摘 要随着种植业的高速发展，现在传统的种植技术已经不能满足种植业，更加智能化的植物工厂是目前的主流。为了达到节省人力、方便工作的目的，设计了一款基于STM32的智慧植物工厂——为植物提供服务的一种监测与控制系统。本设计使用STM32来监测环境对植物的影响，以及通过监测的环境数据改善植物生长环境并对植物环境做出显示与警报。使用STM32作为主控，通过光线传感器、空气温湿度传感器、土壤湿度传感器，检测光线强度、空气湿度、空气温度、土壤湿度等因素对植物的影响，将检测的数据传输至STM32中分析计算。通过屏幕显示数据并在达到设定值时进行警报处理。实现智能化的监测与控制，更加便于人们在室内盆栽、大棚蔬菜、树苗培养基地等场景使用。
目录
一、 绪论 1
(一) 本课题研究的背景和意义 1
(二) 智慧植物工厂课题研究内容 1
二、 系统总体设计及各部分主要元器件选择 3
(一) 智慧植物工厂总体设计 3
(二) 温湿度部分 3
(三) 光线强度检测部分 4
(四) 土壤湿度部分 4
(五) 检测报警部分 5
(六) 显示数据部分 5
(七) STM32主控部分 6
三、 系统硬件设计 7
(一) 智慧植物工厂系统总体框架 7
(二) 温湿度检测电路 7
(三) 土壤湿度检测电路 8
(四) 光线强度检测电路 8
(五) 检测报警电路 9
(六) 显示数据电路 9
(七) STM32主控电路 10
四、 系统软件设计 12
(一) 智慧植物工厂总流程设计 12
(二) 温湿度获取软件设计 13
(三) 土壤湿度检测软件设计 14
(四) 光线强度检测软件设计 15
(五) 检测报警软件设计 16
(六) 显示数据软件设计 17
五、 系统调试 18
(一) 传感器调试 18
1、 温湿度检测调试 18
2、 土壤湿度检测调试 19
3、 光线 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥351916072$ 
强度检测调试 20
(二) 显示调试 21
(三) 检测报警调试 23
(四) 总体系统调试 23
总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录1 原理图 28
附录2 PCB图 29
附录3 程序 30
绪论
本课题研究的背景和意义
随着种植业的高速发展，现在传统的种植技术已经不能满足种植业。近年来IC行业的高速发展，为智能化发展提供了基础，种植业也向着智能化发展。室内盆栽、大棚蔬菜、树苗培养基地等领域都已经开始研究智能监控与控制。生活中智能产品越来越多，智慧植物工厂也向智能化发展，而智能化发展离不开电子产品。
由于国外耕地面积较大，通过人力难以实现农作物的监测，因此国外首先在农业中对植物检测系统进行研究，国内由于起步较晚，在后期也引进国外先进的监测系统，但在高端研究领域一直受制于人。近些年来已经有各种厂家进行相关系统的研究。填补了国内市场的空缺。
目前空气温湿度、土壤湿度、光照强度等环境因素已经可以通过电子传感器实现较为精准的检测，通过单片机可以完成数据转换和分析，通过显示器件显示数据。各种各样的传感器检测系统应用在各个场所。但没有一种覆盖各个方面的完善的智慧植物工厂系统，因此决定研究智慧植物工厂系统，填补该部分的空缺。本设计使用STM32来监测环境对植物的影响，通过监测的环境数据改善植物生长环境，并对植物环境做出显示与警报。
智慧植物工厂课题研究内容
设计基于STM32的智慧植物工场，为植物提供服务的一种监测与控制系统, 使用STM32作为主控。通过光线传感器、空气温湿度传感器、土壤湿度传感器，检测光线强度、空气湿度、空气温度、土壤湿度等因素对植物的影响，将检测的数据传输至STM32中分析计算。通过屏幕显示数据并在达到设定值时进行警报处理。


图1 1 系统组成框图
通过传感器检测植物环境变化，将检测的数据传输至STM32中分析计算。通过屏幕显示数据并在达到设定值时进行警报处理。系统框图如图1 1所示，系统设计主要实现以下功能：（1）空气温度检测：通过温度传感器检测空气温度。（2）空气湿度检测：通过湿度传感器检测空气湿度。（3）土壤湿度检测：通过土壤湿度传感器检测土壤湿度。（4）光线强度检测：通过光线传感器检测光线强度。（5）屏幕显示数据，通过屏幕显示温度、湿度、土壤湿度、光线强度信息。（6）报警提示，当达到预设值时将发出警报提示。
系统总体设计及各部分主要元器件选择
智慧植物工厂总体设计


图2 1 方案设计框图
智慧植物工厂主要是为了在室内盆栽、大棚蔬菜、树苗培养基地等场景使用，以达到节省人力、方便工作的目的。适用于相对封闭的场景，用于检测场地内土壤湿度、空气温湿度以及光照强度等环境因素。本设计方案框图如图2 1所示，主要由传感器、指示显示、主控三部分组成。传感器包含空气温湿度检测传感器、光照强度传感器、土壤湿度传感器。指示显示包括数据显示、设定值报警两部分。主控部分为单片机主控。通过以上三部分设计智慧植物工厂系统。下面对各个部分进行分析与器件选型。
温湿度部分
通过查阅资料可知，空气中温度和湿度检测传感器有很多种。按照测量方式分为：模拟式、数字式。模拟式湿度传感器通常是将空气湿度量转换为电压量的一种传感器，模拟式温度传感器与模拟式湿度传感器相似。而数字式传感器则是内部集成转换电路与测量电路，通过各种协议将数据传输至主控中。
本设计采用的是数字式传感器DHT11：温湿度传感器。它是将温度湿度结合的传感器。同时测量温度和湿度数据，通过单总线传输至主控。如图2 2所示就是DHT11温湿度传感器的实物图。整体呈蓝色，方块状形态，共有四个引脚。

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