【农业科学技术水利学位论文】于STM32的家用智能浇灌系统的设计

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  论文题目基于STM32的家用智能浇灌系统的设计学院电子与电气工程学院专业通信工程年级2015学号2学生姓名**心指导教师许志勇完成时间2019肇庆学院教务处制毕业论文学术诚信声明本人所呈交的毕业论文，是在指导教师的指导下独立完成。研究工作所取得的成果、数据、图片资料均真实可靠。除文中已注明引用的内容外，不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业论文的知识产权归属于培养单位。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本人签名：日期：2019目录1.绪论..............................................................1.1课题背景.....................................................1.2研究意义.....................................................1.2.1现实意义1.2.2理论意义1.3国内外研究现状...............................................1.3.1国内研究现状1.3.2国外研究现状1.4功能特色介绍.................................................2.基于STM32的家用智能浇灌系统......................................2.1系统组成部分及结构框图.......................................2.2系统工作原理.................................................3.1引言.........................................................3.2主控系统硬件设计.............................................3.2.1最小系统电路设计3.2.2LCD接口设计3.3温度湿度传感器模块设计......................................113.3.1温度传感器模块113.3.2湿度传感器模块123.4电磁阀驱动模块设计..........................................133.5Wi-Fi模块设计..............................................143.6摄像头模块设计..............................................164.软件设计部分.....................................................164.1系统软件设计框图............................................164.2软件编程....................................................174.2.1系统指令介绍174.2.2系统函数介绍185.结论.............................................................19参考文献...........................................................20基于STM32的家用智能浇灌系统的设计摘要由于网络技术的快速地发展，智能家居的推广己经势不可挡。伴随我们正常的生活水平的提高，在家中阳台种植观赏型植物己经成为追求高雅的生活方式。本文针对出差在外浇灌不便的问题，设计了一套远程智能灌溉系统，利用嵌入式技术、网络技术和智能手机等实现了远程浇灌的目的。关键词：STM32；家用智能浇灌；系统模块设计；硬件；软件aper,aiminginconvenientirrigationbusinesstrips,remoteintelligentirrigationsystemremoteirrigationusingembeddedtechnology,Internettechnologysmartphones.Keywords:STM32;intelligentirrigation;Systemdesign;Hardware;software1.绪论1.1课题背景伴随着社会经济的加快速度进行发展，人们的生活水平和住房条件得到了极大提升，同时也对居住环境和生活品质提出了新的要求。在家中阳台或者后院种植一些漂亮的花卉成了追求高品位的生活方式，既可以陶冶情操、丰富生活，又可以美化环境、净化空气。但是为植物浇灌是一件长期而繁琐的工作，对于有些名贵的植物，定时定量浇灌很重要，否则会影响植物的正常生长甚至引起植物的死亡。传统的浇灌方式是人为的根据经验手动浇灌，不仅无法准确控制浇灌的时机，也无法控制浇灌量。在快节奏的生活中，当我们长时间出差或者外出旅游的时候，植物的浇灌就成了问题。因此，一种可以远程智能灌溉系统对喜爱植物的人们来说就显得十分必要了，它可以在人们外出的时候智能照看家中植物的生长，从而使得人类能安心出差或者旅游。伴随着电子信息技术的加快速度进行发展，物联网技术越来越成熟，在智能家居上的应用也慢慢变得广泛。随着无线网技术的普及、网络带宽的提升、智能手机的加快速度进行发展，现在大部分家用电器都己经实现了相互连通，人类能通过手机客户端方便的查看家中空调的温度和洗衣机的工作状态等。嵌入式系统和网络技术的结合，可以使得人们在任何一个网络覆盖的地方就能查看家中植物的生长情况，由于人们的生活己经离不开智能手机，因此利用智能手机作为远程控制终端是一种可行的方法。1.2研究意义1.2.1现实意义随着经济的发展和社会的慢慢的提升，人们对舒适的居家环境越来越渴望，同时他们也发现了植物所给人带来的各种益处，也因此让慢慢的变多人开始种植植物，但是在养植过程中，经常由于人为的原因（如长期出差、节假日出行、人为判断失误等）未给或过量给花卉、盆景等植物浇水，结果导致了植物的枯死，给种植者带来了精神和经济上的双重损失。未解决以上问题，我们通过利用STM32单片机作控制器，设计一个湿度单反馈的智能灌溉系统，而该系统通过对植物土壤的湿度采样及对比，及时给植物进行灌溉并将相关信息反馈给种植者。 1.2.2 理论意义 基于STM32 单片机具有高性能、低成本、低功耗的特点。本设计以STM32 单片机为核心，利用湿度传感器及外围电路，完成植物土壤湿度情况监测，以低 廉的成本实现对植物的智能灌溉系统的设计。 1.3 国内外研究现状 1.3.1 国内研究现状 2011年，杨守建等人研究了利用自制的简易土壤温湿度检测装置对土壤 温湿度进行定时检测，根据土壤湿度状况和植物正常生长所需的湿度的不同，从 而决定是不是该对植物浇水和浇水量的多少。同年，王薇等人进行了简易自动浇花 机的设计，该自动浇花机由湿敏传感器，比较电路，放大电路，驱动电路，继电 器，电磁阀组成简易自动浇花机。在2011 月，张兆朋设计了一种家庭智能浇花器，实现了花卉的自动浇水，并能根据不同的花，实施不相同的控制方式。 在2012 年，赵丽设计了一种智能湿度感应浇花系统，利用土壤温室度传感器检 测土壤的相对湿度，在通过单片机进行信号处理，完成定量的浇花工作。在2013 年，罗维进行了基于TRIZ 理论的可控自动浇花装置的研究，提出了可控自动浇 花的整体方案设计，这个使用新型具有自动浇花装置并解决了水流量可控问题。 1.3.2 国外研究现状 在2013 年，英国一位名为娜塔莉金的大学生也发明了一种“智能花盆”，这 种花盆时刻监测植物生长环境的变化，并会提醒主人植物生长的状况。同年，英 国一个叫瑞贝克皮特森的发明了一种智能花盆。这种花盆具有可以监控植物湿度 和温度的传感装置。在 2014 年，东京的农工大学研究生院副教授水内郁夫，他 的小组研发了一款叫做“Plantroid”的花盆机器人，移动花盆便会按照需求移动来 调节植物的温度和光照，是植物保持在光合作用效率高的状态下，从而使植物健 康生长。同年，Click Grow公司推出的一款不用浇水的植物花盆，它不仅可 以自动给花卉浇水还可以给其施肥。 1.4 功能特色介绍 本毕业设计采用的研究方法主要有文献研究法和实证研究法，利用互联网调查 和查阅网络资料来具体确定该软件的功能需求细节；在软件开发过程中，解决技 术问题使用的方法时文献法，通过查阅课本、图书馆资料和网络在线文献等，解 决在软件开发过程中的技术问题，比如数据库、建模工具的使用、软件测试等。 而软件开发过程中的数据来源主要使用实证研究法，通过移动硬件模块，来记录、 测定定位信息的变化来获取数据。 2.基于STM32 的家用智能浇灌系统 2.1 系统组成部分及结构框图 本系统以STM32F103 作为主控芯片，运行 RT-Thread 操作系统。采用模块