基于STM32单片机的智慧大棚育苗监控系统设计_张丹青.pdf

第 63 卷 第 11 期 Vol 63 No 11 2025 年 11 月 November 2025 农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQUIPMENT seedling monitoring system STM32 microcontroller wireless transmission 基金项目 2024 年度第二批市级科技攻关计划指导性项目 基于多域特征融合的人脸深度伪造检测 2024124 商丘工学 院 2024 年高等教育教学改革研究与实践项目 专创融合背景下单片机原理及应用课程教学改革与实践 2024JGXM06 商 丘工学院 AI 赋能课堂教学试点课程 单片机原理及应用 2025AIKCXM09 收稿日期 2025 09 24 作者简介 张丹青 1994 女 硕士 讲师 研究方向 现代通信技术 E mail 1512240388 0 引言 随着全球人口持续增长与耕地资源日益缩减 传统农业生产模式已难以满足高效 可持续的现代 农业发展需求 传统农业依赖人工经验进行管理 缺乏科学指导 常出现温湿度控制不精确 光照分 布不均等问题 导致育苗周期延长 成活率偏低 难以适应现代农业的精细化要求 1 此外 传统模 式还存在资源浪费严重等问题 亟需引入更加智能 化与精准化的农业生产方式 智慧农业大棚育苗作为一种新型生产模式 能 够有效降低生产成本 其通过对水 肥 药等资源 的精准施用 显著减少资源浪费 提升农业经济效 益 2 4 同时 该模式也有力促进了农业的可持续发 展 推动农业生产向绿色 环保方向转型 契合国 家生态文明建设的战略导向 此外 智慧大棚育苗 还加速了农业现代化进程 通过引入现代信息技术 30 农业装备与车辆工程 2025 年 提升农业科技含量 助力培育新型职业农民 增强 农业整体竞争力与抗风险能力 然而 作为智慧农业的重要实现形式 智慧大 棚的发展仍面临技术挑战 专业人才匮乏及资金短 缺等多重制约 5 在此背景下 推进智能化管理已 成为提升农业生产效率 优化资源利用的关键路径 尤其在大棚育苗环节 环境因子对植株生长影响显 著 因此开发一套能够实时监测并智能调控生长环 境的智慧大棚育苗系统尤为迫切 针对上述需求 本文设计了一款基于STM32 单片机的智慧大棚育苗监控系统 该系统集成了 BH1750FVI光照强度传感器 土壤湿度传感器 DHT11 温湿度传感器以及 JW01 CO 2 V2 2 CO 2 传感 器 实现了对大棚内光照 土壤湿度 空气温湿度 及 CO 2 浓度等多参数的实时监测 数据通过 OLED 显示屏现场显示 同时 系统支持终端用户通过手 机进行远程监控 为农作物的科学化与精准化种植 提供了有效技术支撑 1 系统设计 1 1 系统整体设计 本系统以 STM32 单片机作为核心控制单元 集 成土壤湿度传感器 光照强度传感器及环境温湿度 传感器等多类感知设备 构建了一套完整的温室环 境参数采集与调控系统 系统能够实时监测并采集 大棚内的温度 湿度 光照强度及土壤湿度等关键 参数 同时将数据动态显示于本地显示屏 借助无 线传输模块 所有监测数据可同步上传至云平台 并基于预设阈值进行自动判断 一旦检测到环境参 数超出设定范围 系统将自动触发相应执行机构进 行闭环调节 从而实现环境因子的智能化管理 系 统整体结构如图 1 所示 1 2 硬件部分选型 1 2 1 单片机选型 本设计选用 STM32F103C8T6 作为核心控制器 该芯片具备高性能 低功耗 丰富的外设接口与 灵活的存储器配置等特点 其丰富的外设资源能 够有效支持温湿度传感器 光照传感器及无线通 信模块等单元的接入 满足系统在数据采集与传 输方面的需求 同时 该芯片提供多达 51 个 GPIO 引脚 集成多种定时器以及ADC与DAC等模拟 外设 有助于实现环境数据的精确监测 此外 STM32F103C8T6 在功耗控制方面表现优异 支持多 种低功耗模式 在无稳定供电的大棚环境中 相较 于 STM32F407 具有更好的适用性 6 7 1 2 2 光照强度传感器选型 在光照传感器的选型方面 OPT3001 虽具备高 精度 高灵敏度和宽动态范围等优势 但其应用成 本较高 响应速度相对较慢 且测量精度易受环境 温度变化的影响 相比之下 BH1750FVI光照传 感器采用 I 2 C 通信协议 无需额外校准即可在不同 光源条件下保持稳定的检测性能 尤其适用于中小 