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摘 要

随着嵌入式技术的不断发展，智能家居设备逐渐普及。现在很多家庭会选择购买盆摘，但是由于工作繁忙没有时间，盆摘不能得到适时的照顾，因此能够自动浇水的电子类智能花盆就成了购买的对象。

本文设计了一款基于STM32单片机的智能盆摘环境监测系统。本系统采用DHT11温湿度传感器和光敏电阻传感器，来实时检测盆摘周围环境的温湿度和光照条件，通过LCD1602液晶进行显示；当湿度低于程序设定的阈值时，打开水泵给盆摘补充水分；当光照状态为暗时，系统自动打开超亮LED灯给盆摘增加光照；SIM800A GSM模块负责远程控制，可以查询当前盆摘环境的温湿度和光照信息，并控制超亮LED灯和水泵。

经过软件和硬件调试，本设计各个模块的功能均达到设计要求。

关键词：SIM800A 光敏电阻传感器 STM32 温湿度传感器

The Design of Potted plant Environment Monitoring System Based on STM32

Abstract

Internet of Things technology develops quickly , smart home devices can benefit from that. Nowadays, many families choose to buy pots, but they have no time to take care of flowers. So many people buy electronic smart pots that can automatic add water.

This paper designs a smart flower pot, which can monitor environment system based on STM32 microcontroller. The system uses DHT11 temperature and humidity sensor and photoresistor sensor to detect the temperature, humidity and illumination conditions of the surrounding environment in real time, and display it through LCD1602 liquid crystal; when the humidity is lower than the programmed threshold, turn on the water pump to increase moisture; When the status is dark, the system automatically turns on the ultra bright LED to increase the illumination; the SIM800A GSM module is used to remote control, can query the temperature and humidity and illumination information, and control the ultra bright LED lights and pumps.

After software design and hardware debugging. The smart pot finally meets all the design requirements.

Key Words: SIM800A ;photoresistor sensor; STM32; temperature and humidity sensor

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.1.1 概述 1

1.1.2 发展现状及特点 1

1.1.3 发展前景分析 2

1.2 课题研究的主要内容 2

1.3 本章小结 3

第二章 盆摘环境监测系统的功能和方案设计 4

2.1 盆摘环境监测系统的功能 4

2.2 盆摘环境监测系统的总体方案 4

2.2.1 系统总体方案设计 4

2.2.2 系统框图 4

2.3 不同模块的方案选择 5

2.3.1 主控制器方案选择 5

2.3.2 无线通信模块方案选择 6

2.3.3 实时显示模块方案选择 6

2.3.4 传感器模块方案选择 7

2.3.5 增加光照模块方案选择 7

2.3.6 补充水分模块方案选择 8

2.4 本章小结 8

第三章 盆摘环境监测系统的硬件电路设计 9

3.1 STM32最小系统电路 9

3.2 温湿度采集模块电路 10

3.3 光照采集模块电路 10

3.4 无线通信模块电路 11

3.5 实时显示模块电路 11

3.6 增加光照模块电路 12

3.7 补充水分模块电路 13

3.8 本章小结 13

第四章 盆摘环境监测系统的软件设计 14

4.1 软件总体设计 14

4.1.1 程序设计任务 14

4.1.2 主函数设计 14

4.2 各个模块程序设计 15

4.2.1 初始化程序设计 15

4.2.2 SIM800A GSM模块程序设计 15

4.2.3 光照条件判断程序设计 16

4.2.4 DHT11温湿度传感器程序设计 16

4.2.5 继电器及LED处理程序设计 17

4.2.6 LCD1602液晶程序设计 18

4.3 本章小结 19

第五章 系统调试 20

5.1 软件调试 20

5.2 硬件电路制作 21

5.2.1 元器件选择 21

5.2.2 电路焊接 22

5.3 联合调试 23

5.4 结果简述 25

5.5 问题反思 26

5.6 本章小结 27

结 语 28

参考文献 29

致 谢 31

附录1 电路原理图 32

附录2 硬件实物图 33

第一章 绪论

本章阐述了选题的背景意义，对传统物理类自动浇花器和电子类智能花盆的发展现状和前景作了简要介绍，最后陈述了本设计要实现的功能和研究内容。

1.1 课题研究的背景和意义

1.1.1 概述

随着人们的生活质量日益提高，越来越多的家庭会购买盆摘花卉放在家中。但是由于工作繁忙，盆摘往往无法得到适时适量的浇水，导致植物枯死。因此能够自动浇水的花盆应运而生。过去物理类自动浇水花器主要利用陶瓷棒热胀冷缩原理进行自动浇水。现在嵌入式技术飞速发展，智能家居设备开始普及。电子类智能花盆不仅可以定时定量地浇水，并且可以远程控制。智能花盆很好地解决了无暇照顾盆摘的问题，成为了智能家居领域的热门研究对象。

1.1.2 发展现状及特点

电子类智能花盆能够帮助人们很好的解决无暇照顾盆摘的问题，加快对智能花盆领域的研究与应用，对于提高生活质量有着很大的意义。

从国际市场上看，智能花盆发展已有近半个世纪的历史。国外对智能花盆领域的研究已经具有一定的规模和技术积累。英国的大学生Natasha King在2010年发明了一款具有温湿度检测，能够实时显示并且具有提醒功能的智能花盆。在2014年，日本东京农工大学水内郁夫团队就开发出一款名为“Plantroid”的花盆机器人“Plantroid”可以根据自身所带的环境传感器来判断蓝莓园的蓝莓生长状况，并装有电机驱动轮，能够灵活移动，根据环境的变化作出改变，给蓝莓补充水分，控制蓝莓的生长环境。美国一家名为“Click amp; Grow”的公司，量产了一款型号为“The Smart Garden 3”的智能花盆，该智能花盆可以保证植物始终拥有足够的水，用LED灯来保证光照，提供营养胶囊来为植物提供所需养分。

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