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编号：

T0302405M

设计简介：

本设计是基于STM32的光伏蓄电自控型抽水灌溉装置，主要实现以下功能：

1.可通过水位传感器检测水井与水箱水位
2.可通过光敏电阻检测当前光照强度
3.可通过锂电池供电，并通过太阳能板进行充电
4.可通过检测电压判断工作是否正常
5.可自动进行抽水、灌溉
6.可通过WIFI模块连接云平台

电源： 锂电池
传感器：光敏电阻（5528）、水位传感器（Water Sensor）、土壤湿度传感器（Sensor V2.0）、
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：水泵（N-Mos）
人机交互：独立按键
通信模块：WIFI模块（EDP8266-12F）

标签：STM32F103C8T6、OLED12864、5528、Water Sensor、Sensor V2.0、N-Mos、独立按键、EDP8266-12F

题目扩展：稻田环境监测系统、智慧养花系统

基于 STM32 的气象参数检测装置设计一、主控部分核心：STM32 单片机功能：获取输入模块采集的数据，经内部分析处理后，控制输出模块执行相应操作
二、输入部分
温度采集模块：检测环境温度数据
风速检测模块：检测大气中的风速大小
大气压传感器：检测当前环境的大气压强
风向传感器：检测大气流动的风向信息
独立按键：用于切换显示界面、修改各参数阈值、控制报警功能开关
供电电路：为整个系统各模块提供稳定工作电压
三、输出部分
OLED 显示模块：实时显示风速、风向、温度、大气压强等气象参数
声光报警模块：当检测到的气象参数超过预设阈值时，触发声音与灯光报警提示

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计的主要硬件以电路板为载体，集成了多种关键部件。核心是一块单片机模块，它是整个系统的控制中枢，负责处理各类传感器传来的数据，并依据预设程序对其他硬件发出指令，协调整个系统的运行。

配备有 WIFI 模块，用于实现装置的联网功能，能够将系统数据上传至云端服务器，同时接收来自云端的控制指令，方便用户远程监控和操控设备，提升智能化与信息化水平。

设有多个传感器模块，比如土壤湿度传感器，可实时监测土壤的干湿程度，为自动灌溉提供关键依据；水位传感器则用于检测水源井和蓄水箱的水位状态，保障抽水和灌溉逻辑的精准执行。

充电电源相关硬件也不可或缺，包括能通过 USB 或太阳能板输入电能的接口，以及对电能进行转换、稳压处理的电源管理芯片，为电池充电并为系统供电，还有 LED 指示灯用于显示充电状态。

此外，电路板上还分布着多个按键，可用于人工输入指令；LED 灯用于指示系统的不同工作状态；还有电源开关，能够控制整个装置的电源通断。这些硬件协同工作，使光伏蓄电自控型抽水灌溉装置具备了能源自给、自动检测与控制、远程通信等功能，满足农业灌溉的智能化需求。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 显示功能测试

该电路板上的显示功能通过显示屏来实现，主要用于直观呈现装置的关键运行参数 。显示屏上可展示光照强度数值，让使用者实时了解当前光照情况，这关系到光伏发电的效率；能显示土壤湿度数据，以便知晓土壤干湿程度，为自动灌溉决策提供依据；水位信息（包括水源水位和蓄水箱水位）也会清晰呈现，便于判断水源是否充足以及蓄水箱蓄水状态，确保抽水和灌溉工作正常进行。此外，还能显示电池电量和电池电压，帮助使用者掌握电池的储能及供电情况，若出现异常可及时处理。通过这些显示内容，使用者能够快速、全面地了解装置的运行状态，进而进行合理的管理和调控。显示功能设置图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能图

5.3 远程操作功能测试

该装置通过 WIFI 模块实现远程功能。WIFI 模块与电路板集成，能将装置检测到的各类关键数据，如光照强度（当前显示为 75）、土壤湿度（84%） 、水井水位（100 ）、水箱水位（95）、电池电量（06%）以及工作电压（5.0V）等，实时上传至云端服务器。

用户借助手机应用程序或网页端，连接网络后访问云端，就能远程查看这些数据，随时掌握装置的运行状态。同时，用户还可以在远程界面设置参数，比如调整土壤湿度上下限（当前显示为 70% 和 30%），设定好后指令通过网络传输到云端服务器，再由服务器发送给装置的 WIFI 模块，进而传达给单片机，使装置根据新参数自动调整工作模式，实现远程控制灌溉、抽水等操作，极大提升了使用的便捷性与智能化程度。远程操作功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 远程操作功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。

该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。

此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 5-1 所示：

图 5-1 软件界面图

6.2 显示及串口功能测试

装置的 OLED 屏能实时显示光照、土壤湿度等各类关键数据，同时串口可将这些数据传输至虚拟终端呈现，方便用户查看；此外，装置通过 WIFI 模块把数据上传云端，用户远程也能查看并设置参数，实现对灌溉、抽水等操作的远程控制，提升使用便捷性与智能化程度。显示及串口功能设置图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示及串口功能图

6.3 自动模式功能测试

自动模式下，水箱水未满时从水井抽水；土壤湿度低于阈值启动灌溉，高于阈值则停止灌溉。自动模式功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 自动模式功能测试图

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与方法

1.4 论文章节安排

第2章 系统总体分析

2.1 系统总体框图

2.2系统主控方案选型

2.3显示屏选择

2.4通信模块选择

第3章 系统电路设计

3.1 系统总体电路组成

3.2 主控电路设计

3.3 电源电路设计​

3.4水位传感器电路设计

3.5 WIFI模块电路设计

第4章 系统软件设计

4.1 系统软件介绍

4.2 主程序流程图

4.3按键函数流程设计

4.4显示函数流程设计

4.5处理函数流程图

第5章 实物调试

5.1 整体实物构成

5.2 显示功能测试

5.3 远程操作功能测试

第6章 软件调试

6.1 软件介绍

6.2 显示及串口功能测试

6.3 自动模式功能测试

第7章 总结

参考文献

致谢