基于STM32单片机的智能浇水系统.pdf
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科技与信息
132
计算机产品与流通 2019.04
基于 STM32 单片机的智能浇水系统
⎕
丘嘉富
摘要：该系统是基于当下人们生活节奏快，无暇顾及家中花草
的情况下设计出来的一个基于单片机STM32F103C86T为核
心的智能浇水系统。该系统通过检测土壤湿度值的大小，进而
判断是否需要浇水。当土壤湿度值（ADC）小于200时，单片
机控制水泵，进行浇水。而除此之外，该系统还设置了，当湿
度值（ADC）大于200但时间超过三天之后，单片机也会控制
水泵进行浇水。该系统有损耗低、能够智能控制土壤湿度的
优点。
关键词：单片机STM32F103C86T；智能浇水；智能控制土壤
湿度
智能家居的不断出现和技术成熟，已经是走入了万千家庭
之中。随着技术的成熟，人们可通过智能化的设备过上更优质
的生活。而在优质的生活之中，人们喜欢养殖一些花卉来陶冶
情操。但是无奈于生活节奏太快，工作繁忙等原因，以至于许
多人没有更多的时间照料自己养殖的花草。针对这个问题，便
就诞生出了智能浇水系统，可为人们解决这方面的问题。
智能浇水系统不仅仅能够帮助人们在无暇顾及花草的时候
更好的照顾花卉，更能够依靠土壤湿度检测模块更好的给定最
适合花卉生长的土壤湿度。通过对程序的设定，针对不同的花
草生长湿度的不同，可通过改变设定值来调节对土壤湿度的控
制。如此一来，便可以更好的保证花草的生长。
一、系统设计总体方案
智能浇水系统主要由四个模块组成，分别是单片机模块、
土壤湿度检测模块、继电器模块、和水泵模块。工作过程为，
先是土壤湿度检测器检测当前土壤湿度，检测板的模拟量输出
AO 值与 AD 模块相连，通过 AD 转换，获得土壤湿度的精确
实时数值。单片机接收到该实时数值，会与程序设定的 ADC
数值进行对比，当实时数值低于设定 ADC 数值时触发浇水模
块进行浇水。反之，则不进行浇水。此外，本系统还设计了另
外一个功能。即当湿度值大于设定值，但是已有三天没有浇水
的时候，单片机会控制水泵实行浇水功能。
二、各个模块作用介绍
（一）单片机模块
系统方案的核心控制器采用 STM32F103C8T6，它是一
款基于 ARMCortex-M3 内核 的 32 位的 微控 制器， 主频 高达
72MHz，强大的外设功能，丰富的接口，只有 16 位 MCU 的价
格却具有 32 位微控制器的性能，性价比很高。
这一款单片机几乎每一个端口都可以容忍 5V 信号，与本
设计所选水泵工作电压吻合。该单片机的突出优点是内部高度
集成，且提供高质量的固件库。先进的内核结构，让这款单片
机拥有高效处理能力且低功耗的优势。
本系统运用了这一款单片机之内的 ADC 模块，目的是将
模拟信号转换成数字信号。因为土壤湿度传感器所获取的数据
是模拟信号，模拟信号不能够被单片机直接处理，所以需要 A/
D 转换，由此可准确的获取当前土壤的湿度环境状态。
（二）土壤湿度检测模块
本系统采用了 FC-28 土壤湿度传感器检测土壤湿度，该土
壤湿度传感器模块有双输出模式，数字量输出简单，模拟量输
出精确。此外，这个土壤湿度传感器的灵敏度可调，这样可以
针对不同的湿度需求进行调节该模块的灵敏度，从而达到更加
精确得到我们所需要的土壤湿度环境。
将该模块 AO 引脚与单片机 GPIOA1 引脚相连接，如此该
模块的模拟量输出 A0 就可以与单片机的 ADC 模块通过 A1 引
脚相连接，如此可进行 A/D 转换，获得更加准确的实时湿度
数值。本系统采用的这个土壤湿度传感器的设定，是当土壤
的湿度值小时，模块认定为此时土壤干旱，则 AO 的电压会
变高，单片机 ADC 读取的值也会相应的较小；湿度值大时，
模块认定此时土壤水分充足，则 AO 的电压会变低，单片机
ADC 读取的值也会相应的较大。故而，单片机根据 ADC 读取
的值的大小进行划分其湿润的等级，由此来根据此时的土壤湿
度值的大小，判定是否需要浇水。本系统设置的湿度判断值为
ADC=200，即当单片机接收到土壤湿度值之后，会将该数值与
设定的 ADC 值（200）进行比较。当小于设定值时，单片机就
会控制水泵进行浇水。当大于设定值时，则不浇水。
（三）继电器模块
本系统选用了型号为 JQC-3FF-S-Z 的 5V 继电器，利用继
电器可以用小电流控制大电流运作的一点，来更好的将控制模
块和执行模块连接在一切。让执行模块和控制模块分离，减少
信号的干扰，也能够让控制模块更好的控制执行模块，使得本
系统更加的智能。
而本系统选用的这个继电器因为采用了光耦隔离，所以其
驱动力更强性能稳定，触发电流低（只有 5mA）。继电器可以
跳线设置高电平或低电平触发，因为本系统采用的土壤湿度传
感器是当其检测到土壤缺水时，模块输出一个高电压。故而，
继电器模块也是设置了高电压触发。容错设计，即使控制线断，
继电器也不会动作。
（四）水泵模块
本系统选用的是静音潜水微型水泵，选用该水泵是因为该
水泵性价比高，价钱低，但是水泵的扬程范围大（0.3m—0.8m）；
其次，其流量大，能够在每分钟喷射 1.2L—1.6L 的水量。完全
能够满足本系统的需求。
三、结束语
本文详细介绍了本系统之中的每一个硬件模块，介绍了每
一个硬件模块的功能和在该硬件在本系统中的作用。简单介绍
了本系统的主程序，和设计该系统的基本思路。该智能浇水系
统的设计是以便民为出发点，考虑到当下生活节奏快，很多人
鲜少有时间照顾家里的花草，设计了一块智能浇水系统。因为
该系统很是简易、方便使用、拥有低成本高成效的效果，所以
该系统在盆栽培养方面上，有着很大的应用前景。
参考文献
[1] 谭浩强 .C 语言程序设计 ( 第三版 )[M]. 北京 : 清华大学出版
社 ,2000.
[2] 张淑清 . 嵌入式单片机 STM32 设计及应用技术 [M]. 国防工业
出版社 ,2015.
[3]刘火良 , 杨森.STM32 库开发实战指南[M]. 机械工业出版
社 ,2013.
（作者单位：韩山师范学院）
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