基于单片机的温室大棚系统设计（32+WIFI+蓝牙版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22031-04M-LW
设计摘要：
本设计旨在实现基于单片机的温室大棚系统，该系统包括32单片机、WIFI和蓝牙模块。系统具备以下功能：首先，系统可通过显示屏实时显示当前温度和湿度信息，使用户能够直观地了解温室内环境的变化情况。其次，系统设计了按键模块，用户可以通过按键来调整设定的温度和湿度阈值，以适应不同植物的生长需求。这样能够确保温室内环境始终处于适宜的状态。为了实时监测温度，系统引入了防水温度检测模块。该模块可以安全可靠地检测温室内的温度，并将检测结果反馈给控制系统。类似地，系统还设计了土壤湿度检测模块，以实时监测温室内土壤的湿度情况。这对于合理浇水和植物生长至关重要，并避免因过度或不足的灌溉导致的问题。为了及时警示用户，系统还配置了蜂鸣器模块。当温度或湿度超出用户设定的阈值时，蜂鸣器将发出警报，提醒用户采取相应的措施。此外，系统还具备通过蓝牙连接手机并实现监控的功能。用户可以使用手机与系统进行蓝牙连接，通过手机上的应用程序查看温室内温度、湿度以及其他状态信息，实现远程实时监控和控制。最后，系统还支持通过WiFi连接手机并实现监控。用户可以通过WiFi连接系统，并使用手机上的应用程序实现对温室内环境的监测和控制。这样，用户不仅可以轻松地获取温室内的各项指标，还可以随时远程调整温度和湿度参数，保证植物生长的良好环境。
综上所述，本设计的基于单片机的温室大棚系统在实现温度、湿度监测的基础上，通过蜂鸣器报警、蓝牙和WiFi连接手机等功能，为用户提供了便利的监控与控制手段，确保温室内环境始终处于理想状态，促进植物的健康生长。
关键词：单片机；温室大棚；数据采集；自动控制
字数：13000+
实物链接：
基于单片机的温室大棚系统设计（32+WIFI+蓝牙版）-实物设计
开题报告链接：
基于单片机的温室大棚系统设计（32+WIFI+蓝牙版）-开题报告
仿真链接：
内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 土壤湿度传感器
3.3 蜂鸣器模块
3.4 DS18B20传感器检测温度模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 温湿度检测实物测试
5.3 WIFI通讯实物测试
5.4 继电器自动工作实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2界面显示检测测试
6.3设置阈值检测测试
6.4蓝牙控制测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
现代农业温室大棚的广泛应用和发展需求。随着人口的增长和城市化的加速，对于高效农业生产的需求日益迫切。温室大棚作为一种现代化种植方式，具有节约土地、节水、减少化肥和农药使用等优点，成为未来农业发展的重要方向之一。然而，目前的温室大棚管理仍然依赖于传统的人工操作，缺乏智能化和自动化的控制手段，限制了其进一步发展和提高产能的潜力。
因此，本次设计的是一种基于单片机的温室大棚系统，利用先进的技术手段实现对温室内环境的监测和控制。通过引入STM32单片机作为主控模块，结合WIFI和蓝牙通信模块，使系统具备显示当前温湿度、调整温湿度阈值、检测温湿度、检测土壤湿度和报警的功能。同时，通过手机与系统的蓝牙连接和WiFi连接，实现了远程监控和控制的便捷性。这项设计的意义在于提高温室大棚的管理效率和生产效益。首先，通过实时显示当前温湿度，种植者可以直观了解温室内的环境状况，及时调整气候控制设备，确保植物在适宜的环境下生长。其次，通过调整温湿度阈值，种植者可以根据不同植物的需求，精确控制温室内的温湿度，提供最佳的生长条件，以促进植物的健康发展。第三，通过温度和湿度检测模块，实现对温室内环境的自动监测，提前发现温湿度异常情况，并通过蜂鸣器报警，减少人为巡视的工作量，提高管理效率。第四，通过蓝牙和WiFi连接手机，种植者可以方便地通过手机应用程序远程监控温室内环境，不受时间和空间的限制，及时了解和掌握温室的状况，实现智能化的管理。此外，本设计还具有良好的推广和应用前景。随着社会的快速发展，人们对于绿色、环保、高效的农业生产方式的需求不断增加，温室大棚作为一种创新型农业模式，具有广阔的市场前景。该设计的温室大棚系统可以满足现代农业智能化管理的需求，并且具备技术成熟、可靠性高和操作简便的特点，适合推广应用于各个规模的温室大棚。通过智能化的管理，提高温室大棚的生产效益，实现农业的可持续发展目标，同时也有助于减少对环境的污染和资源的浪费。
