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编号：

T2842410M

设计简介：

本设计是基于单片机的光伏牛羊智能控制系统设计，主要实现以下功能：

1、光伏发电模块，利用太阳能电池板给锂电池储能，给整个系统供电；
2、温湿度检测控制模块，包含着温湿度信号检测超过阈值打开排气扇，温湿度达到合适温度后排气扇停止工作；
3、自动灭虫喂食控制模块，通过红外检测触发光伏灭虫灯杀灭蚊虫；
4、通过红外测温检测，当体温异常超过40°的时候发出警告（蜂鸣报警器）并发出提醒信息（在移动端）；
5、远程移动终端，移动端可以时时检测反应情况（水位高低和食料的余量）和设定投喂时间、投喂的量，或者直接手动在移动端点击喂食

电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、红外传感器（TCRT5000）、非接触式测温（MLX90614ESF）、舵机（SG90）GPS传感器（NEO-7M）
短信模块（ML307R）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：继电器，MOS管
人机交互：独立按键
移动端：短信模块（ML307R）

标签：STM32、OLED12864、DHT11、MQ-3、TCRT5000、MLX90614ESF、SG90、NEO-7M

题目扩展：基于单片机的智能畜牧养殖设计、基于STM32的饲养环境监测的设计、基于单片机的智能养殖设计

基于 STM32 的光伏牛羊智能控制系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 温湿度传感器模块：监测牛羊养殖环境的温湿度数据
2. 非接触温度传感器模块：获取牛羊体表或养殖区域特定位置的温度值
3. 时钟模块：获取实时时间，为定时投喂等功能提供时间基准
4. 水位传感器模块：检测饮水装置的水位，确保供水充足
5. 红外检测模块：通过红外测温方式辅助监测环境或牛羊相关温度信息
6. 独立按键模块：用于切换系统界面、设置温湿度、水位等参数阈值
7. 太阳能板模块：采集太阳能，为系统提供清洁能源
8. 锂电池模块：存储太阳能转化的电能，实现系统持续供电
9. 电源电路：为整个光伏牛羊智能控制系统稳定供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：实时显示环境温湿度、温度、水位等参数数据，以及定时投喂情况和参数阈值设置界面
2. 继电器控制模块（两个）：分别控制通风设备（调节环境通风）和灭虫设备（保障养殖环境）的运行
3. MOS 管控制模块：控制加热装置工作，调节养殖环境温度
4. 舵机模块：模拟喂食和喂水装置的开关动作，实现定时定量投喂
5. 蜂鸣器报警模块：当监测参数超过设定阈值时，触发蜂鸣器报警提醒
6. WIFI 模块：将监测数据上传至云平台，通过手机 APP 实现数据查看、报警提示及设备远程控制功能

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含 STM32F103C8T6 单片机、温湿度传感器（DHT11）、显示模块（OLED）、通信模块（ESP8266）、各类传感器（如 TCRT5000）、舵机、MOS 管控制电路及电源电路等部件。焊接流程为备好工具与元件，清洁电路板，涂助焊剂，用烙铁依次焊接单片机、传感器、模块等器件，确保焊点牢固、无虚焊。注意事项有焊接温度与时间适中，防止烫坏元件；引脚对齐焊盘，避免短路；焊接后清理焊渣，检查焊点质量，同时做好静电防护，防止静电损坏敏感元件，保障硬件性能稳定。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 显示功能测试

设计包含多用途交互界面：界面 0 承担核心信息汇总与配网功能，可呈现牛羊体温、环境温湿度、饮水水位数据，同步展示系统工作模式，也能切换显示配网二维码，用于初次联网配置；界面 1-7 为时间配置序列，依次对应年、月、日、时、分、秒、星期的设置，实现系统时间校准；界面 8、9、10 聚焦环境与健康阈值设定，分别用于调整温度、湿度、牛羊体温的预警临界值；界面 11、12 专门处理定时投喂的时间参数，对应小时与分钟的设定；界面 13 则用于配置单次投喂量，通过不同界面分工，覆盖系统状态查看、基础参数配置、智能控制阈值设定等全流程操作需求。显示功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

5.3 相关参数设置测试

根据键值执行对应交互逻辑：键值为 1 时，触发界面切换；键值为 2 时，在界面 1-7 实现年 / 月 / 日 / 时 / 分 / 秒 / 星期 + 1，于界面 8 增加心率阈值，界面 9 提升血压最小值，界面 10 调高温度最大值，界面 11、12 分别增加定时小时、分钟，界面 13 提高水位阈值；键值为 3 时，界面 0 切换数值，界面 1-7 执行时间参数 - 1，界面 8-13 对应阈值、定时参数递减；键值为 4 时，切换工作模式；键值为 5 时，进入配网流程，以此覆盖界面切换、参数增减、模式切换及配网等功能。阈值设置功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 阈值设置功能测试图

5.4 手机控制测试

系统借助 ESP8266 WiFi 模块，将采集的牛羊体温、环境温湿度、水位等数据，实时上传至手机小程序。用户通过手机，可远程查看各项数据。同时，能对养殖设备进行控制，比如远程触发喂食动作、切换自动 / 手动工作模式、调整单次投喂量，还可设定定时喂食任务，让养殖管理突破空间限制，随时随地实现智能化操控，提升养殖效率与便利性。手机控制测试如下图 5-4 所示。

图 5-4 手机控制测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。

该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。

此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 5-1 所示：

图 5-1 软件界面图

6.2 自动模式下功能测试

在自动模式下，系统会实时监测温湿度、水位等数据。若温湿度超过设定阈值，就启动通风来调节环境；当水位低于阈值时，蜂鸣器报警并控制加水，而水位高于阈值且温度大于最大值时，蜂鸣器也会报警；此外，系统还能在到达预设喂食时间时，自动执行喂食操作。自动模式下功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 自动模式下功能测试图

6.3 相关参数设置测试

键值为 2 时，在界面 8 增加心率阈值，界面 9 提升血压最小值，界面 10 调高温度最大值，界面 13 提高水位阈值；键值为 3 时，在界面 8-13 对应阈值递减，以此实现各项阈值的设置调节。阈值设置功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 阈值设置功能测试图

设计说明书部分资料如下