芯片公司为开发者是有提供STM32函数库，可以直接进行寄存器配置。不仅可以缩短时间，还可以节约成本。所以这就是为什么更多的开发者选择STM32而不是51系列单片机 。这也是时代发展的趋势，优胜劣汰。 （二）核心处理器选择在这次论文的毕业设计选择中，我使用的是STM32F030最小的芯片。STM32F030芯片是一种32位M0系列LQFP-48模块，STM32是一种性价比很高的ARM单片机。最近几年的发展，电子设备的智能化和网络化程度不断提高，它逐渐成为时代发展的产物。这种芯片目前广泛用于市场和智能产品。比如程序控制、应用界面、A/V接收器、数字电视、电脑配件、电动车及家电等。表1 STM32F030最小芯片的特性主要特性程序模块化，接口简单供电VDD=2.4V至3.6V拥有两大节能技术加电/断电复位低功耗模式睡眠、停止备用4至32MHz晶体振荡器32kHz振荡器RTC的校准支持96位网友标识码内部40kHzRC振荡器16到256kb的闪存（三）系统框图基于STM32的花卉养殖系统设计主要是由光敏电阻传感器、温湿度传感器、WIFI模块和土壤湿度组成。如图1所示，花卉控制系统框图图1 花卉控制系统框图二、硬件设计（一）STM32传感器STM32F030控制系统，系统使用的是ARM Cortex-M3内核。32位RISC处理器具有高效率的优点。它的工作频率是在48 MHz。是一种高速嵌入式存储器(高达64kbytes的闪存和高达8kbytes的SRAM)以及广泛的范围。STM32F030提供官方的通信接口(高达两个I2Cs，最多两个spi，最多两个USARTs)，一个12位ADC，最多6个通用16位定时器和高级控制PWM定时器。STM32F030控制系统拥有四个不同的包，从20针到64针。根据选择的设备不同，从而会有不同的外围设备。STM32F030X系列里面含有一个嵌套的矢量中断控制器（NVIC）。可以处理多达43个屏蔽中断通道，提供16个中断优先级。NVIC实现中断处理延迟。允许中断的提前处理，对后面到来更高优先级进行中断处理。自动保存处理器状态。当中断退出时表明中断入口自动恢复，不需要人为的通过控制。STM32F030支持3种低功耗模式，比如休眠模式，停止模式还有待机模式。STM32传感器中，对于MCU的设计是非常重要的。为了让系统功能更全面里面的各个元器件设计电路和电源的设计都是重点。要让系统的功能更加完美，STM32的外围，连接少量的设备。比如有串行插件，主要用于存储启动代码和部分界面图片。UART调试电路是用于测试与通信。较多的外围接口也让产品更加直观和方便，其中包含有电源接口、USB接口、按键接口、电源接口、通用I0口等。如图2所示，STM32FO30C8T6原理图 图2 STM32FO30C8T6原理图（二）温湿度传感器我们在这里选择的传感器是DHT11温湿度传感器。DHT11传感器是一种温湿度复合传感器，它可以同时测量温度和湿度。它里面保留了两种技术，分别是数字模块采集技术和温湿度检测技术。使得温湿度传感器具有的长时间的稳定性。DHT11是一个串行数据接口，方便和加速系统集成。具有体积小，能耗低，信号传输距离远等特点。因此可以应用于很多产品，对于一些复杂的产品也是可以应用的是。DHT11是3个引脚进行封装的，连线也是比较简单的。而且它的串行接口是单线双向型的。当STM32通电发送信号时，DHT11工作模式从低功耗模式转换到高速模式。当STM32第一次信号结束后，DHT11发出响应信号。如果没有接受到主机信号，就不会进行温湿度采集。STM32中的总线处于高电平时，通过主机通过拉低总线等待DHT11响应。主机拉低总线，时间必须大于18毫秒，以确保DHT11可以检测到初始信号。总线处于低电平时，表明DHT11正在发送响应信号。DHT11发送响应信号后，总线再被拉高80微秒，为数据传输做准备。而且高电平的长短则决定了数据位是0还是1。此外，DHT11传感器具有品质优良、响应速度超快、抗干扰能力强、性价比高等优点。表2 DHT11的引脚说明Pin名称注释1VDD提供3V到5V的电压2DATA单线双向型3GND电源接地DHT11传感器连接的是3.3V的电压。当温湿度传感器接通电源之后，只需要等待一秒的时间就可以保持稳定。同时在这段时间还不需要发送任何指令。原理图中间的D第二个引脚连接是STM32最小系统的PA1脚。如图3所示，DHT11温湿度检测模块原理图图3 DHT11原理图（三）光敏电阻传感器光敏电阻是光敏传感器中最简单的一种元器件。它的工作原理是通过将光信号转变为电信号从而实现它的功能。因此它广泛的应用于家电，照相机和工业上。对于光敏电阻本身而言它成本很低但是应用却很广。所以被大范围的使用。光敏电阻放置或者保存时避免表明变脏或者放在比较潮湿的地方。光敏电阻传感器，它的数值是根据光线的变化而变化。如下图4所示，光敏电阻和一个10000欧姆的电阻串联，电阻上面结了3.3伏的电源光敏电阻下面是接地。如果外界的光线暗时，光敏电阻的阻值就会变大，从而电阻的电压分压就大。这样的话我们就可以测量出光敏电阻的分压值的值比较大。反之如果外界光线比较亮时，则表示分压值比较小。然后通过ADC（光敏电阻的分压值）数模的转换。如图4所示，光敏电阻原理图图4 光敏电阻原理图（四）无线网传感器无线网络传感器是一种嵌入式设备，它包含在传感器、控制器、计算机和通信等设备。它们与物理环境进行通信，然后通过传感器网络将收集到的信息传递给其他设备。与传统计算机相比，无线网络传感器生产作为微型、灵活、低技术含量的传感器已经成为现实。