型项目中需明确监测环境光照强度的应用场景 8 基于综合性能与成本效益的考量 本设计最终选用 BH1750FVI 作为光照感知单元 1 2 3 温湿度传感器选型 模拟量传感器虽在工业和环境监测等领域有着 较为广泛的应用 但其输出的是连续变化的模拟信 号 在传输过程中易受电磁干扰 电源波动 温度变 化等因素的影响 而 DHT11 传感器在设计上采用的 是数字信号传输方式 抗干扰能力较强 能够快速响 应环境中的温湿度变化 并迅速输出测量结果 9 故 本设计选用 DHT11 温湿度传感器 1 2 4 土壤湿度传感器选型 在常见的土壤湿度传感器中 泥土湿度检测传 感器与 RS485 土壤传感器为 2 种典型方案 RS485 土壤传感器需为每个节点手动配置独立地址 在大 规模部署场景下不仅操作繁琐 易引入地址冲突 还需频繁进行现场维护 整体应用成本较高 相比 之下 泥土湿度检测传感器基于探头直接检测土壤 湿度 并通过电压比较器实现阈值判断 具备响应 迅速 成本较低与耐用性良好等特点 10 综合考虑 系统成本 部署便捷性与长期可靠性 本设计选用 泥土湿度检测传感器作为土壤水分监测单元 图 1 系统整体结构框图 Fig 1 System overall structure diagram 手机热点 终端设备 各 类 传 感 器 模 块 各 类 器 件 手机 APP 数据显示 阈值调节 31第 63 卷第 11 期 张丹青 等 基于 STM32 单片机的智慧大棚育苗监控系统设计 1 2 5 空气质量传感器模块选型 常见的空气质量传感器有JW01 CO 2 V2 2 与 攀 藤 AHT20 MH Z19C 攀 藤 AHT20 MH Z19C 虽具有集成度高 稳定性好和测量精度高等优点 但其体积较大 功耗较高 预热时间长 而 JW01 CO 2 V2 2 空气质量传感器不仅具有稳定性高 寿命 长 测量精度高 误差小 模块体积小巧和价格经 济实惠等特点 还内置温度补偿算法 能够有效降 低环境温度变化对测量结果的影响 11 12 故本设计 选用 JW01 CO 2 V2 2 空气质量监测器 1 2 6 无线通信模块选型 ATK RM04 模 块 虽 然 支 持 WEP WPA WPA2 等多种加密方式 并具有信号强度高 覆盖范围广 且稳定等特点 但其功耗较大 集成度较低 价格 相对较高 而 ESP8266 WiFi 具有 STA 模式 AP 模 式和 STA AP 模式 能够根据不同需求灵活配置 同时 内部集成了 CPU 和内存等组件 尺寸小 可 实现设备与路由器连接 作为热点以及局域网和广 域网的无缝切换且价格不高 大大降低项目的硬件 成本 13 14 故本设计选用 ESP8266 WiFi 模块 1 2 7 显示模块选型 LCD1602 是一种基于字符型液晶显示模块 能 够显示字母 数字以及一些特殊符号 但是显示效 果有限 效果较为单一且显示视角较窄 可能会出 现偏色或变暗 闪烁或卡顿现象 而 OLED 是一种 有机发光二极管显示器 可显示图形 图像和文本 等多种内容 且不需要背光源 响应时间短 能够 快速显示动态内容 无拖影现象 显示效果清晰 故本设计选用 OLED 显示器 15 2 系统硬件设计 2 1 总体设计方案 系统以 STM32F103C8T6 微处理器为主控模块 首先利用 BH1750FVI 光照传感器 泥土湿度检测传 感器 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测器和 DHT11 温 湿度传感器检测大棚内的光照强度 环境温湿度和 CO 2 浓度等 然后再把检测到的相关数据上传到单 片机 STM32F103C8T6 中进行分析处理 处理完的数 据通过 ESP8266 WiFi 模块上传到 blinker APP 进行 显示 同时 OLED 显示模块显示检测数据 当处理 的数据大于设定阈值则进行执行器自动调节 并且 用户可以通过手机远程监控和控制系统 实时对监 控大棚内植物生长的远程管理 系统的硬件设计框 图如图 2 所示 2 2 STM32F103C8T6 单片机主控模块 本设计基于 ARM CortexM3 核的 STM32F103C8T6 单片机作为主控制器 该芯片内部集成资源丰富 支持 JTAG 接口调试和串行线调试 为实现土壤及 环境关键参数检测功能 需要经过信号采集化 传 输化与处理显示化等多个环节 各个引脚所对应的 功能或复用功能必须被正确设置 每个引脚的功能 配置是否恰当 直接决定着检测系统的可靠性程度 