基于STM32的智能灌溉系统

1. 引言

智能灌溉系统可以根据土壤湿度和环境条件，自动调节灌溉设备，实现精准的水资源管理。该系统通过STM32微控制器控制土壤湿度传感器和水泵，确保在植物需要时进行灌溉，从而提高灌溉效率，减少水资源浪费。本文将介绍如何基于STM32开发一个智能灌溉系统。

2. 项目背景

传统农业灌溉往往依赖于人工判断，不仅耗费人力，还容易出现水资源浪费或植物缺水的问题。智能灌溉系统通过土壤湿度传感器实时监控土壤湿度，并在湿度低于设定阈值时自动启动灌溉设备，从而实现高效的自动化灌溉。该系统能够大大减少水资源浪费，同时确保植物在最佳环境中生长。

3. 环境准备

硬件准备

STM32开发板：STM32F103或类似微控制器
土壤湿度传感器：用于检测土壤湿度
水泵：用于控制灌溉
OLED显示屏：用于显示湿度信息
蜂鸣器：用于报警提示
面包板及连接线：用于硬件连接

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写和编译代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于将代码下载到STM32开发板。

步骤：

下载并安装Keil uVision。
下载并安装STM32CubeMX。
下载并安装ST-Link Utility。

4. 系统设计

系统架构

智能灌溉系统的架构包括以下模块：

土壤湿度检测模块：通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据。
自动灌溉控制模块：根据传感器数据控制水泵，自动灌溉。
数据展示模块：通过OLED显示屏实时显示当前湿度状态。
报警模块：当湿度异常时，触发蜂鸣器报警。

关键技术

传感器数据采集与处理：通过STM32的ADC接口读取土壤湿度传感器数据。
自动控制系统：根据湿度值自动控制水泵灌溉。
数据展示与报警功能：实时显示湿度数据，并在出现异常时进行报警提示。

5. 代码示例

传感器数据采集

#include "stm32f1xx_hal.h"// 初始化ADC
void ADC_Init(void) {ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};// 开启ADC1时钟__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();// 配置ADC参数ADC_HandleTypeDef hadc1;hadc1.Instance = ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv = ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion = 1;HAL_ADC_Init(&hadc1);// 配置土壤湿度传感器通道sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;  // 土壤湿度传感器接入ADC通道0sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_71CYCLES_5;HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);
}// 读取湿度数据
uint32_t Read_Soil_Moisture(void) {HAL_ADC_Start(&hadc1);HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);uint32_t adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);HAL_ADC_Stop(&hadc1);return adc_value;
}

自动灌溉控制实现

// 初始化水泵控制引脚
void Pump_Control_Init(void) {GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();// 配置水泵控制引脚GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;  // 水泵接入PA2GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}// 控制水泵开关
void Control_Pump(uint32_t moisture_value) {uint32_t threshold = 2000;  // 设定湿度阈值if (moisture_value < threshold) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);  // 启动水泵} else {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET);  // 关闭水泵}
}

显示与报警功能

// OLED显示湿度数据
void Display_Data(uint32_t moisture_value) {char displayStr[32];sprintf(displayStr, "Soil Moisture: %lu", moisture_value);OLED_DisplayString(displayStr);
}// 蜂鸣器报警
void Alarm_Handler(uint32_t moisture_value) {uint32_t low_threshold = 1500;if (moisture_value < low_threshold) {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);  // 湿度过低，触发蜂鸣器} else {HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);  // 停止报警}
}// 主程序循环
int main(void) {HAL_Init();ADC_Init();Pump_Control_Init();while (1) {uint32_t soil_moisture = Read_Soil_Moisture();// 显示湿度数据Display_Data(soil_moisture);// 控制水泵Control_Pump(soil_moisture);// 环境报警Alarm_Handler(soil_moisture);HAL_Delay(2000);  // 延迟2秒后再次读取数据}
}