stm32f103的大棚土壤湿度检测与控制系统设计(附件)【字数：9339】
摘 要本课题设计的大棚土壤湿度检测控制系统的主控核心选用STM32F103微处理器，在软件设计层面上，本课题将各项预期功能通过C语言代码进行实现，分别设计了主程序、液晶显示子程序、模拟电压采集子程序、输出报警子程序、土壤湿度传感器子程序和继电器驱动子程序等部分，通过高效的软件工作流程，实现了对大棚内土壤湿度的实时准确测量，并且能够根据当前的土壤含水量值的大小迅速制定出浇水计划，使得土壤湿度能够时刻维持在最适合农作物生长的湿度范围内，与此同时当大棚内土壤湿度出现异常时发出明显的报警信号，并且将当前含水量大小显示在液晶屏上供管理者查看。这款大棚土壤湿度检测控制系统在系统实现方案方面，以STM32F103微处理器作为关键部分，结合了LCD1602液晶屏电路、ADC0832转换器电路、报警信号生成电路、土壤湿度传感器电路和继电器驱动电路等部分，经过持续的修改和优化后，将每个硬件驱动电路模块实现了最佳的连接，使得最终呈现出的硬件电路可以高效灵活工作，因为软硬件内部大量采用高性价比器件，所以最终呈现出了较高的性能和低廉的研发成本。
目录
一、 引言 1
（一） 大棚土壤湿度检测系统的研究背景及意义 1
（二） 大棚土壤湿度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 大棚土壤湿度检测系统的方案设计 3
（二） STM32F103微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
（五） 土壤湿度传感器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） LCD1602显示电路设计 7
（三） 报警电路设计 7
（四） 土壤湿度采集电路设计 8
（五） 水泵驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 大棚土壤湿度检测系统的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 11
（三） 土壤湿度采集子程序流程设计 12
（四） 报警声输出子程序流程设计 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
（五） 水泵控制子程序流程设计 14
五、 实物安装与调试 15
总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
一、引言
（一）大棚土壤湿度检测系统的研究背景及意义
随着现代农业革命的到来，越来越多的人工智能技术被用于农业生产中，科学技术在农业生产中占的比重越来越大。土壤是决定农作物生长非常重要的一个因素，其中还受到一个非常重要因素的影响，那就是土壤湿度，水太多了容易造成涝灾，太少了会让农作物长势不佳，导致收成不好。如果依靠传统农业的方式进行管理，需要消耗大量人力、物力资源，导致农业生产过程效率低下，制约农业发展。在这种形势下，采用先进的人工智能技术对农业生产环境进行有效的管理就显得十分重要。目前市面上的大棚土壤湿度检测系统产品里面选用的控制系统在使用过程中多多少少存在一些缺陷和故障，这些普遍问题也是现如今大棚土壤湿度检测控制系统现状所不可避免的，最为常见的一类故障主要表现为程序跑飞和系统死机现象，系统很长周期工作之后特别容易出现这种现象，经过广泛的文献调阅可以知道出现这种现象的主要原因是主控芯片内存没有办法做到足够大，长时间工作后的大量数据使得内存不堪重负，非常容易出现临时数据丢失或者数组越界等严重问题，这些问题的发生必然会导致系统不能正常运行的现象。在对这类系统进行了大量的资料查阅之后，将大棚土壤湿度检测系统的发展历程进行总结，根据资料查阅可以看出最早被推向用户的一种大棚土壤湿度检测系统要追溯到电子技术刚刚兴起时，当时控制器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对大棚土壤湿度检测控制系统内部模块的控制时，工程师往往选用这种笨拙的控制处理器来完成较为简单的逻辑功能控制，其主要特点是外形体积庞大，在完成逻辑功能控制时需要依靠大量的简单元件进行复杂的线路连接才能实现，这也是数字型大棚土壤湿度检测系统的最初的样子。大量的文献资料显示，为了实现大棚土壤湿度检测控制系统的效果，技术人员往往不断地用尽各种方法增加软硬件内部的运算性能，加快对外部信号的识别速度，能够使得大棚土壤湿度检测系统里面主控器件在同一时间内进行更多的数据处理，从另一层面来说这也就加快了大棚土壤湿度检测系统对外界信号的回应速度，这不但是技术人员想要得到的结果，更是使用者所想要得到的使用体验，随着当今科学技术的飞速发展，愈来愈多的使用者对大棚土壤湿度检测系统的效果提出了更高的使用需求，大棚土壤湿度检测系统的优化提升迫在眉睫，而现如今三十二位微型控制器和多核并行运行的理念正在不断赢得人心，设计出更高端的大棚土壤湿度检测系统是当前的首要任务。
（二）大棚土壤湿度检测系统的国内外发展现状
根据肯特大学提供的一份期刊杂志显示，在前不久，该校的一个科创研发小组花了很多精力对大棚土壤湿度检测控制系统中的一项重要技术进行了研发，ARM内核在最近几年里早已被嵌入到了各大厂商研发的微处理器芯片中，它是近几年高端微处理器中的内核首选，而此研发小组的任务则是将多个内核进行并联，使其嵌入到大棚土壤湿度检测控制系统内部，使得大棚土壤湿度检测系统的数据运算速率得到大大提高，这项技术的核心技术在于使主控微处理器与其外部的智能传感器进行稳定的并行工作，以此提升大棚土壤湿度检测系统的效果。
（三）本文主要研究内容