主控模块主要由电源电路 稳压电路 程序下载电路 复位电路和晶振电路组成 1 电源电路 系统采用 USB 5 V 作为主供电方案 可直接为 烟雾监测模块与可燃气体监测模块提供工作电源 考虑到主控芯片及温湿度监测模块需使用 3 3 V 电 压 本设计同时集成 3 3 V 与 5 V 两路稳压输出 以 满足不同单元的供电需求 2 稳压电路 稳压电路不仅为系统提供稳定可靠的电源电 压 还具有抑制纹波 提升电源效率与保护关键元 件的作用 从而提高系统的整体稳定性与可靠性 系统采用 LM2596S 降压电源模块构建稳压电路 确 保各功能模块在洁净 稳定的电源环境下高效运行 该部分电路结构如图 3 所示 图 2 系统硬件设计框图 Fig 2 System hardware design block diagram 电源模块 OLED 显示器 执行器 ESP8266 WiFi 模块 手机显示 手机控制 按键 JWO1 CO 2 V2 2 空气质量 传感器 泥土湿度检 测传感器 BH1750FVI 光照强度传 感器 DHT11 环境温 湿度传感器 STM32F103C8T6 图 3 稳压电路 Fig 3 Voltage stabilization circuit DC2 DC005 C431533 1 3 2 1 2 3 U12 SS12D10G5 U1 LM2596S DC DC 降压电 源模块 3 A 可调降压稳压 1 2 1 2 IN IN OUT OUT 4 3 3 4 5 V GND 32 农业装备与车辆工程 2025 年 3 程序下载电路 程序下载电路采用ST Link作为核心调试工具 并集成必要的电阻 电容及二极管等外围元件 以 实现信号限流 滤波与电气保护功能 确保信号传 输的稳定性与电路运行的可靠性 该电路通过 USB 接口与 PC 端开发环境建立通信 能够将上位机发 送的调试指令和数据准确传输至目标微控制器 并 实时回传微控制器的响应信息至 PC 实现高效的在 线调试与程序烧录 程序下载电路的具体设计如图 4 所示 4 复位电路 复位电路由电阻 电容与按键开关共同构成 采用低电平有效的复位逻辑 该电路基于电容电压 不能突变的特性实现复位功能 上电瞬间 电容两 端电压保持为低电平 使芯片进入复位状态 随后 VCC 通过 10 k 电阻对 0 1 F 电容充电 当其电 压逐渐上升至高电平时 RESET 信号也随之转为高 电平 芯片退出复位状态并开始正常运行 当手动 按下 RESET1 按键时 RESET 端被直接拉低至地电 平 系统再次进入复位状态 5 晶振电路 STM32F103C8T6 支持外挂晶振 选择 8 MHz 或 12 MHz 标准晶振 晶振引脚需要连接到微控制器的 X1 和 X2 引脚上 在晶振引脚周围需要加入 0 1 F 的稳压电容 以提供稳定的电源 同时晶振引脚的 两侧需要加入 2 个 33 pF 的负载电容 为晶振提供 足够的负载 2 3 BH1750FVI 光照传感器模块 BH1750FVI 光照传感器通过光敏二极管将光信 号转换为电信号 再经放大和 A D 转换后 将生成 的 16 位数字信号存储在寄存器中 该传感器通过 I 2 C 接口与外部微控制器通信 接收命令选择工作模 式 并将光照强度数据传输给微控制器 最后 通 过公式计算将 16 位数据转换为实际的光照强度值 从而实现对环境光强度的精确测量 BH1750FVI 光 照传感器电路图如图 5 所示 光照值信息的处理与分析需通过 STM32F103C8T6 的 PA0 引脚实现 该引脚与 ADDR 相连接 作为模 拟信号的输出端 BH1750FVI 光照传感器的引脚规 格如表 1 所示 表 1 BH1750FVI 光照传感器的引脚规格表 Tab 1 Pin specification table of BH1750FVI light sensor 名称 说明 VCC 供电电压源正极 工作电压范围为 2 4 3 6 V SCL IIC 时钟线 时钟输入引脚 由 MCU 输出时钟 SDA IIC 数据线 双向 IO 口 用来传输数据 ADDR IIC 地址线 接 GND 时地址为 0100011 GND 供电电压源负极 2 4 DHT11 温湿度传感器模块 DHT11 温湿度传感器通过 NTC 热敏电阻测量环 境温度 利用湿敏电容检测环境湿度 内部的单片 机将采集到的模拟信号进行模数转换后 处理成数 字信号 再通过数据线传输给微控制器 从而实现 对环境温湿度的精确测量 DHT11 温湿度传感器电 