基于STM32的智能农业监控系统

彭玲

摘要：農业生产过程中，温度、湿度、光照强度等环境参数会影响农作物的生长，而人工管理的方式存在测控精度低、劳动强度大等弊端，因此，本文将单片机和传感器等技术应用于农业监控系统上，能实时获取农作物生长的环境参数，并对这些参数进行监测和控制。

关键词：温度;湿度;光照强度;单片机;传感器

1、引言

随着物联网的快速发展，传统的农业生产方式满足不了现代人们的需求。而现代农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些环境参数，比如空气的温度、土壤的湿度进行检测和控制^[1]。基于物联网的智能农业监控系统，可以大大地改变依靠人工管理的低效率生产模式，提高生产效率。本系统简单易用、成本低廉、智能化程度高、可靠性高，非常适合普通农民大众使用^[2]。

2、 系统设计

本系统由STM32单片机、温度传感器、光敏电阻、土壤湿度传感器、液晶显示屏、按键、WiFi模块和控制模块组成，系统结构如图1所示。DS18B20温度传感器、光敏电阻和土壤湿度传感器采集数据发送给STM32，STM32进行AD转换后，把数据发送到液晶屏显示，并通过WIFI模块把数据发送给手机APP，通过手机APP和按键来设置阀值，当某个数据超过阀值，则自动启动相应的控制模块来调控环境。

3、硬件设计

本系统选择STM32F103C8T6作为核心板。它具有最低的成本、比一般芯片功耗更小、引脚和功能齐全，是主控制芯片的好选择，可以应用于多种实验，且上手简单。温度传感器选用DS18B20，内部集成了A/D转换器，具有体积小、成本低、抗干扰强、精确度高以及延时转换快的特点。采用单线连接方式，就可以实现与STM32双向通讯^[3]。本系统采用光敏电阻来获取光照强度，光敏电阻对光线十分敏感，其在无光照时，呈高阻状态，光照愈强，阻值就愈低^[4]。本系统利用土壤湿度传感器的模拟信号引脚与单片机相连，经过A/D 转换后，将获得比较准确的土壤湿度值。Wifi模块选用ESP8266， ESP8266可以实现串口透传，PWM 调控，GPIO控制^[5]。

4 软件设计

系统上电后，首先进行初始化，初始化使用的串口、I/O及A/D等模块，再将检测的温度、土壤湿度和光照强度，传输给单片机，单片机将数据转换送到液晶显示器中显示，通过WIFI模块传输到手机端APP，还可以通过按键或者手机APP来设置阀值。当光照强度小于设定的阈值， LED会自动点亮进行补光;当温度大于设定的阈值时，风扇自动开启进行降温;当土壤湿度小于设定的阈值，继电器自动连接，水泵开始工作。软件流程图，如图2所示。

5 测试

经过硬件和软件的调试与测试，各模块都能正常工作，实现了农业监控系统。当系统处于明亮环境中，高亮LED灯不点亮;如果用手遮挡光敏电阻，系统就会点亮LED灯进行补光。用湿的手捂住土壤湿度传感器，模拟湿度足够的情况，指示灯不亮，代表继电器断开，抽水泵不工作;用干燥的手捏住传感器，模拟干燥的泥土，指示灯亮，代表继电器接通，抽水泵工作。通过按键设定温度阈值为27°C，当前采集温度为28°C，大于设定的阈值，风扇开启散热，如图3所示。

6 总结

本系统能获取农作物生产的环境参数，当环境参数超过阀值后自动启动风扇、水泵和补光系统来调控环境，还可以通过手机APP进行远程监控，这对提高农业信息化水平以及生产效率有十分重要的意义。本设计还存在一些不足之处，无法监控过大范围的环境，只能监控温室大棚的环境，其他略微复杂的环境会收到各种影响，无法精准测量数据还有器件在大棚里时间长了会被腐蚀的情况。

参考文献：

[1] 马鑫，卫雅娜. 基于物联网技术的温室智能监控系统[J]. 物联网技术. 2018年8期.

[2] 魏翔鹰.农作物栽培技术和高产途径探讨[J]. 农技服务. 2017年12期.

[3]刘永琦.基于51单片机控制的简易温度检测系统设计[J]. 数字化用户， 2018年45期.

[4] 罗祥.利用光敏电阻控制电路控制路灯开关设计[J]. 中国科技投资， 2017年17期.

[5] 江帅，黄轩，李西， 基于WiFi的智能楼宇温度监测系统的设计[J]. 电脑知识与技术， 2019年23期.