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基于STM32的温室大棚智能监控与无线调控系统设计

news 2026/5/21 22:44:25

摘要：本设计了一种基于STM32的温室大棚智能监控系统。系统采用STM32F103作为主控芯片，集成DHT11温湿度传感器、土壤湿度传感器和C O2传感器实现环境参数采集。通过ESP32-C3 WiFi模块实现数据无线传输和远程控制，OLED屏幕进行本地显示。

项目简介

本项目是一个基于STM32微控制器的温室大棚智能监控与无线调控系统。系统通过DHT11温湿度传感器、土壤湿度传感器和JW01二氧化碳传感器实时采集温室环境数据，利用ESP32-C3 WiFi模块将数据上传至手机APP并支持远程控制，同时通过OLED屏幕进行本地显示。系统具备智能自动控制功能，当温度、土壤湿度或CO2浓度超过预设阈值时，自动启动风扇、水泵等执行设备进行环境调节，用户也可通过W iFi远程设置阈值参数和手动控制设备启停，为现代农业温室管理提供了一套完整的智能化解决方案。

图1 智能温室控制系统架构图

核心技术

数据采集与通信技术

本系统采用基于定时器中断的多任务调度机制，实现传感器数据采集（200ms周期）、OLED显示刷新（3ms周期）和WiFi数据通信（50ms 周期）的并发执行。在数据采集方面，DHT11采用单总线协议进行温湿度读取，土壤湿度传感器通过STM32内置12位ADC进行模拟信号采样，JW01 CO2传感器采用UART串口通信并通过校验和算法确保数据准确性。无线通信模块基于ESP32-C3的AT指令集，建立TCP透传模式实现与手机APP的双向数据交互。

智能控制与系统可靠性

系统核心创新在于智能控制算法，采用带滞后的阈值控制策略：温度控制设置2℃滞后区间，土壤湿度控制设置5%滞后区间，有效避免执行机构在阈值临界点频繁启停，延长设备使用寿命并降低能耗。此外，系统实现了命令解析引擎，支持通过WiFi远程动态配置各项阈值参数，并采用缓冲区溢出保护、数据校验等机制确保系统稳定可靠运行。

硬件配置

硬件组成

系统由STM32微控制器作为主控芯片，ESP32-C3 WiFi模块实现无线通信，DHT11温湿度传感器、土壤湿度传感器和JW01二氧化碳传感器负责环境数据采集，OLED显示屏进行本地数据显示，继电器模块驱动水泵和风扇执行环境调节，电源模块为系统提供稳定供电。各模块通过GPIO、ADC、UART、I2C等接口协同工作，构成完整的温室智能监控系统。

APP功能

实时监控与远程控制

本系统配套的手机APP通过WiFi与STM32主控板建立TCP连接，实现温室环境的远程监控与智能管理。APP界面实时显示土壤湿度数据，以百分比形式直观呈现土壤含水量状态，帮助用户及时了解灌溉需求。同时显示环境温湿度信息，包括当前温度（℃）和相对湿度（%RH），为温室环境调控提供数据支撑。用户可通过APP远程控制水泵开关，实现手动灌溉操作，无需到达现场即可完成浇水任务。

智能阈值与自动管理

APP提供阈值设置与报警功能，用户可自定义温度、土壤湿度和CO2浓度的报警阈值，当环境参数超过设定值时，系统自动发送警报信息至手机，并可联动启动风扇或水泵进行自动调节，实现温室环境的智能化、无人化管理。

硬件连接

模块连接

图2 STM32温室监测系统硬件连接示意图

二氧化碳数据流格式详解

图3 二氧化碳数据流格式详解

软件架构

系统架构图

图4 软件架构图

编译与运行

开发环境

本系统基于Keil uVision 5集成开发环境，使用ARM Compiler V5.06编译器，针对STM32F103系列微控制器进行开发。

编译步骤

打开Project.uvprojx工程文件，选择Target 1目标后按F7编译，即可在Objects目录下生成Project.hex烧录文件。

图5 编译成功

烧录方式

系统支持ST-Link、J-Link和串口ISP（需配置Boot引脚）三种烧录方式将HEX文件下载到STM32芯片。

配套资源

包括完整的项目源代码、演示视频、运行截图，开箱即用。

项目文档

有偿提供开题材料、系统设计说明书和成果汇报PPT，完整呈现项目的研究依据、设计过程与最终成果。

使用授权

本项目采用AGPL-3.0开源协议，允许个人和组织自由使用、修改和分发代码，但基于本项目的衍生作品必须同样开源，且用于提供网络服务时需向用户提供完整源代码。本项目仅供学习研究使用，作者不对使用本项目产生的任何后果承担责任，使用者应遵守当地法律法规，合理合法使用本项目。如本项目对您的研究或工作有所帮助，欢迎引用并注明出处。