路图如图 6 所示 1 2 3 4 1 2 3 4 SWDIO SWCLK 3V3 GND ST Link 图 4 程序下载电路 Fig 4 Program download circuit 3V3 U5 BH1750FVI 光照传感器 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 SCL SDA GND GND VCC SCL SDA GND ADDR 图 5 BH1750FVI 光照传感器电路图 Fig 5 BH1750FVI light sensor circuit diagram 3V3 1 2 3 4 1 2 3 4 VCC DATA NC GNDGND DHT11 D U2 DHT11 图 6 DHT11 温湿度传感器电路图 Fig 6 DHT11 temperature and humidity sensor circuit diagram 33第 63 卷第 11 期 张丹青 等 基于 STM32 单片机的智慧大棚育苗监控系统设计 DHT11 的引脚 DATA 与 STM32F103C8T6 的 PA2 连接 传输 DHT11 传感器检测到的信息 其引脚规 格如表 2 所示 表 2 DHT11 温湿度传感器的引脚规格表 Tab 2 Pin specification table of DHT11 temperature and humidity sensor 名称 说明 VCC 供电电压 范围为 3 3 5 5 V DATA 数字数据输出引脚 用于传输温湿度数据 NC 未连接 通常不使用 GND 接地引脚 连接到电路的地线 2 5 泥土湿度检测传感器模块 泥土湿度检测传感器原理是土壤湿度探头检 测湿度 电压比较器判断湿度大小 当湿度大于设 定值时 DO 输出低电平 泥土湿度检测传感器电 路图如图7所示 ADC是模拟信号输出引脚 接 STM32F103C8T6 的 PB0 引脚 读取传感器所检测的 土壤湿度信息并进行处理和分析 2 6 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测传感器模块 JW01 CO 2 V2 2空气质量传感器基于非分散 红外技术检测空气质量 其原理是通过红外光源发 射特定波长的光 当光线穿过待测气体时 CO 2 分 子会吸收部分红外光能量 导致透射光强度衰减 传感器内部的探测器通过测量衰减后的光强变化 结合温湿度补偿算法 计算出环境中的 CO 2 浓度 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测器的引脚规格如表 3 所示 表 3 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测器引脚规格表 Tab 3 JW01 CO 2 V2 2 air quality detector pin specification table 名称 说明 VCC 供电电压 范围为 5 0 0 2 VDC TXD 串行数据发送引脚 用于向微控制器发送数据 RXD 串行数据接收引脚 用于接收来自微控制器的命令 GND 接地引脚 连接到电路的地线 2 7 OLED 显示模块 OLED 显示器基于电致发光原理工作 当电流 流经阳极 有机发光层与阴极时 电子与空穴分别 从两极注入 并在发光层中复合 释放能量并以光 子形式辐射 从而实现像素的自发光 该过程无需 背光模块 具有响应快 对比度高及视角广等优点 OLED 显示器的引脚配置与信号定义如图 8 所示 SCL 连接 STM32F103C8T6 的 PB6 引脚 为主 设备和从设备之间同步数据传输提供时钟信号 SDA 用于在 OLED 显示器和控制芯片之间传输数据 OLED 显示器引脚规格如表 4 所示 表 4 OLED 显示器引脚规格表 Tab 4 OLED display pin specification table 名称 说明 VCC 电源正极 通常为 3 3 V 或 5 0 V GND 电源负极 接地 SCL IIC 时钟线 连接到微控制器的时钟引脚 SDA IIC 数据线 连接到微控制器的数据引脚 2 8 ESP8266 WiFi 模块 ESP8266 WiFi 模块通过 SPI SDIO 或 UART 接 口与主控设备连接 利用 TCP IP 协议栈将数据封装 为网络报文 并借助天线收发 2 4 GHz 频段的电磁 波信号 完成与路由器或云端服务器的数据交互 