Wi-Fi模块电源需要3.3V或者5V供电，但是电源需要几个LDO转换过的或者使用干电池。此模块可以直接焊接到PCB板上的。Wi-Fi芯片本身支持26MHz和40MHz的晶振。波特率分别为115200和74880。2和3接口分别接于PA15和PA14引脚。如图5所示，Wi-Fi传感器原理图。图5 Wi-Fi传感器原理图产品特性体积超小的802.1WIFI SOC模块，采用低功率32位CPU,还可以作为应用处理器，主频最高可达160MH2，内置10bit高精度ADC，支持UART/GPIO/IIC/ADC等接口，集成Wi-Fi/BB/RF/PA/LNA，支持多种模式,深度睡眠电流低至20uA，串口传输速度最高可达4Mbps，通用AT指令可快速上手，支持SDK开发（五）按键和LED指示灯 电路板上按键从上往下数分别是RST复位,KEY1是选择温度、湿度、光线和土湿它们的最大值和最小值，KEY2是将数值调大，KEY3是将数值调小还具有控制蜂鸣器和指示灯的开关。 LED1是一直保持长亮的指示灯，表明蜂鸣器是正在工作的。LED2灯在工作闪烁和蜂鸣器处于同一工作频率时表示有数值超过限定的范围发出报警。如下图6 按键、复位键、LED原理图所示 图6 复位键、按键、LED灯（六）OLED显示屏 OLED显示屏模块是用 SSD1306为驱动。OLED分辨率为 128行64列 。采用IIC接口方式进行通讯。是一种点阵 OLED 显示模块，有蓝色、白色、黄蓝双色。本次使用的OLED显示屏它能够适应很大的加速度力和环境。它自身是自发光的，所以它的视角界限几乎没有响应时间相比于其他的也更短，温度范围广，成本还低，高亮度等优点。显示模块具有以下特点1、采用 3.3V 供电VCC=3.3V-5V，2、支持 4 线 SPI、I2C 等通讯方式。出厂默认设置为 SPI 通讯。3、工作温度-40℃~70℃，存储温度-40℃~85℃。引脚定义GND是接地的引脚；VCC是接电源的引脚；D0是时钟接在STM32中PA5引脚；D1是数据输入接的是STM32中的PA6引脚；RES是复位接的是PB6引脚；DC是命令/数据接的是PB5引脚。如下图7所示OLED原理图图7 OLED原理图三、软件设计（一）软件平台这次设计软件是keil unision5这个软件，它是一个应用程序。支持C语言和其它语言的编写，然后进行仿真的产品。它里面含有一个强大的仿真CPU模拟执行程序。通过步骤进行编写然后调试，出现问题则需要修改直到成功运行。接下来是Protel软件，它是国内最流行的电子线路的板级设计工具。他可以绘制电路仿真原理图，还有进行印制电路板。操作简单、易学易用、功能强大，能够完成如电路图(Schematic)绘制、印制电路板(PCB)文件制作、执行电路仿真(Simulation)等设计工作。还有其它串口调试工具，onenet平台等等。（二）软件设计流程图1、软件主流程图，如下图8所示图8 软件主流程图 2、DHT11温湿度传感器子流程图，如下图9所示图9 DHT11温湿度传感器子流程图STM32子程序如图10所示图10 STM32程序图四、调试和功能（一）网络配置工具首先安装一个串口网络配置工具→串口号COM3→波特率115200→数据位8→最终停止位→1接着开始设置SSID,这个是设置无线网名称。设置PassWord，这个是无线网密码。然后就可以检测，然后出现服务器IP和服务器Port.最后就可以打开oneNET平台登录。如图11所示，串口网络配置助手。图 11 串口网络配置助手（二）oneNET-中国移动物联网开放平台 首先注册一个账号然后登录，登录之后打开控制台，然后可以看到连上去的设备，打开进去可以看到各个传感器的数值和报警状态。如12图所示，oneNET平台数据图12 oneNET平台数据（三）硬件调试先将各个元器件插好位置，然后通电。如果显示不出我们想要的功能。先去检查程序是否烧录正确，如果没问题说明是硬件问题，这时我们需要用万用表进行测电。看看是没有焊接好的原因还是那个元器件出问题想要及时更换。比如温湿度模块，用手进行焊接时，一定要注意模块所能接受的最高温度。避免将模块放在水中或者湿润地方。防止模块的损坏。而且正常放置时也不能超出温度十度以内四十度以外，湿度不能超过百分之六十以下。调试成功的话会出现如图13所示效果情况图13功能实现当温度、湿度、光线和土壤湿度任意一个值低于或者高于范围值。蜂鸣器和LED2灯就会发出警告。如图14预警所示图14预警总结本文是基于STM32的花卉养殖系统的设计。针对花卉生长的习性，通过对各个模块的组装和程序的烧录。同时通过对课题的分析和研究，然后再到实物的完成，最终确定的基于STM32的花卉养殖系统设计的主题。基于STM32控制器和中国移动物联网开放平台设计研发了一套花卉养殖系统的设计。本系统以STM32传感器为基础，搭载Wi-Fi及中国移动物联网开放平台等构成的养殖系统。设计了一套具有温湿度传感器、光敏电阻、土壤湿度模块、蜂鸣器传感器等等能实时监测花卉环境参数和远程控制温室设备。在中国移动物联网开放平台，该平台实现了登录，便于用户随时随地通过手机或者电脑端查询它持续的变化和动态的发展。总的来说，这次的毕业设计还是挺成功的。帮助我们复习了老师之前讲过的内容，也锻炼了我们的动手能力。而且对于我们的方案设计能力、检测能力、实物制作能力、PCB设计能力、软件程序编制能力、运用资料能力、所学知识运用能力、实践报告写作能力及其它。所有的部分都是一个值得学习过程。我们能够自己独立完成一件作品，也是一件令人激动的事情。