【计算机毕业设计单片机案例】基于 STM32 单片机的盆栽种植环境智能监测设备设计与实现 基于 STM32 单片机的农业环境采集与外设执行控制系统设计（010507）

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20 个相关毕业设计备选题目

1. 基于 STM32 单片机的温室环境智能监控系统设计与实现
2. 基于 STM32 单片机的大棚环境参数采集与自动调控系统设计
3. 基于 STM32 单片机的农业种植环境监测与设备控制系统设计
4. 基于 STM32 单片机的多传感器环境监测与阈值报警系统设计
5. 基于 STM32 单片机的设施农业智能测控装置设计与开发
6. 基于 STM32 单片机的农田环境感知与执行机构控制系统设计
7. 基于 STM32 单片机的温室多参数采集及自动管控系统设计
8. 基于 STM32 单片机的植物生长环境智能监测调节系统设计
9. 基于 STM32 单片机的室内种植环境监测控制系统设计与实现
10. 基于 STM32 单片机的多模式农业环境智能调控系统设计
11. 基于 STM32 单片机的环境数据采集与继电器驱动控制系统设计
12. 基于 STM32 单片机的温室阈值配置与自动报警系统设计
13. 基于 STM32 单片机的按键可控农业环境智能监控装置设计
14. 基于 STM32 单片机的农作物种植环境感知与设备联动系统设计
15. 基于 STM32 单片机的 OLED 显示环境监测与自动控制系统设计
16. 基于 STM32 单片机的温室手动‑自动双模式调控系统设计
17. 基于 STM32 单片机的多传感器融合种植环境监控系统设计
18. 基于 STM32 单片机的设施农业阈值设置与声光报警系统设计
19. 基于 STM32 单片机的盆栽种植环境智能监测设备设计与实现
20. 基于 STM32 单片机的农业环境采集与外设执行控制系统设计

项目研究背景

随着智慧农业技术的不断发展，物联网感知与嵌入式控制技术在设施农业领域得到广泛应用，温室、大棚等种植场景对环境管控的智能化水平要求持续提升。传统农业种植大多依靠人工完成环境观测与设备操作，工作人员需要定时查看温湿度、土壤湿度、光照、二氧化碳等环境指标，手动开启风扇、加湿、水泵等设备，整体工作效率较低。传统管控方式存在环境数据获取滞后、人工操作响应不及时、无法精准把控环境阈值、设备管控模式单一等问题，难以保障作物生长所需的稳定环境条件。部分现有监控设备功能较为简单，仅支持数据采集，缺少手动、自动、阈值设置多模式切换能力，设备联动控制能力不足，人机交互手段匮乏。依托嵌入式单片机技术搭配多种环境传感器，能够完成环境参数实时采集与本地处理，实现执行器件自动控制，可有效弥补传统种植管控方案的短板。在此背景下，本课题开展基于 STM32 单片机的温室环境智能监控系统研究，实现多源环境数据采集、本地显示、多工作模式切换以及设备自动联动控制，为小型种植场景提供低成本、落地性强的环境监测调控解决方案。

摘要

本课题设计一套基于 STM32F103C8T6 单片机的温室环境智能监控系统，系统利用多种传感器完成空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度数据采集，通过 OLED 液晶屏实现环境参数本地实时显示。系统设置自动模式、手动模式、阈值设置模式三种工作模式，依靠按键完成模式切换、设备操控与阈值参数修改。在自动模式下系统依据预设阈值，驱动继电器控制风扇、加湿片、水泵、补光灯光等设备，同时二氧化碳浓度超标时触发蜂鸣器报警。手动模式下支持按键对各类受控设备进行手动启停控制。测试结果表明，系统能够完成环境参数采集、数据显示、多模式控制以及超限报警功能，运行稳定，能够满足小型种植场景环境监测与调控的实际使用需求。

