基于STM32F107的智能种植系统的设计

发布日期： 2025-10-05 阅读量： 作者： 小编

　　智能种植装置的控制结构如图2所示。控制系统包括温度调节系统，湿度调节系统，施水施肥系统与光照调节系统。控制系统连接传感器和智能装置。主控芯片接收手机或PC端传送过来的信号，控制系统的实现主要利用控制节点、继电器扩展模块和相应的机电执行器，通过继电器实现水肥、温湿度的调节。当植物缺水时，湿度传感器采集植物生长环境的湿度AD值，通过无线传感网传送至主控芯片，主控芯片将AD值与专家系统中的数据库湿度AD值进行对比，若判断湿度不足，则通过无线传感网驱动继电器施水。其他传感器类似。

　　二氧化碳传感器具有以下特点：具有信号输出指示、双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出）、TTL输出有效信号为低电平、模拟量输出30～50 mV电压，浓度越高则电压越高，对二氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性及较长的使用寿命和可靠的稳定性、快速的响应恢复特性。智能种植装置主要通过二氧化碳传感器采集种植植物生长期间二氧化碳的吞吐量，并将采集到的二氧化碳AD值通过CC2530传输至主控芯片。二氧化碳的吞吐量是判断植物生长健康的重要依据，因此二氧化碳传感器也是实现植物生长好友排名的重要传感器。

　　基于STM32F107上述特点，本装置采用STM32F107作为主控芯片，负责处理CC2530传输的数据，并将无线传感网的数据与专家系统中的标准值进行对比判断，做相应处理，之后将处理好的数据上传至服务器或云端。主控芯片通过数据平台控制系统负责对采集到的数据进行存储、信息处理和信息命令的下达，为用户提供分析和决策以及社交依据，用户随时随地通过手机和电脑进行实时查询和控制。

　　光照传感器具有I2C总线接口（f/s模式支持），光谱范围与人眼相近，照度数字转换器，50 Hz/60 Hz光噪声，光源的依赖性不大，可调光学窗口测量结果的影响，小测变异（/-20%），红外线影响较小。智能种植装置主要通过光照传感器采集种植植物生长环境的光照度，并将采集到的光照度AD值通过CC2530传输至主控芯片。

　　湿度传感器模块采用土壤湿度传感器模块，该模块 PG电子官方平台的数字量输出引脚可以与单片机直接相连，通过单片机检测高低电平，由此检测土壤湿度。小板模拟量输出引脚可以和AD模块相连，通过AD转换获得土壤湿度更精确的数值。智能种植装置主要通过湿度采集种植植物生长土壤的湿度，并将采集到的湿度AD值通过CC2530传输至主控芯片。

　　摘要：针对智能种植装置功能的固定性和单一性，文中设计出一种通过手机实现社交、提供种植方案与自动种植的智能种植装置。该装置以STM32F107为主控芯片，利用CC2530搭建无线传感网，通过手机安卓界面实现对植物温湿度、光照强度、施水施肥的控制。智能种植装置的专家系统根据用户种植的植物，为用户提供专业的种植方案，根据植物的生长情况实现好友排名，增加人机互动的趣味性。

　　随着我国社会经济的迅速发展与城镇化加剧，室内种植绿色植物，净化空气质量已逐渐成为主流的生活习惯。根据数据调查表明，到2015年末，城镇人口占总人口比重达到56.1%，有种植室内植物意愿的家庭主妇、退休老人以及愿意尝试追求新事物的年轻人，占城镇化人口的9.8%，约为8000万人。雾霾出现的频次和问题加剧，因此空气逐渐成为影响生活质量的重要指标，人们对室内环境的质量要求越来越高。而基于以上问题，本文设计了智能种植装置，该装置集智能种植、社交功能、专业服务于一身，可为各类城市用户的多样化需求提供相应服务，净化室内空气，增加室内种植的趣味性和娱乐性。该装置以STM32F107为主控芯片，利用CC2530搭建无线传感网，通过手机安卓界面实现对植物温湿度、光照强度、施水施肥的控制。智能种植装置的专家系统则根据用户种植的植物，为用户提供专业的种植方案，根据植物的生长情况实现好友排名，增加人机互动的趣味性。用户通过点触手机，即可实现对植物的智能控制，并根据用户需求定制相应的种植方案。该系统不仅能够使忙碌的都市人利用碎片时间实现植物管理，增添生活乐趣，还能根据用户的种植喜好为用户建立社群，为其提供有趣、便捷的社交平台。

　　智能种植装置的传感器系统包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等。各传感器采集不同的数据，便于用户实时监测植物的生长情况，保障植物健康生长。各传感器和CC2530相互组网，构成无线传感网。

　　温度传感器采用DS18B20，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高等特点。智能种植装置主要通过DS18B20采集种植植物生长环境的温度，并将采集到的温度AD值通过CC2530传输至主控芯片。

　　主控模块采用STM32F107芯片，该芯片的标准外设包括10个定时器、两个12位1 M sample/s AD（模数转换器，快速交替模式下为2 M sample/s）、两个12位DA（数模转换器）、两个I2C接口、五个USART接口，三个SPI端口和高质量数字音频接口I2S。此外，STM32F107还拥有全速USB（OTG）接口，两路CAN2.0B接口及以太网10/100 MAC模块。此芯片可以满足工业、医疗、楼宇自动化、家庭音响和家电市场多种产品的需求。

　　智能种植系统的硬件结构如图1所示。智能种植装置的硬件结构主要分为传感器系统、控制系统、电源系统、主控芯片、服务器以及个人手机和PC端。智能装置工作的原理传感器系统采集植物的生长及环境信息，通过CC2530将信息传输至主控芯片STM32F107，STM32F107将接收到的数据与数据库中的相应数据进行对比，以判断植PG电子官方平台物的生长情况，并将结果传输至服务器或云端，用户可利用手机和电脑登录服务器或云端实时查询植物的生长情况，也可以利用手机通过服务器、主控芯片、CC2530、控制系统实现植物的施水、施肥、调节光照和温湿度等。系统将采集到的植物生物或环境信息通过由CC2530和传感器搭建的无线网络传送到主控芯片，主控芯片通过数据平台控制系统负责对采集到的数据进行存储、信息处理和信息命令的下达，为用户提供分析和决策以及社交依据，用户随时随地通过手机和电脑进行实时查询和控制。

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