原標(biāo)題：基于32單片機(jī)ONENET大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（原理圖+代碼+教程）

基于STM32單片機(jī)與OneNET平臺(tái)的大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，溫室大棚的智能化管理已成為提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段。溫度作為影響植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，其精確控制對(duì)于保證作物健康生長(zhǎng)至關(guān)重要。本文詳細(xì)介紹了一種基于STM32單片機(jī)和OneNET云平臺(tái)的大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括原理圖設(shè)計(jì)、代碼實(shí)現(xiàn)及詳細(xì)教程。

一、系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為核心控制器，結(jié)合溫度傳感器（如DHT11）、Wi-Fi模塊（如ESP8266）、OLED顯示屏等硬件組件，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)上傳至OneNET云平臺(tái)及遠(yuǎn)程調(diào)控等功能。用戶可通過手機(jī)APP或Web端查看大棚內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。

二、主控芯片型號(hào)及作用

1. 主控芯片型號(hào)：STM32F103C8T6

STM32F103C8T6是意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）推出的一款基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的32位微控制器。該芯片具有高性能、低功耗、豐富的外設(shè)接口等特點(diǎn)，非常適合用于嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。

作用：

• 數(shù)據(jù)處理與控制：負(fù)責(zé)接收來自傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理分析，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值判斷是否需要進(jìn)行報(bào)警或調(diào)控。

• 通信管理：通過USART、SPI、I2C等接口與Wi-Fi模塊、OLED顯示屏等外設(shè)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳與顯示。

• 系統(tǒng)調(diào)度：運(yùn)行主程序，通過無限循環(huán)的方式不斷掃描按鍵輸入、讀取傳感器數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)并發(fā)送指令。

三、硬件設(shè)計(jì)

1. 原理圖設(shè)計(jì)

系統(tǒng)框圖：

+----------------+    +--------+    +----------+    +---------+    +---------+

| STM32F103C8T6 |----| DHT11  |----| OLED     |----| ESP8266 |----| 繼電器  |

| 主控芯片       |    | 溫度傳感器|    | 顯示屏   |    | Wi-Fi模塊|    | 控制模塊|

+----------------+    +--------+    +----------+    +---------+    +---------+

|                  |                  |           |

|------------------|------------------|-----------|

I2C/SPI/USART            USART/UART

主要模塊說明：

• DHT11溫度傳感器：通過單總線與STM32的GPIO腳連接，用于采集大棚內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。

• OLED顯示屏：通過I2C接口與STM32連接，用于實(shí)時(shí)顯示溫度數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)。

• ESP8266 Wi-Fi模塊：通過UART與STM32通信，將溫度數(shù)據(jù)上傳至OneNET云平臺(tái)。

• 繼電器控制模塊：通過GPIO控制，用于調(diào)節(jié)大棚內(nèi)的溫度（如開啟/關(guān)閉加熱/制冷設(shè)備）。

原理圖示例（簡(jiǎn)化版）：

STM32F103C8T6 -> DHT11 (DATA -> PA0)

STM32F103C8T6 -> OLED (SCL -> PB6, SDA -> PB7)

STM32F103C8T6 -> ESP8266 (TX -> PA2, RX -> PA3)

STM32F103C8T6 -> 繼電器 (GPIO -> PB0)

2. 硬件選型

• STM32F103C8T6：核心處理器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與控制。

• DHT11：低成本、高可靠性的數(shù)字溫濕度傳感器，適用于本設(shè)計(jì)。

• 0.96寸OLED顯示屏：低功耗、高清晰度的顯示屏，用于顯示溫度等參數(shù)。

• ESP8266-01S：高性價(jià)比的Wi-Fi模塊，支持TCP/IP協(xié)議棧，便于數(shù)據(jù)上傳。

• 繼電器模塊：用于控制大棚內(nèi)的加熱/制冷設(shè)備，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。

四、軟件設(shè)計(jì)

1. 主程序流程

主程序是一個(gè)無限循環(huán)的函數(shù)（main），系統(tǒng)啟動(dòng)后首先進(jìn)行STM32及外部設(shè)備的初始化，包括GPIO、I2C、USART等接口的初始化。初始化完成后，程序進(jìn)入while(1)循環(huán)，執(zhí)行以下操作：