本课题选用了STM32F103微处理器担任主控核心，结合了LCD1602显示器、ADC0832采样器、有源蜂鸣器、土壤湿度传感器和继电器等器件，实现了一款性价比参数非常高的大棚土壤湿度检测控制系统，实现了高清晰度液晶显示、A/D转换、发出报警信号、土壤湿度采集和继电器驱动等功能，课题的确立意在减少目前市面上关联产品的设计经费，与此同时为了增加这款系统的整体性能，所以通过对硬件电路系统和软件程序代码的周密设计，最终成功实现了这种类型的大棚土壤湿度检测控制系统，经过了长时间的测试，研发成果展现出了出色的指标性能。本大棚土壤湿度检测控制系统的设计包括以下内容：
目录
一、 引言 1
（一） 大棚土壤湿度检测系统的研究背景及意义 1
（二） 大棚土壤湿度检测系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 大棚土壤湿度检测系统的方案设计 3
（二） STM32F103微处理器简介 3
（三） LCD1602显示器简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
（五） 土壤湿度传感器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） LCD1602显示电路设计 7
（三） 报警电路设计 7
（四） 土壤湿度采集电路设计 8
（五） 水泵驱动电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 大棚土壤湿度检测系统的主程序流程设计 11
（二） 显示屏驱动子程序设计 11
（三） 土壤湿度采集子程序流程设计 12
（四） 报警声输出子程序流程设计 13
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（五） 水泵控制子程序流程设计 14
五、 实物安装与调试 15
总结 16
致 谢 17
参考文献 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
一、引言
（一）大棚土壤湿度检测系统的研究背景及意义
随着现代农业革命的到来，越来越多的人工智能技术被用于农业生产中，科学技术在农业生产中占的比重越来越大。土壤是决定农作物生长非常重要的一个因素，其中还受到一个非常重要因素的影响，那就是土壤湿度，水太多了容易造成涝灾，太少了会让农作物长势不佳，导致收成不好。如果依靠传统农业的方式进行管理，需要消耗大量人力、物力资源，导致农业生产过程效率低下，制约农业发展。在这种形势下，采用先进的人工智能技术对农业生产环境进行有效的管理就显得十分重要。目前市面上的大棚土壤湿度检测系统产品里面选用的控制系统在使用过程中多多少少存在一些缺陷和故障，这些普遍问题也是现如今大棚土壤湿度检测控制系统现状所不可避免的，最为常见的一类故障主要表现为程序跑飞和系统死机现象，系统很长周期工作之后特别容易出现这种现象，经过广泛的文献调阅可以知道出现这种现象的主要原因是主控芯片内存没有办法做到足够大，长时间工作后的大量数据使得内存不堪重负，非常容易出现临时数据丢失或者数组越界等严重问题，这些问题的发生必然会导致系统不能正常运行的现象。在对这类系统进行了大量的资料查阅之后，将大棚土壤湿度检测系统的发展历程进行总结，根据资料查阅可以看出最早被推向用户的一种大棚土壤湿度检测系统要追溯到电子技术刚刚兴起时，当时控制器主要以复杂的继电器控制组为主，在实现对大棚土壤湿度检测控制系统内部模块的控制时，工程师往往选用这种笨拙的控制处理器来完成较为简单的逻辑功能控制，其主要特点是外形体积庞大，在完成逻辑功能控制时需要依靠大量的简单元件进行复杂的线路连接才能实现，这也是数字型大棚土壤湿度检测系统的最初的样子。大量的文献资料显示，为了实现大棚土壤湿度检测控制系统的效果，技术人员往往不断地用尽各种方法增加软硬件内部的运算性能，加快对外部信号的识别速度，能够使得大棚土壤湿度检测系统里面主控器件在同一时间内进行更多的数据处理，从另一层面来说这也就加快了大棚土壤湿度检测系统对外界信号的回应速度，这不但是技术人员想要得到的结果，更是使用者所想要得到的使用体验，随着当今科学技术的飞速发展，愈来愈多的使用者对大棚土壤湿度检测系统的效果提出了更高的使用需求，大棚土壤湿度检测系统的优化提升迫在眉睫，而现如今三十二位微型控制器和多核并行运行的理念正在不断赢得人心，设计出更高端的大棚土壤湿度检测系统是当前的首要任务。
（二）大棚土壤湿度检测系统的国内外发展现状
根据肯特大学提供的一份期刊杂志显示，在前不久，该校的一个科创研发小组花了很多精力对大棚土壤湿度检测控制系统中的一项重要技术进行了研发，ARM内核在最近几年里早已被嵌入到了各大厂商研发的微处理器芯片中，它是近几年高端微处理器中的内核首选，而此研发小组的任务则是将多个内核进行并联，使其嵌入到大棚土壤湿度检测控制系统内部，使得大棚土壤湿度检测系统的数据运算速率得到大大提高，这项技术的核心技术在于使主控微处理器与其外部的智能传感器进行稳定的并行工作，以此提升大棚土壤湿度检测系统的效果。
（三）本文主要研究内容
本课题选用了STM32F103微处理器担任主控核心，结合了LCD1602显示器、ADC0832采样器、有源蜂鸣器、土壤湿度传感器和继电器等器件，实现了一款性价比参数非常高的大棚土壤湿度检测控制系统，实现了高清晰度液晶显示、A/D转换、发出报警信号、土壤湿度采集和继电器驱动等功能，课题的确立意在减少目前市面上关联产品的设计经费，与此同时为了增加这款系统的整体性能，所以通过对硬件电路系统和软件程序代码的周密设计，最终成功实现了这种类型的大棚土壤湿度检测控制系统，经过了长时间的测试，研发成果展现出了出色的指标性能。本大棚土壤湿度检测控制系统的设计包括以下内容：
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