摘要：喜欢花草的人总会忍不住在家里摆上几盆绿植，不但点缀了家居环境，还起到了清新空气的作用。但家里的植物多了，养护自然就要费上一番心思，再加上工作繁忙、外出旅游或者出差等原因，很多人无法及时照顾到花卉的生长需求，导致花卉生长不良甚至死亡，同时，养花与用水之间存在密切的联系，水是植物的生命之源，但不知道多少养花新手，卡在了浇水这关。因此，合理和科学的用水对于养花也至关重要。为了解决智能家居养花的需求，本文设计了一种基于STM32的智能家居养花控制系统。

关键词：STM32；智能；控制系统

随着社会的发展，人民越来越注重环境质量。养殖花卉成了首要选择，花卉可以通过光合作用吸收二氧化碳释放氧气，同时还可以净化空气，而且花卉还可以吸收有毒物质例如刚装修的房屋里的苯、甲醛等。因此越来越多的人喜欢养殖花卉。下面从智能家居养花控制系统的整体设计、硬件和软件程序等方面进行详细阐述。

1、整体设计

本设计采用核心处理器为 STM32F103C8T6系列单片机，由一些外围元器件搭建出此核心控制器环境，从而提供整个系统所需要的算力及逻辑控制，电源方面采用USB 电源设计，单片机通过与温湿度、照度传感器通信获取实时数据，OLED 显示屏显示传感器数据和控制相关的开关量信息，并通过Wi-Fi网络上传至云端实现数据交换，用户在手机应用程序上查看运行信息、发送控制指令。

2、硬件设计

硬件设计包括主控芯片、传感器模块、执行模块和通讯模块四部分。其中传感器模块主要是检测土壤湿度、温度和光照强度等参数；执行模块主要是控制水泵和LED灯等设备；通讯模块则负责与互联网连接，实现远程监控的物联网功能。

2.1主控芯片

作为系统的大脑，处理传感器数据并执行相应的浇水、补光逻辑，根据传感器数据，运行预设的算法来决定浇水、补光的时间。在本设计中，选用STM32F103C8T6作为主控制器，负责处理传感器数据、控制执行器、与手机应用程序通信等功能[1]。

2.2通信模块

使系统能够连接到家庭网络，实现远程控制和数据传输，允许系统通过互联网进行远程监控和操作。选用ESP8266，STM32与ESP8266之间使用串口通信（UART）进行数据交换。在STM32中发送控制命令或采集的数据至ESP8266，然后ESP8266通过WiFi连接传输至互联网。可以实现将STM32采集的传感器数据通过ESP8266模块连接至互联网，实现物联网应用。结合云平台（如AWS IoT、Azure IoT、阿里云物联网平台等）实现数据云端存储和远程通过互联网对继电器进行控制。

2.3传感器模块

用于监测植物生长所需的各项环境参数，如土壤湿度、光照强度、温度等。湿 度 检 测 选 择 GZBJ-WX330 传 感 器， 工 作 电 压 在 12V，可检测的湿度在 0 到 100%RH 之间，是普遍用来检 测室内湿度的智能化监控模块，检测量程满足一年四季的空气湿度的变换，湿度误差在3%RH 以内；温度传感器选择 体积较小的单线智能 DS18B20 型号数字传感器，测量温度 在零下 10℃到 85℃范围内，适合家庭使用；光照度传感器选用GY-302光照度传感器，GY-30是一款内置ROHM-BH1750FLV芯片的数字光照强度模块，用于光照强度采集，IIC总线接口，16位分辩率（1～65535） ，直接数字输出，接近于视觉灵敏度的分光特性。

2.4执行模块

- 继电器：通过控制继电器电路的张开和闭合，实现电磁阀和LED灯的开关。

- 电磁阀：控制水路的开启和关闭，实现定时和定量浇水。

- LED灯：全光谱仿阳光LED灯模拟自然阳光的光谱，以提供更接近自然光的照明效果

3、系统软件

软件设计包括嵌入式软件和APP两部分。嵌入式软件主要是通过读取传感器数据来判断植物的环境状态，并控制执行模块进行相应操作；APP则提供了远程监控和控制的功能，用户可以通过手机APP实时了解植物的生长环境情况，以及对执行模块进行控制。

3.1嵌入式软件

嵌入式软件需要实现如下功能：

数据采集：从传感器和执行器等硬件设备收集温度、湿度、光照强度和开关信号数据。

通信协议处理：实现设备与云端通信的MQTT协议。

远程控制：通过网络远程手动和自动控制执行模块。实现远程浇水和补光。

用户界面：提供与系统交互界面，使用户预设湿度、光度阀值和实时显示检测到的环境数据。

自动化控制：根据预设条件自动执行任务。自动控制水泵或电磁阀进行浇水，确保始终处于最佳水分状态，自动打开LED灯进行补光。

智能决策支持：利用收集的数据支持智能决策，如预测性维护

数据记录与分析：记录浇水事件、环境参数等数据，并上传至云，并通过APP或Web界面展示历史趋势。

3.2手机APP

通过微信小程序开发手机应用程序。在应用程序中，我们将实现以下功能：

·设备连接：用户可以通过应用连接到智能家居系统中的STM32设备。

·控制界面：用户可以通过应用程序界面远程控制花卉土壤的湿度和光照度等。

·数据展示：在手机应用程序上实时展示家居养花环境参数和相应设备的状态信息。

·自动化场景：用户可以根据需要设置自动化场景，如用户可以创建不同的场景模式，一键切换设备的运行状态，如“度假模式”、 “节水模式”等，定时开关水阀和灯，设置湿度、照度阈值等。

4、结语

远程智能养花系统是一种利用现代信息技术，特别是物联网技术，来提升家庭养花效率和便利性的系统，通过实现这些功能，不仅提高了养花的便捷性和科学性，还促进了节水和环保，提升了用户的生活质量。

参考文献：

[1] 沈红卫. STM32单片机应用与全案例实践/嵌入式技术与应用丛书，电子工业出版社，2017.

[2] 蔡杏山. STM32单片机全案例开发实战， 电子工业出版社出版，2022.

[3] 阳香仁，李渊，肖盛斌. STM32单片机应用技能实训，中国电力出版社，2022.

[4] 曾菊容. STM32单片机应用与实践——项目驱动教学，四川大学出版社，2022.

作者简介：马维华  1968年出生 籍贯 广西隆安 现就职于广西工业职业技术学院 副教授 主要研究方向是 计算机应用技术，网页设计与制作