参考文献1 《单片机原理及应用》 李建忠 编著 西安电子科技大学出版 2002年2月2 《单片机中级教程》 张俊谟 编著 北京航空航天大学出版 2000年1月3 《单片机原理与应用技术》 江力 编著 清华大学出版社4 《8051单片机课程设计实训教材》 陈明荧 编著 清华大学出版社5 《单片机原理及接口技术》 余锡存、曹国华 编著 西安电子科技大学出版社6 《MCS-51单片机应用设计》张毅刚、修林成、胡振江 编著 哈尔滨工业大学出版社7 《Protel DXP电路设计》 蔡霞、顾治萍 编著 清华大学出版设8 《模拟电子技术项目教程》 邵利群、吴振英 编著 清华大学出版社9 《基于STM32的草莓温室控制系统》 董笑甜 编著[D].曲阜师范大学,2018.10 《基于STM32的智能花卉养殖》 侯智 编著 北华航天工业学院电子与控制工程学院11 《stm32f030c8t6数据手册》 深圳市万联芯科技有限公司 12《节水灌溉自动化控制技术管理方法》李军 编著[M].中国农业出版社致谢此次论文能够完成，感谢指导老师，也感谢帮助我的同学。设计从无到有，你们给了我很大的帮助。通过这次设计帮我们复习了老师之前讲过的理论知识，也锻炼了我们的动手能力。过程中的每一部分都是一个值得学习过程。我们能够自己独立完成一个作品，也是一件令人激动的事情。也让我知道了世上无难事，只怕有心人的这个俗语。相信自己，努力克服困难。在次感谢老师和同学们的帮助。附录一原理图附录二实物图附录三PCB图正面反面附录四元器件列表规格名称器件号数量封装KEY按键K1,K2,K33SWKEY复位RST1SWLEDLedD1,D2,PWR3LED060310K电阻R1,R2,R4,R5,R8,R11,R127RR06030R电阻R9,R102RR0603RES可调电阻RS,RL2AXIAL10K变电阻R31RR0603XT晶振XT11STAL22P电容C5,C7CC0603104电容C2,C3,C12,C13,C14,C156CC0603220UF电容C11RB5OLED显示屏P11OLED12864DHT11温湿度传感器U151HDR13USB串口USBAB1MICRO USBWiFi无线网Header41HDR14STM32F030单片机U11LQFP-48SWD接口Header51HDR15BOOT0引脚Header51HDR12附录五程序12
With the development of science and technology, Internet of Things technology has been applied in various places. This design is the application of Internet of Things technology in agriculture. Through the advantages of the Internet of Things, agricultural products are becoming increasingly largescale and modernized. It also reduces the growth cycle of flowers and helps to promote the development of market economy. STM32 flower breeding system is a breeding system composed of sensor based, WiFi and mobile phone client. A set of temperature and humidity sensor (DHTII module), photosensitive resistance sensor (GM5516), buzzer, soil humidity sensor and so on are designed to monitor the environmental parameters of flowers in real time and control the greenhouse equipment remotely. In the mobile phone client or computer client, the client realizes the login, which is convenient for the user to inquire through the mobile phone client anytime and anywhere. At present, China has strengthened the protection of the intellectual property rights of new varieties of flowers, and the construction of flower certification and standard system has started initially. I believe that in the future, the kinds of flowers in our country will be more and more abundant and more and more international. 目录
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