1. 讀取傳感器數(shù)據(jù)：通過DHT11傳感器讀取大棚內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)。

2. 數(shù)據(jù)處理：將讀取到的溫度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行報(bào)警或調(diào)控。

3. 數(shù)據(jù)顯示：將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在OLED顯示屏上。

4. 數(shù)據(jù)上傳：通過ESP8266 Wi-Fi模塊將溫度數(shù)據(jù)上傳至OneNET云平臺(tái)。

5. 按鍵掃描與處理：掃描按鍵輸入，根據(jù)用戶設(shè)定的閾值進(jìn)行調(diào)整。

6. 報(bào)警與控制：若溫度超出設(shè)定范圍，則啟動(dòng)聲光報(bào)警，并通過繼電器控制加熱/制冷設(shè)備。

2. 關(guān)鍵代碼示例

初始化部分（簡(jiǎn)化示例）：

#include "stm32f10x.h"  

#include "dht11.h"  

#include "oled.h"  

#include "esp8266.h"  



void GPIO_Init(void) {

// 初始化GPIO  

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; // DHT11 DATA  

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);



// 初始化OLED和ESP8266的GPIO（略）  

}



void USART_Init(void) {

// 初始化USART（ESP8266）  

// ...（略）  

}



int main(void) {

GPIO_Init();

USART_Init();

OLED_Init(); // 初始化OLED顯示屏  

DHT11_Init(); // 初始化DHT11傳感器  



while(1) {

DHT11_Read_Data(); // 讀取DHT11數(shù)據(jù)  

OLED_Display_Temp(); // 顯示溫度  

ESP8266_Send_Data(); // 發(fā)送數(shù)據(jù)到OneNET  

// ...（其他操作）  

}

}

DHT11讀取數(shù)據(jù)函數(shù)（部分代碼）：

void DHT11_Read_Data(void) {

// 發(fā)送開始信號(hào)（略）  

// 等待DHT11響應(yīng)（略）  

// 讀取溫度和濕度數(shù)據(jù)（略）  

// 數(shù)據(jù)處理與保存（略）  

}

ESP8266數(shù)據(jù)上傳函數(shù)（部分代碼）：

void ESP8266_Send_Data(void) {

char buffer[64];

sprintf(buffer, "AT+PUB="temperature","%d"
", temp_value);

USART_SendString(USART1, buffer); // 發(fā)送數(shù)據(jù)到ESP8266  

// ...（等待響應(yīng)及處理）  

}

五、教程與調(diào)試

1. 硬件組裝與連接

按照原理圖進(jìn)行硬件的組裝與連接，確保各模塊之間的通信正常。特別注意電源供電的穩(wěn)定性及地線的連接。

2. 軟件調(diào)試

• 編譯與下載：使用Keil MDK等IDE將編寫好的代碼編譯并下載到STM32單片機(jī)中。

• 功能測(cè)試：逐一測(cè)試各模塊的功能，包括傳感器的數(shù)據(jù)采集、OLED的顯示、Wi-Fi的數(shù)據(jù)上傳等。

• 聯(lián)合調(diào)試：在確保各模塊功能正常的基礎(chǔ)上，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，確保系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定。

3. 遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)試

通過OneNET云平臺(tái)及手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與調(diào)試，觀察溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警功能是否正常。同時(shí)，可通過云平臺(tái)下發(fā)指令，測(cè)試系統(tǒng)對(duì)大棚內(nèi)溫度的遠(yuǎn)程調(diào)控能力。

六、總結(jié)與展望

本文詳細(xì)介紹了一種基于STM32單片機(jī)和OneNET云平臺(tái)的大棚溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括硬件選型、原理圖設(shè)計(jì)、軟件實(shí)現(xiàn)及詳細(xì)教程。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)上傳及遠(yuǎn)程調(diào)控，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化管理提供了有力支持。未來，可以進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，如增加光照強(qiáng)度、CO2濃度等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)與控制，提高系統(tǒng)的綜合性能和應(yīng)用范圍。