题目：基于STM32的农业环境监测系统设计与实现
一、项目介绍
摘 要
针对传统农业环境监测依赖人工、精度低、响应滞后且资源浪费严重的问题，本文设计并实现了一套基于STM32的农业环境监测系统，以设施农业大棚为应用场景，满足中小型大棚的智能化监测与调控需求。系统以STM32F103C8T6单片机为核心控制器，集成DHT11温湿度传感器、YL-69土壤湿度传感器、BH1750光照传感器、TVOC-301二氧化碳传感器，实现对农业环境关键参数的实时采集；通过ESP8266 WiFi模块完成数据无线传输，搭配OLED显示屏实现本地参数显示，支持本地按键与远程Android APP双重操控，具备自动与手动两种控制模式，可根据预设阈值自动调控风扇、水泵、加湿器等设备，维持作物适宜生长环境。经测试验证，系统运行稳定、操作简便、成本低廉，参数采集精度满足农业生产需求，能有效降低人工干预强度，提升资源利用效率，解决传统农业监测与控制的痛点，为设施农业智能化发展提供了实用的技术解决方案，具有较强的推广应用价值。
关键词：STM32；农业环境监测；传感器；WiFi通信；智能控制
本课题以设施农业大棚为应用场景，设计并实现一套基于STM32的农业环境监测系统。系统以STM32F103C8T6为核心控制器，集成多类型传感器实现环境参数采集，通过WiFi模块实现无线通信，支持本地OLED显示、按键控制与远程APP监控，具备自动控制与手动控制两种模式，能够根据预设阈值自动调节风扇、水泵、加湿器、补光灯等设备，实现农业环境的智能化监测与调控。系统整体满足低成本、低功耗、高稳定性、易操作、易维护的要求，适配国内中小型大棚种植场景。
研究主要内容
- 系统总体方案设计：结合农业大棚实际需求，完成系统整体架构设计，确定硬件组成与软件流程，明确通信方式、控制模式与核心功能模块。
- 硬件系统设计：完成主控芯片、温湿度、土壤湿度、光照、二氧化碳等传感器，以及WiFi模块、OLED显示屏、继电器、蜂鸣器、按键等模块的选型与电路设计，绘制硬件原理图，完成模块接线与调试。
- 软件系统开发：基于MDK开发环境，采用模块化编程思想，完成主程序、传感器数据采集、WiFi通信、OLED显示、按键扫描、蜂鸣器报警、继电器控制、自动控制逻辑、Android客户端等程序设计。
- 系统调试与测试：完成硬件焊接与调试、软件烧录与联调，开展系统初始化、数据采集、设备控制、远程通信、模式切换等功能测试，分析测试结果并优化系统性能。
- 系统整体验证：在模拟大棚环境下对系统进行综合测试，验证系统监测精度、控制响应速度、稳定性与实用性，确保达到设计要求。
系统方案设计
在智能农业大棚灌溉监测与控制系统的整体架构规划中，硬件负责收集参数和控制外部设备，软件则用于处理温湿度、土壤湿度、光照强度和二氧化碳数据，通讯以及用户界面的交互。硬件电路中包括温湿度传感器模块，土壤湿度传感器模块，光照传感器模块，二氧化碳模块，按键模块，WiFi模块，OLED显示屏模块，继电器模块，大功率LED灯模块，蜂鸣器模块，实现手动与自动两种控制模式。在自动模式下，系统将传感器数据与预设阈值进行比较，通过驱动继电器模块，自动控制降温风扇、加湿器、水泵、大功率LED补光灯及蜂鸣器报警器，从而智能调节大棚内的温、光、水、气环境，使其始终维持在适宜作物生长的最佳状态。在手动模式下，用户可通过本地按键或远程APP界面直接控制各设备的启停，并灵活设置各项环境参数的阈值，增强了系统的交互性与灵活性。本次设计的整体框图如图2-2所展示。
二、文档介绍
三、項目截图
Android Socket通信模型
本文围绕基于STM32的农业环境监测系统的设计与实现展开全程研究，紧扣设施农业智能化转型的实际需求，解决传统农业环境监测精度低、人工依赖度高、控制滞后等痛点，完成了从系统方案设计、硬件开发、软件开发到测试验证的全流程工作，最终实现了一套低成本、高可靠、易操作的农业环境监测与控制系统。
研究过程中，确定以STM32F103C8T6为核心控制器，搭配DHT11温湿度传感器、YL-69土壤湿度传感器、BH1750光照传感器、TVOC-301二氧化碳传感器等低成本器件，完成了硬件电路的设计与焊接，集成WiFi模块、OLED显示屏、继电器等模块，实现了参数采集、无线传输、本地显示与设备控制的核心功能。软件方面，基于MDK开发环境采用模块化编程，完成了各传感器子程序、WiFi通信程序、自动控制逻辑与Android客户端设计，支持自动与手动两种控制模式，可根据预设阈值自动调控风扇、水泵等设备，也能通过本地按键或远程APP手动操作，适配中小型大棚种植场景。
系统测试结果表明，各项功能均达到设计目标，环境参数采集精度满足农业生产需求，无线通信稳定，设备控制响应及时，整体运行可靠，能够有效降低人工成本、提升资源利用效率，为设施农业提供了实用的智能化解决方案，圆满完成了本课题的研究目标与主要内容。