总体方案

1. STM32F103C8T6 单片机主控模块：作为整个系统的核心硬件，负责接收各个传感器采集的数据，完成数据解析运算、按键逻辑处理、继电器以及蜂鸣器驱动控制。选型理由为该型号单片机外设资源丰富，成本适中，开发资料完善，适合本科嵌入式开发学习，为本系统提供数据处理与逻辑调度能力。使用场景：统筹全部硬件模块协同工作，完成业务逻辑运算。
2. OLED 液晶显示屏模块：硬件外设，用于实时刷新并展示空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度采集数据。选型理由为屏幕功耗低，驱动简单，显示清晰，适合嵌入式本地数据可视化。使用场景：现场直观查看各项环境监测参数。
3. YL‑69 土壤湿度传感器：环境感知硬件，负责采集土壤湿度数据。选型理由为检测电路成熟，输出信号便于单片机读取，满足土壤湿度检测需求。使用场景：采集种植环境土壤湿度信息。
4. DHT11 温湿度传感器：环境感知硬件，用于采集环境空气温度与空气湿度。选型理由为接线简单，数字信号输出，成本低，满足本课题精度要求。使用场景：采集温室内部空气温湿度环境数据。
5. GL5506 光敏传感器：环境感知硬件，完成环境光照强度检测。选型理由为光敏电阻响应速度快，电路简单，适合光照环境采集。使用场景：采集现场光照强度参数。
6. SGP30 二氧化碳传感器：环境感知硬件，采集环境二氧化碳浓度数值。选型理由为数字输出，检测稳定，适配嵌入式单片机系统。使用场景：采集温室内部二氧化碳浓度。
7. 独立按键模块：人机交互硬件，一共 4 个按键，实现模式切换、设备选择、设备启停、阈值增减操作。选型理由为独立按键响应可靠，逻辑简单，适合本系统本地交互需求。使用场景：完成系统模式切换、参数修改、设备手动控制。
8. 继电器模块：执行硬件，包含多路继电器，分别控制风扇降温、加湿片加湿、水泵浇水、补光灯光设备。选型理由为可以实现小信号控制大功率外设，隔离效果好。使用场景：根据系统逻辑启停各类种植辅助设备。
9. 蜂鸣器模块：报警执行硬件，二氧化碳浓度超标时完成声光报警提示。选型理由为驱动简单，报警提示效果直观。使用场景：实现环境异常状态报警提醒。
10. 计算机设备：开发硬件环境，用于程序代码编写、编译、下载调试。选型理由为 STM32 单片机程序开发必备开发环境。使用场景：完成系统固件开发、程序烧录调试。

核心功能

基础功能

1. 单片机数据处理功能

   功能实现效果：STM32F103C8T6 单片机接收全部传感器采集信号，完成数据解析、数值换算、逻辑判断。操作逻辑：循环读取传感器数据，对原始信号进行运算处理，为显示、控制逻辑提供有效数据。用户使用场景：系统后台自动运行，无需人为干预。核心作用：承担系统全部数据运算与逻辑调度，实现目标：保障各个模块数据流转正常。

2. OLED 实时数据显示功能

   功能实现效果：OLED 屏幕实时刷新展示空气温湿度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度采集数据。操作逻辑：单片机处理完成传感器数据后，周期性刷新屏幕显示内容。用户使用场景：操作人员现场直接查看各项环境指标。核心作用：实现监测数据本地可视化，实现目标：直观展示环境实时状态。

核心功能

3. 多类环境参数采集功能

   功能实现效果：YL‑69 采集土壤湿度，DHT11 采集空气温湿度，GL5506 采集光照强度，SGP30 采集二氧化碳浓度。操作逻辑：单片机周期性读取各传感器输出信号，完成环境信息采集。用户使用场景：系统持续采集温室现场环境信息。核心作用：为后续控制逻辑提供原始环境数据，实现目标：完整采集课题要求全部环境参数。

4. 系统模式切换功能

   功能实现效果：通过第一个按键完成自动模式、手动模式、阈值设置模式之间循环切换。操作逻辑：按下按键切换系统工作模式，系统切换对应业务处理逻辑。用户使用场景：操作人员根据实际场景选择对应的工作模式。核心作用：区分三种工作业务流程，实现目标：满足自动运行、手动调试、参数配置三类使用需求。

