毕业设计（论文）-基于STM32的自动灌溉控制系统设计.docx

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1、基于STM32的智能灌溉系统摘要1关键词1Abstrack1Keywords11. 前言22. 研究背景与意义23. 系统功能介绍24. 系统硬件设计34.1. 主控制器模块设计34.2. 电源模块设计54.3. 3.JTAG 接 口电路64. 4.温湿度检测模块74. 5. YL-69湿度传感器模块94. 6. 继电器模块104. 7. WIFI 模块114. 8.灌溉模块114. 9. LCD 1602液晶显示模块124. 9. 1.指令说明及时序145. 9. 2. RAM地址映射及标准字库表166. 系统原理图设计176.1. 创建项目文件及原理图文件175. 2.制作原理图元件175

2、. 3.绘制原理图176. 系统软件设计186.1. 软件开发工具186.2. 软件设计的组成186. 3.主函数软件设计187. 4.LCD1602 程序198. 5.温度湿度传感器程序设计209. 致谢2410. 代码252基于STM32的智能灌溉系统作者：指导老师:（2017届机械电r工程专业）摘要：智能灌溉系统以STM32芯片作为控制中心，采用太阳能供电，搭载YL-69湿度传感器模块、DTH11温度传感器模块、SRD-05VDC-SL-C继电器模块、液晶显示屏模块和WIFI模块等。系统能够通过传感器监测土壤的温湿度，设定温湿度阈值后，当湿度降低时，通过继电器模块打开灌溉模块增大湿度，实

3、现智能灌溉的功能。系统可以通过显示屏实时显示传感器数据，还可将传感器数据通过WIFI模块上传至云端，用户在远程即可实时查看数据。关键字：智能灌溉STM32温湿度传感器液晶显示WIFIIntelligent Irrigation system based on STM32Author: Hu instructor:(class of 2017 majoring in Mechanical and Electronic Engineering)Abstract： The intelligent irrigation system uses STM32 chip as the control cen

4、ter, made up of solar powersupply, YL-69 humidity sensor module, DTH11 temperature sensor module, SRD-05VDC-SL-C relaymodule, LCD module and WiFi module. The system can monitor the temperature and humidity of soilthrough sensors. When the temperature and humidity threshold is set, the irrigation mod

5、ule is opened byrelay module to increase the humidity when the humidity is reduced, and the intelligent irrigation functioncan be realized. The system can display the sensor data in real time through the display screen, and alsoupload the sensor data to the cloud through the WiFi module, so that use

6、rs can view the data in real timeremotely.Keywords: Intelligent Irrigation, STM32, Temperature and Humidity Sensor, LCD, WIFI1 .前言当前，农作物需要定期灌溉维持生长，但过度灌溉或灌溉不足容易导致农作物生长缓慢甚至死亡，所以开发一款智能灌溉系统是必要的1。智能灌溉系统能够通过检测土壤中湿度值来决定是否开启或关闭灌溉模块。并且能够通过WIFI无线信号将灌溉模块的状态和当前土壤的湿度值上传到用户客户端，从而能够实时准确掌握当前状态。通过开发此系统，能够实现植物灌溉的智能化，

7、最大限度的保持植物生长所需的必要湿度，进而提升农作物产量，具有较好的应用推广价值。2 .研究背景与意义水资源是人类文明社会中最重要的自然资源，但却十分紧缺，必须合理开发和利用，高效利用水资源迫在眉睫。全球各国早在本世纪早期就开始研究并且使用智能灌溉系统，此类系统能够大大提高水资源的利用效率，能够使得水资源使用恰到好处，在植物最需要水的时候，通过技术手段实现灌溉。系统能够实现自动控制，具有巨大的社会和经济效益。3 .系统功能介绍智能灌溉系统的硬件组成框图如图1所示。该系统主要由STM32单片机主控器模块、YL-69湿度传感器模块、DTH11温度传感器模块、SRD-05VDC-SL-C继电器模块、

8、灌溉模块、液晶显示屏模块、WTFI模块和太阳能供电等部分组成。智能灌溉系统通过STM32芯片作为主控单元，结合温湿度传感器模块，能够实现一个适合农田的监测控制灌溉系统。系统可在液晶显示屏上显示实时传感器数据，并且将传感器数据通过WIFI模块上传至云端，具备实时监控的功能，方便用户实时查看数据。该系统具有精度较高、操作简便、成本较低等特点。#APP显示图1系统框图4 .系统硬件设计4.1. 主控制器模块设计嵌入式系统是使嵌入对象智能化的小型计算机系统2。该系统一般包括微型处理器(CPU)、储存器(RAM、ROM等)及其他外设部分。本设计所采用的STM32F1系统芯片内部采用ARM公司设计的32位

