摘要：随着智能农业的发展，智能农耕机成为提高农业生产效率的关键装备。本文详细介绍了基于STM32F407ZGT6微控制器和HC-05蓝牙模块的智能农耕机控制系统的软件实现。系统通过蓝牙接收控制指令，实现对耕地犁升降、播种以及灌溉功能的控制。论文从软件设计的角度出发，详细阐述了系统的软件架构、模块功能、控制算法以及测试验证等方面。

关键词：STM32F407ZGT6；HC-05蓝牙模块；智能农耕机；控制系统；软件实现

一、引言

智能农耕机作为现代农业的重要装备，其自动化、智能化水平直接影响农业生产效率。本文旨在通过STM32F407ZGT6微控制器和HC-05蓝牙模块，实现智能农耕机的软件控制系统。该系统能够接收外部蓝牙指令，通过控制算法驱动舵机和电机，实现耕地、播种和灌溉的自动化控制。

二、系统概述

（一）系统组成

系统主要由STM32F407ZGT6微控制器、HC-05蓝牙模块、舵机、电机及其驱动电路等组成。STM32F407ZGT6微控制器作为系统的核心，负责接收蓝牙指令、解析指令并控制舵机和电机的运动。HC-05蓝牙模块实现与外部设备的无线通信。

（二）软件架构

系统软件采用模块化设计，主要包括蓝牙通信模块、舵机控制模块、电机控制模块和灌溉控制模块等。各个模块之间通过函数调用和共享数据的方式实现协同工作。

三、软件模块功能实现

（一）蓝牙通信模块

蓝牙通信模块负责接收外部蓝牙设备发送的指令，并将其解析为系统可识别的控制信号。该模块采用串口通信协议，通过STM32F407ZGT6的串口接收功能实现与HC-05蓝牙模块的通信。

（二）舵机控制模块

舵机控制模块通过PWM波控制舵机的角度，从而实现耕地犁的升降。该模块根据蓝牙指令解析出的升降高度，计算出PWM波的占空比，并通过STM32F407ZGT6的PWM输出功能控制舵机的运动。

（三）电机控制模块

电机控制模块通过PWM波控制电机的转速，实现播种和灌溉功能。在播种模块中，根据播种量的需求，通过调整PWM波的占空比来控制电机的转速，从而控制播种箱的运动速度。在灌溉模块中，根据灌溉需求，控制电机的工作时间和工作间隔，实现抽水和灌溉的自动化控制。

（四）灌溉控制模块

灌溉控制模块根据农田的灌溉需求，通过控制电机的运行来实现灌溉功能。该模块根据预设的灌溉时间和灌溉量，计算电机的运行时间和运行间隔，并通过STM32F407ZGT6的GPIO端口控制电机的启停。

四、控制算法设计

在智能农耕机的控制系统中，对于舵机角度的控制和电机的调速，我们主要采用了基于脉冲宽度调制（PWM）的控制算法。以下是对这两种控制算法的详细描述。

（一）舵机角度控制算法

舵机角度的控制是通过调整PWM信号的占空比来实现的。PWM信号的占空比与舵机的角度呈线性关系，因此我们可以通过改变PWM信号的占空比来精确地控制舵机的角度。

在软件实现中，我们首先根据蓝牙指令确定目标舵机角度，然后根据舵机的特性（如角度与PWM占空比的对应关系）计算出对应的PWM占空比值。接着，利用STM32F407ZGT6的PWM输出功能，将计算得到的PWM占空比值输出到舵机的控制端口，从而实现对舵机角度的精确控制。

（二）电机调速控制算法

电机的调速同样是通过PWM信号来实现的。PWM信号的占空比决定了电机的平均电压，进而影响了电机的转速。通过调整PWM信号的占空比，我们可以实现对电机转速的精确控制。

在软件实现中，我们首先根据蓝牙指令确定目标电机转速，然后根据电机的特性（如转速与PWM占空比的对应关系）计算出对应的PWM占空比值。接着，利用STM32F407ZGT6的PWM输出功能，将计算得到的PWM占空比值输出到电机的控制端口，从而实现对电机转速的精确控制。

需要注意的是，由于电机负载、电源波动等因素可能会对电机转速产生影响，因此在实际应用中，我们可能需要引入反馈机制来实时监测电机的实际转速，并根据需要调整PWM占空比值，以确保电机的实际转速与目标转速保持一致。这种基于PWM的闭环控制策略可以提高电机调速的精确性和稳定性。

综上所述，通过基于PWM的控制算法，我们能够实现对智能农耕机中舵机角度和电机转速的精确控制，从而确保整个系统的稳定性和可靠性。

五、系统测试与验证

为了验证系统的性能，我们进行了实验测试。首先，测试了蓝牙通信模块的通信距离和通信稳定性；其次，测试了舵机控制模块和电机控制模块的精确性和稳定性；最后，在实际农田环境中进行了耕地、播种和灌溉的自动化测试。测试结果表明，系统能够稳定可靠地实现各项功能，满足农业生产的需求。

六、结论与展望

本文详细介绍了基于STM32F407ZGT6与HC-05蓝牙模块的智能农耕机控制系统的软件实现。通过模块化设计和控制算法的优化，系统实现了耕地、播种和灌溉的自动化控制，提高了农业生产效率。未来，我们将进一步优化系统的控制算法和硬件设计，提高系统的性能和可靠性，为智能农业的发展做出更大的贡献。

参考文献

STM32F407ZGT6数据手册    意法半导体

付培.农业机械自动化发展对策及其建议    《南方农机》   2021

作者简介：张佳敏（2004.05），女，汉，河北邯郸，本科在读，西藏民族大学，研究方向：通信工程。