ESP8266 WiFi 模块电路图如图 9 所示 3 系统软件设计 系统启动后 首先完成各硬件模块的初始化操 GND 3V3 GND ADC 1 2 1 2 C1 R1 104 10 k U11 泥土湿度传感器 图 7 泥土湿度检测传感器电路图 Fig 7 Soil humidity detection sensor circuit diagram 图 9 ESP8266 WiFi 模块电路图 Fig 9 ESP8266 WiFi module circuit diagram VIN GND RST EN 3V3 GND CLK SD0 CMD SD1 SD2 SD3 RSV RSV A0 3V3 GND TX RX D8 D7 D6 D5 GND 3V3 D4 D3 D2 D1 D0 GND USART3 RX USART3 TX GND 5 V GND GND U7 ESP8266 1 2 3 4 GND VCC SCL SDA IIC Connector 图 8 OLED 显示器引脚图 Fig 8 OLED display pin diagram GND 3V3 SCL SDA 34 农业装备与车辆工程 2025 年 作 随后 传感器节点开始周期性采集环境数据 并将数据上传至主控单片机进行处理 在主程序循 环中 系统每 10 ms 更新一次 OLED 显示屏 实时 显示光照强度 CO 2 浓度及土壤湿度等关键参数 通过对采集数据与预设阈值进行实时比对 系统能 够自动识别异常状态 并据此驱动继电器执行相应 操作 以实现对环境参数的闭环调节 系统主程序 的设计流程如图 10 所示 3 1 BH1750FVI 光照模块程序设计 先初始化传感器 包括 GPIOB 和 GPIOC 时钟 的开启 I 2 C 相关 GPIO 引脚的配置等 接着将传感 器设置为高分辨率工作模式 延时 180 ms 等待传感 器完成测量 并通过 I 2 C 读取传感器的测量数据 将读取的数据转换为光照强度值 单位 lux BH1750FVI 光照模块工作流程如图 11 所示 3 2 DHT11 温湿度模块程序设计 首先初始化连接到DHT11传感器的GPIO 将 GPIO引脚设为浮空输入模式或推挽输出模式 将 GPIO 引脚配置为输出模式 拉低总线一段时间 然 后拉高总线 最后将引脚配置为输入模式 启动与传 感器的通信 等待传感器的响应信号 读取传感器发 送的 40 位数据 对读取的数据进行校验 确保数据 的准确性 DHT11 温湿度模块工作流程如图 12 所示 3 3 泥土湿度检测模块程序设计 首先初始化ADC 包括时钟 GPIO和触发模 式等 并启动校准和转换 然后进入主循环 获取 ADC 值 通过多次采样取平均值来计算湿度值 最 后根据公式将 ADC 的值转换为湿度百分比 泥土湿 度检测模块工作流程如图 13 所示 开始 初始化各器件 是否需要异常 处理 是 否 各器件采集数据 数据处理 自动控制 显示检测数据 图 10 主程序设计流程图 Fig 10 Main programming flowchart 图 11 BH1750FVI 光照模块流程图 Fig 11 BH1750FVI lighting module flow chart 开始 初始化 设置高分辨率 延时 180 ms 读取传感器数据 数据转换 结束 图 12 DHT11 温湿度模块流程图 Fig 12 DHT11 temperature and humidity module flow chart 开始 初始化 GPIO 启动通信 等待传感器响应 读取 5 个字节数据 数据校验 结束 图 13 泥土湿度检测模块流程图 Fig 13 Soil humidity detection module flow chart 开始 初始化 ADC 主循环 获取 ADC 值 多次采样 计算平均值 结束 转换为湿度值 35第 63 卷第 11 期 张丹青 等 基于 STM32 单片机的智慧大棚育苗监控系统设计 3 4 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测模块程序设计 首先初始化串口通信 配置网络参数和 blinker 组 件 然后保持与 blinker 平台的连接 接着从软件串口 接收 CO 2 数据包 校验并解析数据 最后根据 blinker 平台的用户操作 发送控制指令给STM32 JW01 CO 2 V2 2 空气质量传感器工作流程如图 14 所示 3 5 ESP8266 