总之，基于单片机的温室大棚系统的设计与开发，在提高温室大棚管理效率和生产效益方面具有重要的意义和应用价值。通过引入先进的技术手段，实现对温室内温湿度的监测和控制，并通过蓝牙和WiFi连接手机，实现远程监控和控制，为温室大棚的智能化管理提供了有效的解决方案。这将推动温室大棚向更加智能、高效、环保的方向发展，促进现代农业的可持续发展。
1.2 国内外研究现状
国内方面，温室大棚系统的研究也取得了突破性进展。中国农业科学院、中国农业大学等研究机构和高校，在温室大棚自动化控制技术、环境监测与控制、作物生长模型等方面进行了深入研究。目前，国内已经出现了许多基于物联网、传感器技术和自动化控制算法的温室大棚智能化管理系统，实现了对温度、湿度、CO2浓度、光照等因素的实时监测和控制。一些企业也开始在温室大棚系统领域进行技术创新和产品研发，推动了温室大棚技术的进步与应用。
吴宝忠，任振辉，王娟（2018）设计基于手机APP的温湿度传感器系统,避开在温室大棚布线不便的困扰,实现用户随时随地监控温室中的温湿度;采用基于ARM Cortex—M3内核的STM32系列单片机作为控制单元,通过WiFi实现与无线温湿度传感器无缝连接;搭建基于PC机嵌入式软件系统和专家控制系统,实现数据自动处理;设计温室大棚温湿度自动控制系统的Android移动客户端,可实时监控温室大棚的温湿度参数状况[1]。
吴鹏（2021）设计一种以51系列单片机AT89S52作为主控芯片,系统将按键键盘作为它的输入方式,对温湿度及CO2浓度设定范围进行设定,且把单片微型计算机作为调度中心,接收从各个传感器(温度,二氧化碳浓度,湿度)传过来的信息数据,并加以处理,判断是否需要对温室中的农作物使用继电器进行补偿温度等,并将传感器的测量结果显示在系统中的显示器上.实践验证,该设备能为农作物提供最佳的生长环境,为农业带来更高的收成,获得更多的利润[2]。
陈鑫、谭晓静（2022）设计了一种温室大棚智能灌溉系统,采用STM32F103C8T6单片机核心板,通过温度传感器模块,土壤湿度传感器模块,气体传感器模块对温室环境参数进行实时监测,采用模糊规则设计智能模糊控制器,根据温室的湿度,温度,光照等条件参数,确定电磁阀开度,实现智能灌溉的目的.该系统具有成本低廉,操作和维护简单的特点,适合我国目前的智能灌溉控制系统,具有较强的实用性和市场价值3。
然而，在国内外的研究中仍然存在一些挑战和问题。首先，温室大棚系统的管理需要综合考虑多个因素，如温度、湿度、光照、CO2浓度、作物生长需求等，这涉及到多学科的交叉和综合应用。其次，温室大棚环境的动态变化和复杂性要求系统能够快速响应和自适应调节，这对于算法的实时性和精确性提出了更高的要求。此外，温室大棚系统的稳定性和可靠性也是一个重要的问题，尤其是在恶劣的环境条件下，系统的故障率需要得到有效控制。
2020年Vishwakarma A K , Bodkhe A A , More P .发明了温度监控系统包括外壳、外部温度传感器和内部温度传感器。外壳可以是防爆的，并且可以包括控制器和设置在外壳内的内部显示器。外部温度传感器可以配置为检测外部温度，内部温度传感器可以配置为检测外壳内部的温度。当外部温度传感器和/或内部温度传感器检测到温度达到或超过设定或指定的值或限值时，系统可以配置为执行操作或命令。在系统的实施例中，系统可以被配置成在外部温度传感器和/或内部温度传感器检测到温度达到或超过一定温度的情况下停止加油[4] 。
温室农业是在受控环境中种植作物的独特农场实践。天气和气候条件控制是温室农业的主要概念。2020年Mahfuz N , Jahan R , Islam M M , et al研究旨在开发一种用于监测和控制温室参数的智能系统。该智能系统可监控温室农业的关键参数，如温度、湿度、光照、土壤湿度和甲烷气体。集成了必要的传感器来监控这些参数。如果传感器值处于不可接受的范围内，系统将向用户发送通知 SMS。开发一个Android应用程序来设置不同参数的阈值。除了自主操作外，该系统还允许用户发送短信命令。LCD用于在现场显示实时传感器值。用户将能够从远程控制多个温室。该系统具有可选的数据记录器系统，用于统计数据和进一步的科学研究[5] 。该系统将在温室农业中发挥至关重要的作用。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能温室大棚的系统软件。系统软件由STM32最小单片机，DS18B20测温控制模块，土壤湿度检测模块，两个继电器控制风扇和水泵，采用ECB02蓝牙模块和WIFI模块通讯，还有被动蜂鸣器警报模块设计，并具有功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、可通过显示屏显示当前温湿度；
2、可通过按键调整温湿度阈值；
3、可通过防水温度检测模块进行检测温度；
4、可通过土壤湿度检测模块检测湿度；
5、可通过蜂鸣器进行报警。
6、通过蓝牙连接手机并通过手机实现监控
7、通过WiFi连接手机并通过手机实现监控