5. 手动模式设备操控功能

   功能实现效果：手动模式下，第二个按键切换选中受控设备，第三个按键实现选中设备开启与关闭，受控对象包含降温风扇、加湿片、报警蜂鸣器、补光灯光、浇水水泵。操作逻辑：按键切换设备选中状态，再按下启停按键完成对应设备开关。用户使用场景：调试阶段或者特殊工况下人为直接管控设备。核心作用：提供人工干预手段，实现目标：支持人为手动控制各类执行设备。

6. 阈值参数设置功能

   功能实现效果：阈值设置模式下，第二个按键切换待修改阈值项目，第三个按键实现阈值数值增加，第四个按键实现阈值数值减小。操作逻辑：切换参数项后，通过加减按键修改各项环境阈值并保存，作为自动模式判断标准。用户使用场景：操作人员根据作物生长需求调整各项环境控制阈值。核心作用：自定义环境控制条件，实现目标：适配不同作物的环境管控要求。

7. 自动模式设备联动控制功能

   功能实现效果：系统读取环境数据与设定阈值对比，自动驱动外设工作。温度高于阈值开启风扇降温，低于阈值关闭风扇；空气湿度过低开启加湿片，过高关闭加湿片；土壤湿度过低启动水泵浇水，过高关闭水泵；光照低于阈值开启补光灯光，高于阈值关闭补光；二氧化碳浓度高于阈值启动蜂鸣器报警，低于阈值关闭报警。操作逻辑：系统循环比对实时采集数据和保存阈值，自动输出控制信号控制继电器与蜂鸣器。用户使用场景：系统全自动运行，无需人工干预完成环境调控。核心作用：实现种植环境智能化自动管控，实现目标：维持环境处于预设适宜区间。

辅助功能

8. 超限报警提示功能

   功能实现效果：当二氧化碳浓度超过设定阈值，蜂鸣器工作发出报警提示，浓度回落则关闭报警。操作逻辑：自动模式实时比对二氧化碳参数，超限触发蜂鸣器。用户使用场景：温室环境二氧化碳超标，及时提醒现场人员。核心作用：完成异常环境状态提醒，实现目标：及时反馈环境危险状态。

技术路线

1. C 语言：系统固件开发编程语言，在 Keil MDK 环境下编写单片机业务逻辑代码，完成传感器数据读取、按键处理、显示逻辑、继电器驱动、阈值判断控制程序编写，是本系统的核心开发语言。
2. Keil MDK‑ARM：STM32 单片机程序开发工具，用于代码编辑、编译，生成可烧录固件，支持程序调试，定位代码逻辑问题，为本课题嵌入式程序开发提供开发调试环境。
3. STM32CubeMX：辅助配置工具，完成单片机 GPIO、外设引脚初始化配置，生成基础工程框架代码，简化底层硬件初始化开发工作，降低底层开发工作量。
4. ST‑Link 下载器配套软件：程序烧录工具，将编译完成的固件程序下载烧录至 STM32F103C8T6 单片机，支持在线调试，用于程序下载与硬件调试。
5. OLED、DHT11、SGP30 等传感器驱动库：现成底层驱动代码，完成各类传感器通信读取逻辑，减少底层通信开发工作量，保障传感器数据正常读取。
6. 万用表、杜邦线、面包板：硬件搭建与测试工具，用于硬件电路接线搭建，硬件连通性检测，排查硬件接线故障，完成实物硬件平台搭建与硬件测试。
7. 逻辑分析工具：辅助调试工具，用于辅助排查传感器通信、按键信号等硬件交互问题，辅助系统整体功能调试验证。
8. Visio 绘图软件：辅助设计软件，绘制硬件总体架构框图，完成毕业设计文档的原理图、流程图绘制，用于毕业设计文档撰写。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。

项目案例

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