WiFi 模块程序设计 通过 ESP8266 与 STM32 通信 处理环境传感器 和 CO 2 传感器的数据 并通过 blinker 平台实现远程 监控和控制 程序分为几个关键部分 初始化 环 境数据处理 CO 2 数据处理 控制回调函数以及主 循环中的串口通信处理 ESP8266 WiFi 模块工作流 程如图 15 所示 3 6 OLED 显示模块程序设计 首先初始化 I 2 C 总线 写入设置命令 然后在 OLED 模块上设置每个模块的显示数据 最后开启 显示命令 显示屏实时显示大棚环境信息 OLED 模块程序设计流程图如图 16 所示 4 系统调试 4 1 测试环境 系统硬件搭建完成后 需对其进行全面测试以 验证设计目标的实现情况 测试首先进行硬件焊接 与电路调试 确保各电气连接可靠 电源与信号正 常工作 随后 依次对环境光照强度 温湿度 土 壤湿度及 CO 2 浓度检测模块进行功能验证 并评估 数据采集 显示与传输环节的准确性与实时性 通 过对比实测数据与预设性能指标 综合分析系统整 体功能是否达到设计要求 系统实物如图 17 所示 图 14 EJW01 CO 2 V2 2 空气质量检测模块工作流程图 Fig 14 EJW01 CO 2 V2 2 air quality inspection module workflow chart 开始 系统初始化 开始 blinker 连接 处理 CO 2 传感器数据 接收 blinker 平台指令 发送控制指令 图 15 ESP8266 WiFi 模块工作流程图 Fig 15 ESP8266 WiFi module workflow diagram 开始 初始化系统 主循环 blinker 运行维护 处理环境数据 处理 CO 2 数据 结束 控制回调函数 图 16 OLED 显示模块设计流程图 Fig 16 OLED display module design flow chart 开始 初始化 I 2 C 写入设置命令 清除显示 设置显示位置大小 写入显示数据字符 结束 开启显示命令 图 17 系统实物图 Fig 17 Physical image of the system 36 农业装备与车辆工程 2025 年 4 2 测试结果 4 2 1 BH1750FVI 光照强度检测结果 BH1750FVI 光照强度检测结果如图 18 所示 通过 对比图 18 a 中的光照强度 93 大于图 18 b 中的光 照强度 2 光照强度数值由 93 下降到 2 符合实际情况 4 2 2 DHT11 温湿度检测结果 DHT11 温湿度的检测结果如图 19 所示 图 19 a 中正常环境下的温度数值由 28 5 C 上升到图 19 b 中 手指干预下的 30 8 C 图 19 a 中正常环境下的湿度 数值由 31 上升到图 19 b 中手指干预下的 77 4 2 3 泥土湿度检测结果 土壤湿度传感器能够检测出土壤中的水分含量 不同湿度的泥土检测结果如图20所示 其中图20 a 和图 20 b 代表 2 种不同湿度的泥土 经检测 泥 土 a 和泥土 b 的土壤湿度分别为 42 和 18 4 2 4 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测结果 室外新鲜空气中的 CO 2 浓度在 400 ppm 左右 室内 CO 2 浓度高达 1 000 ppm 以上 JW01 CO 2 V2 2 空气质量检测结果如图 21 所示 其中图 21 a 和 图21 b 分别表示室内和室外的CO 2 浓度检测结果 图21 a 中室内CO 2 浓度含量为1 135 ppm 图21 b 中室外 CO 2 浓度含量为 350 ppm 图 21 a 中室内 CO 2 浓度含量大于图 21 b 中室外 CO 2 浓度含量 所检测到数据符合实际情况 4 2 5 ESP8266 WiFi 模块检测结果 当手机打开热点后 ESP8266 WiFi 模块按照设 置的网络配置自动识别并连接上手机热点 结果如 图 22 所示 图 20 土壤湿度显示图 Fig 20 Soil moisture display diagram a b a 泥土 a b 泥土 b 图 18 BH1750FVI 光照强度检测结果 Fig 18 BH1750FVI light intensity detection result b a 无遮挡 b 有遮挡 图 19 DHT11 环境温湿度检测结果图 Fig 19 DHT11 ambient