基于STM32的智能花园灌溉系统设计

引言
系统设计
1. 硬件设计
2. 软件设计
系统功能模块
1. 土壤湿度检测模块
2. 灌溉控制模块
3. 显示模块
系统实现
1. 硬件实现
2. 软件实现
系统调试与优化
结论与展望

1. 引言

随着智能家居和物联网技术的发展，智能花园灌溉系统逐渐成为现代家庭和农业中不可或缺的一部分。传统的灌溉方式往往存在浪费水资源、缺乏实时监测等问题。基于STM32的智能花园灌溉系统利用土壤湿度传感器和自动控制机制，根据土壤的湿度变化自动调节灌溉，节约水资源，同时提高植物的生长效果。本文将设计并实现基于STM32单片机的智能花园灌溉系统，结合湿度传感器、继电器控制、水泵等硬件，构建一个能够自动调节水量并实时显示系统状态的花园灌溉系统。

2. 系统设计

2.1 硬件设计

本系统采用STM32F103单片机作为核心控制单元，通过土壤湿度传感器、继电器模块、水泵、LCD显示模块、按钮等硬件模块，组成一个完整的智能灌溉系统。

主控芯片：STM32F103单片机，负责读取土壤湿度、控制水泵，并通过显示屏显示状态信息。
土壤湿度传感器：用于检测土壤的湿度，决定是否需要进行灌溉。
水泵控制：通过继电器控制水泵的开关，自动供水。
显示模块：采用LCD显示屏显示当前土壤湿度、灌溉状态等信息。
按钮模块：用于手动控制水泵的开关，并设置湿度阈值。

2.2 软件设计

软件设计分为四大模块：数据采集、灌溉控制、显示控制、手动控制。

数据采集模块：实时读取土壤湿度数据。
灌溉控制模块：根据设定的湿度阈值自动控制水泵的开启与关闭。
显示模块：显示当前湿度、灌溉状态等信息。
手动控制模块：通过按钮实现手动控制水泵。

3. 系统功能模块

3.1 土壤湿度检测模块

土壤湿度传感器用于监测土壤中的水分情况。通过模拟信号读取传感器的数据，STM32单片机将数据转换为实际湿度值，并与设定的湿度阈值进行比较，判断是否需要开启水泵进行灌溉。

// 读取土壤湿度
int read_soil_moisture() {// 假设通过ADC读取模拟信号int moisture_value = ADC_Read(SOIL_MOISTURE_PIN); return moisture_value;
}// 根据湿度判断是否需要灌溉
void check_and_irrigate() {int moisture = read_soil_moisture();if (moisture < DRY_THRESHOLD) {  // 如果土壤湿度低于设定阈值turn_on_water_pump();        // 开启水泵} else {turn_off_water_pump();       // 关闭水泵}
}

3.2 灌溉控制模块

灌溉控制模块根据土壤湿度来控制水泵的开关。当土壤湿度低于设定值时，水泵开启进行灌溉，否则关闭水泵。

// 开启水泵
void turn_on_water_pump() {GPIO_SetBits(GPIOA, WATER_PUMP_PIN);  // 控制GPIO端口打开继电器
}// 关闭水泵
void turn_off_water_pump() {GPIO_ResetBits(GPIOA, WATER_PUMP_PIN); // 控制GPIO端口关闭继电器
}

3.3 显示模块

显示模块负责实时显示土壤湿度和灌溉状态。使用LCD屏幕显示当前的湿度值以及水泵的工作状态。

// 更新显示信息
void update_display() {int moisture = read_soil_moisture();char status[16];// 显示土壤湿度LCD_DisplayStringLine(0, "Soil Moisture:");LCD_DisplayInteger(0, moisture);// 显示水泵状态if (moisture < DRY_THRESHOLD) {sprintf(status, "Irrigation: ON");} else {sprintf(status, "Irrigation: OFF");}LCD_DisplayStringLine(1, status);
}