9、处理器一一Cortex-M3处理器。这是一款功能较全面，性能较好的微处理器。该处理器基本结构如图2所示。图2 Cortex-M3处理器基本结构为了利用所选取的芯片完成监测的功能，选用了相对合理的ARM核心处理器电路。该电路以STM32F103RCT6芯片为核心，与其他种类的中央处理芯片相比，该芯片有着更多的优势，如更为低廉的价格、较之更大的内存资源以及满足设计所需的低能耗要求。包含满足工作要求的电源电路，晶振电路，复位电路，滤波电路及下载JTAG电路3。电路原理图如图4所示。微处理器在市面上有非常多的品种，我们从价格和功能两方面考虑，本室内空气监测系统的处理器部分选用以芯片STM32F103c

10、8T6 为核心，片内集成 512kBFlash、64kBRAM、l 个 USB、1 个 CAN、4 个定时器、3 个 USART、2 个 12 位同步 ADC、2 个 DAC、2 个 SPI、2 个 I2C、2 个 I2S、1 个 SDIO、32 个 GPIO、FSMC 总线（支持 NOR, NAND, SRAM）、CPU 主频为 72MHz, RAM 为 20K, FLASH 为 64K,采用 LQFP48 封装，可以广泛适用于各种应用场所。STM32最小系统原理图如图3所示。3V3图3 STM32最小系统原理图4.2. 电源模块设计为了提高系统的方便程度，设计避免使用有线连接从而使系统工作

11、时一直受到电源接线的空间限制，而降低便携性。同时本设计发挥检测系统的低功耗优势，采用干电池供电和太阳能供电两种作为供电电源方式。众所周知，干电池成本低廉且便于携带，所以这种选用大大提高检测装置的便携性，给人们的日常使用带来了很大方便。设计选用2节5号干电池作为电源，为整个系统提供电力。输入电压为5V,也可以通过USB进行供电，然后经过5V转3. 3V芯片AMS1117对5V的电压进行转换，3. 3V为芯片提供电源4。该芯片输入端与输出端均设计了滤波电容，保证输出的3. 3V电压的稳定性，消除杂波。另外还设计了电源指示灯，当打开电源开关时，LEDO便会被点亮。电源模块原理图如图4所示：3V3|R

12、8J51OR“D1?LED0ri AGND上图中的5V由USB供电电路进行供电，如图5所示。主控制器也可通过此接口下载程序。5VR21500mAJ412345Mini-USB -GND4.3. JTAG接口电路c22RR18PA1122R PA12|R201.5K13V3图5 USB供电电路USBDMUSB DP本设计使用现成的JTAG接口电路，利用它下载程序、调试程序。接口电路如图6所示。3V3工TDI/PA15TMSTCLK-TD0/PB3NRST13 5 7 911 9 11246802468011 11 11 11 11J5GND图6 JTAG接口电路图4电源模块原理图54.4.温湿度

13、检测模块DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。精度湿度+-5%RH,温度+-2,量程湿度20-90%RH,温度050。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度史合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在0TP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数5。单线制串

14、行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，使其成为该类应用中，在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装，如图7所示，因DHT11为数字型传感器，无需进行A/D,可直接与单片机连接，如图8所示，DHT11直接与P2 口连接。DHT11的技术参数如表表1中所示。图7 DHT11实物封装图VCCDHT11P2.0表1DHT11技术参数参数名称技术条件参数名称技术条件供电电压3. 3 5. 5V分辨率湿度1%RH,温度1DC输出单总线数字信号互换性可完全互换测量范围湿度 20-90%RH 温度 050测量精度湿度+-5%RH,温度+-2长期稳定性1%RH/年DIIT11型数字温湿

15、度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，DATA引脚需要上拉后与微处理器的1/0端口相连，连接线长度短于20米时用5. 1K上拉电阻。供电电压范围为3. 35. 5V,使用3. 3V电压供电时连接线长度不得大于100cm,否则线路压降会导致传感器供电不足，造成测量偏差。另外，每次读出的温湿度数值是上一次测量的结果，欲获取实时数据需连续读取两次，每次读取传感器间隔大于5秒即可获得准确的数据6 oDHT11采用简化的单总线方式串行传输数据，一次传送40位数据，高位先出，数据格式为：8bit湿度整数数据+ 8bit湿度