temperature and humidity detection result diagram a b a 正常环境 b 手指干预 图 21 CO 2 浓度显示图 Fig 21 CO 2 concentration display diagram a a 室内 b 室外 b 37第 63 卷第 11 期 4 2 6 手机端数据显示检测 在 Arduino 开发环境中配置 WiFi 连接参数 使ESP8266模块接入手机热点或局域网 并借助 blinker平台提供的设备认证码 建立硬件终端与 blinker 云服务器之间的通信链路 ESP8266 通过其 GPIO 接口实时采集各传感器数据 并按照blinker 通信协议进行数据封装 随后通过 HTTP 或 MQTT 协议将数据上传至 blinker 服务器 服务器接收数据 后将其推送至用户手机端的blinker应用程序 最 终在 APP 界面中以可视化形式展示大棚内的环境参 数 实现用户对温室环境的远程实时监测 手机端 blinker APP 的数据显示界面如图 23 所示 5 结语 针对智慧大棚育苗监控问题 以 STM32F103C8T6 芯片为核心 利用BH1750FVI光照强度传感器 土壤湿度传感器和JW01 CO 2 V2 2空气质量传感 器等模块 实现了对大棚内光照强度 土壤湿度和 空气质量等参数的实时监测 并将数据实时显示 在 OLED 显示屏上 当监测到相关数据超出设定的 阈值时 系统自动触发执行器进行环境调控 确保 大棚内环境条件始终处于适宜范围 同时 利用 ESP8266 WiFi 模块将监测数据上传至手机 APP 便 于用户对大棚的远程监控和管理 经测试 系统各 模块功能正常 整体运行稳定可靠 参考文献 1 郑鈜榉 曾鹏宇 陈浩 基于 STM32 的智能一体化智慧农业大棚 设计与实现 J 电子制作 2024 32 1 106 108 2 冼进 冼允廷 基于 STM32 的智慧农业大棚系统设计 J 现代电 子技术 2023 46 4 70 74 3 李睿欣 姚磊 谢伟鸿 基于 NB IoT 的多功能农业大棚监测及 控制系统设计 J 农业装备与车辆工程 2021 59 5 72 75 4 周敏 韩宇光 王军安 等 基于西门子 PLC 的智能温室控制系 统设计 J 实验室研究与探索 2014 33 12 99 101 125 5 陈江南 谢雨豪 邓颀 等 基于 STM32 和数字可视化的智慧大 棚环境监测系统设计与实现 J 物联网技术 2025 15 19 16 21 6 苏世雄 李川 马新华 等 基于单片机的智慧农业大棚系统设 计 J 电子设计工程 2024 32 15 30 34 40 7 韩洁琼 陈丽敏 彭奋英 基于 STM32 智慧农业大棚环境监测 系统设计与实现 J 工业控制计算机 2024 37 12 142 144 8 张鹏 基于 单片机的智慧农业大棚检测系统的设计与实现 J 电 脑知识与技术 2024 20 9 53 56 9 郑鈜榉 曾鹏宇 陈浩 基于 STM32 的智能一体化智慧农业大 棚设计与实现 J 电子制作 2024 32 1 106 108 10 费多连科 维亚切斯拉夫 菲利波维奇 阿列克谢 维克托罗 维奇 西比罗夫 大蒜种植的土壤密度自动调控与仿生技术系 统研究 J 农业装备与车辆工程 2025 63 8 12 18 66 11 王明霞 基于多传感器集成的智慧大棚环境监测系统研究 D 武汉 武汉工程大学 2024 12 赖禄安 陈婷 常杰 等 基于数字孪生的温室大棚可视化监控 系统研究 J 农业装备与车辆工程 2023 61 2 128 131 13 沈晨航 周俊 基于 ESP8266WiFi 模块和 MQTT 协议的游泳馆 水质监测系统设计 J 数字技术与应用 2020 38 5 148 151 14 黄 业源 李守晓 基于 Arduino 与 Blinker 云平台的温室大棚环 境监控及自动灌溉系统设计 J 物联网技术 2024 14 1 26 28 33 15 孙开源 王冠军 王凯甲 等 基于 STM32 的智慧农业大棚监测 系统设计 J 粮油与饲料科技 2025 6 195 197 图 22 WiFi 账号密码连接图 Fig 22 WiFi account password connection diagram 图 23 blinker APP 显示图 Fig 23 Blinker APP display diagram 张丹青 等 基于 STM32 单片机的智慧大棚育苗监控系统设计