基于STM32單片機的作物生長環境監控系統設計

谷沛尚+田芳明+常永新+趙欣宇+郭德占+趙琛+那陽

摘 要：利用傳感技術對作物生長環境進行監測已經成為農業信息化的重要內容。文章以STM32單片機作為控制器，結合溫濕度、光照傳感器、土壤水分傳感器、網絡攝像機等實現對農作物生長環境信息的快速采集、存儲、數據上傳、分析等功能，為農戶及農技人員掌握作物生長情況并進行生產決策提提供科學依據。

關鍵詞：STM32；傳感器；網絡傳輸

中圖分類號：S5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0043-02

隨著科學技術的發展，高新技術與農業相結合已然成為中國農業發展的一種趨勢。利用信息技術對農田作物生長信息進行實時監測，農作物的生長信息可為農業結構調整和農事活動提供科學的指導，依據采集的數據制定農田生產計劃，已經成為農業部門指導生產的重要方法。當前，對作物生長環境進行監控的方法有很多，但大多為示范類項目，存在后期維護困難，價額昂貴等缺點。本文設計一種基于STM32的作物生長環境監控系統，以農田作物為研究對象，依據不同的環境及種植的作物基礎上，安裝采集設備，可實現土壤水分、空氣溫濕度和光照的檢測及數據實時上傳，用戶可實時了解作物生長環境和生長情況、土壤墑情信息等，為作物植保等提供數據支撐。

1 系統設計

基于STM32的農田信息采集系統主要實現農田作物生長信息的監測，將生長環境數據進行遠程實時在線監測、存儲、顯示等功能。存儲的數據可進行分析用戶提供近期或者歷年的農田墑情情況，為后期的種植提供科學的數據支撐。

系統整體設計：

基于STM32的農田信息采集系統主要由農田墑情采集模塊、網絡數據傳輸模塊、供電系統、SD卡存儲模塊、液晶顯示模塊與上位機實時監測模塊五部分組成，主要功能如圖1所示。

農田信息采集系統實時將土壤濕度、空氣溫度、濕度信號、光照強度信號經傳感器采集到STM32，采集回的數據與時間存儲到SD卡，在OLED液晶屏進行實時顯示；串口轉網絡模塊與主板上的RS458相連接，STM32控制芯片將傳感器采集的數據進行處理，然后通過串口轉網絡模塊內部的TCP/IP協議接入Internet網絡，傳輸到指定的服務器，在上位機上進行顯示及存儲。

2單元電路設計

2.1 控制系統設計

選用STM32F103RCT6 T6 這種一種高性能、低價格的處理芯片作為系統的主控芯片，功能強大，外部設備配置豐富，適合實時多通道數據采樣與處理。本系統所用的STM32最小系統包括系統外部震蕩器，JTAG接口電路，系統啟動電路，電源電路，上電復位電路。

2.2 電源設計

系統需要電源為5V電源及3.3V電源，分別采用LM2576和TPS7333實現。具體電路如圖2、圖3所示。

2.3 存儲模塊

本系統的數據存儲選擇SD卡連接到SDIO接口，使用SDIO接口通訊。SDIO的信號傳輸模式有SPI、1-bit、4-bit三種。在SPI，8腳位被當成中斷信號引腳，其它腳位的功能和通信協定與SD記憶卡的標準規范一樣。

2.4 傳感器及影像采集設備的選擇

由于本系統微控制器與傳感器之間采用485通信方式，故所有傳感器必須具有485接口，選擇溫濕度、光照傳感器一體傳感器，土壤水分傳感器選擇防水效果好的水浸型，作物影像信息采集選擇具有網絡輸出功能的網絡攝像機實現。

3 系統軟件設計

控制器控制傳感器采集、處理、存儲到SD卡、寫入到OLED中并將其顯示出來。圖4為系統主程序流程圖。

4 結束語

基于STM32的農作物信息采集系統的設計實現了實現對農田空氣溫濕度，光照強度，土壤的溫濕度等信息進行遠程實時在線監測、存儲、分析等功能。通過連續運行，沒有出現問題，數據可以正確的采集。本系統的硬件設計合理，軟件運行穩定，經過測試，數據采集正確，傳輸穩定。

參考文獻：

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