基于WIFI的智能大棚控制系统设计

摘  要：随着农业现代化进程的加速，传统的大棚生产模式已经无法满足精准化，高效化生产的需求。本设计实现了一个可以检测大棚内的各项数据并通过执行器进行自动调控的系统，来解决小规模农业生产智能化不足的问题。本设计以STM32C8T6芯片为核心，基于物联网，传感器等技术实现了温湿度检测，土壤湿度检测，二氧化碳检测，执行器的自动控制并通过联网的方式实现小程序远程监测和控制的功能。通过本系统的使用，可以有效改善大棚内农作物的生长环境，显著提高生产效率与经济效益。

关键词：STMC8T6，物联网，传感器

Abstract： With the acceleration of agricultural modernization， traditional greenhouse production models can no longer meet the demands for precision and high-efficiency production. The objective of this design is to develop a system capable of monitoring various parameters within greenhouses and automatically regulating them through actuators， thereby addressing the insufficient intelligence in small-scale agricultural production. Centered around the STM32C8T6 chip， this design leverages technologies such as the Internet of Things （IoT） and sensors to achieve temperature and humidity detection， soil moisture detection， carbon dioxide detection， and automatic control of actuators. Additionally， it enables remote monitoring and control via a mini-program through network connectivity. The implementation of this system can effectively optimize the growth environment of crops within greenhouses， significantly enhancing production efficiency and economic benefits.

Keywords： STMC8T6，Internet of things （IoT），sensor

基金项目：辽宁科技学院大学生创新创业项目   项目编号：202511430073

引言

为了推动科技农业的普及与可持续发展，我们的设计理念是在兼顾大型农业生产需求的同时，特别关注并解决小型农业生产中的具体问题。我们致力于通过提供经济实惠、针对性强且易于维护的技术方案，确保科技成果能够更好地惠及广大农民群体，让每一位生产者都能从科技进步中受益。这样，不仅可以提高农作物产量和质量，还能有效降低生产成本，促进农业生产的现代化转型。

1 系统设计方案

本文中所设计的智能大棚系统分为硬件部分和软件部分两部分。通过传感器向单片机传输数据并做出判断，及时做出报警并实现环境因素的自动调控。并通过WIFI模块连接MOTT平台上传数据到小程序并且接收小程序下发的命令。具体方案如下：

1.1系统整体设计

输入部分：输入部分由三个按键，DHT11传感器，针式土壤湿度传感器，JW01模块组成。起到向单片机发送数据的功能。

输出部分：输出部分由一个有源蜂鸣器，一个0.96寸四针IICOLED屏幕，一个LED灯，并且通过一个两路5V继电器控制一个水泵和一个风扇的开关。

联网部分：联网部分选择使用ESP8266进行联网获取数据和下发命令。

2硬件选择

2.1 主控芯片选择

主控芯片是系统的核心，STM32C8T6具有ARMCortex-M3核心，外设支持多，存储容量大，功耗低，开发支持范围广，性价比高。并且引脚丰富，可以满足较复杂系统的实现。

2.2 显示部分选择

屏幕选择0.96寸四针IICOLED屏幕，此屏幕非常小巧，功能强大，稳定。分别接在单片机的B6，B7，B8，B9引脚上。

2.3传感器的选择

温湿度模块选择DHT11模块，此模块功耗低，性能稳定，可以同时检测温湿度。

土壤湿度采集选择使用针式土壤湿度传感器。这种传感器造假低廉，并且在有需要时便于更换为更耐用更准确的电容式传感器，兼容性高。

二氧化碳浓度检测选择使用JW01传感器，这种传感器使用串口通信来发送数据，寿命长，功耗低，数据准确，在使用前需要上电五分钟进行预热。

2.4执行器选择及使用方案

本文所设计的系统执行器由一颗LED灯，一个水泵以及一个风扇组成。

水泵选择直流5V卧式小水泵。

风扇使用5V小风扇模拟，在实际的使用中可根据需要更换尺寸更大的风扇。

水泵以及风扇的使用选择连接一个5V两路继电器，通过单片机的IO口控制继电器的上拉实现水泵和风扇的开关。

3 系统流程设计

本文中的系统上电后会自动连接设置好的热点网络，在连接成功后才会正式启动系统，点亮屏幕。主程序模块负责管理系统中的各个组件，包括初始化、调用、执行、更新、维护等，它们之间可以通过双重或多重嵌套的方式进行协调，以确保系统的正常运行。系统在主程序的无限循环中运行，通过不断的处理计算，实现了各个步骤的功能。主程序流程图如下图所示。

4系统实物测试

4.1实物调试

本次设计使用到的器件有STM32C8T6芯片，DHT11温湿度传感器，ESP8266模块，针式土壤湿度传感器，JW01二氧化碳传感器，LED灯，风扇，水泵，三个按键以及两路5V继电器模块。

在上电前，认真检查程序以及各模块的对应引脚，确保引脚没有连线错误。

接着上电后检查各个模块有无不正常的发热发烫。特别注意电源有无短路，以及ESP8266模块。是否有连续长时间闪烁，并检查是否发热。

4.2功能测试

首先通电，ESP8266模块开始闪烁搜索预设的热点，连接网络之后显示屏正常点亮，显示各项数值，以及各个执行器的开关状态。

以土壤湿度为例，系统初始设置阈值为40，95。当数据低于下限时，开启水泵并报警，当水泵开启一定时间使土壤湿度恢复至阈值区间，系统停止报警并关闭水泵。

同时可以打开微信小程序，通过手机小程序，用户可以自由修改阈值并且可以控制三个执行器的开关，相比于实体按键，手机小程序的形式更加便捷，高效，错误率低。

系统共有三个按键，分别控制水泵，风扇，以及LED灯 ，无其他功能。此外系统已经提前设定各个数据的上下阈值。当环境数据任何一项不在阈值范围时，蜂鸣器都会报警，并且控制相应的执行器进行调控，当数值恢复到阈值以内的时候，蜂鸣器停止报警。综上所述，在测试过程中，预定的功能全部实现，运行无卡顿，各个模块正常运行，微信小程序也可以正常下发指令和接受数据。

根据以上测试结果，可以得出结论，基于WIFI的智能大棚控制系统在实物实现上与设计方案吻合，各功能模块的实际效能均达到了预期目标。系统不仅实现了对大棚环境参数的精准监测与有效调节，而且提供了便捷的远程监控手段，极大地提高了管理效率。同时，考虑到小型农业生产者的实际需求，该系统具有显著的成本效益优势，是推动农业科技普及的一项有力工具。

5 结语

综上所述，本设计通过物联网，传感器等技术的融合，实现了大棚内环境的精准检测和自动调控。虽然功能相对来说比较基本，但有着非常高的扩展性，在简单的场景下已经具备一定的实用性。为小型农业生产的现代化提供了创新性的解决方案。未来，我们会进一步优化架构，增加功能，使整个系统对不同场景的兼容度更高。推动科技在农业生产中的广泛应用。助力我国农业向数字化，智能化方向高质量发展。

6参考文献

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