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第2章 总体方案设计

以农田节水灌溉系统为对象，采用合适的STM32硬件和软件系统，设计实现智能测温系统设计。
2.1 总体架构设计
智能测温系统由单片机、空气温湿度检测模块、按键输入模块、电源模块、继电器模块、土壤湿度传感器模块、OLCD液晶显示器等几部分组成 。土壤湿度检测模块检测土壤的湿度并把信息传给单片机，按键模块可以对土壤的湿度范围进行设置，显示模块使用的是液晶显示屏，可以将当前土壤湿度、空气温湿度范围显示出来，继电器模块用于加水。当湿度传感器检测到土壤湿度低于设定值，并且空气温度大于设定值时，单片机引脚输出控制继电器打开。电源模块由DC电源插座、自锁开关和外接USB电源组成，如下图2.1为系统总的原理架构。

图2.1 系统总体框图
2.4 显示模块
方案一：利用控制芯片CH455G驱动共阴极三位数码管作为显示部分电路。SCL 用于提供串行时钟，控制芯片CH455G 在其上升沿从 SDA 输入数据，在其下降沿从 SDA 输出数据。该驱动芯片具有4个数据寄存器，分别存储位选信号以及段选信号。方便高效的控制LED的显示。并且数码管价格便宜，坚固耐用，使用寿命长，可达6万到10万小时。数码管接口电路图如下图2.2所示。

图2.2 数码管显示电路

第3章 整体硬件电路设计

3.1 主控制器电路
本次系统的设计是以STM32F103C8T6作为核心控制器，这是意法半导体公司ST旗下的一款增强型的微控制器。具体的实物如图3.1所示。

图3.1 STM32_mini开发板实物图
在工作频率上，C8T6所使用的内核具有很优良的性能。使用外设的8MHZ精准晶振，经过倍频后能够达到72MHZ的工作频率，优良的运行速度能购极大的提高系统的运行性能。外部晶振如图3.2。

图3.2 系统时钟晶振
除此之外，微控制器集成了其他很多外设，有ADC/DAC转换器。在控制系统的设计中，使用传感器，除了少数的直接已经转换完成能够字接读取的数字型传感器，绝大多数传统传感器都是输出模拟量，需要接AD转换模块。有4个通用的定时器，可以用来提供有关计数定时、输出PWM波、捕获输入等功能。有两个IIC和三个SPI接口，可以用来提供通信接口，这是扩展外设例如链接显示屏、读取传感器、读写FLASH存储芯片等都要用到这些通信接口。该芯片引脚具体如图3.3所示。

图3.3 STM32RCT6引脚图

第4章 软件设计

4.1 软件设计支持
软件的设计采用c语言软件开发系统Keil5，这是美国Keil Software公司出品的嵌入式集成开发环境。该软件具有很多优点：简单的windows界面方便学习和使用，这对于我们这些初学者来是一项很实在的好处，能够很快的上手；使用debug调试功能能够很简单的发现定位程序错误等，在调试过程中你甚至可以停在程序的任意一处，这可以很快的的定位错误，是一项便捷的功能；在中国80%以上的软硬件工程师使用Keil 系列软件，这是被大多数人接受的好产品。
在使用Keil设计时，只需要建立一个新工程，将所需要的初始化配置文件main.c， stm32f10x_it.c，system_stm32f10x.c和startup_stm32f10x_md.s，以及相应的.h文件添加。
然后选择相应的芯片型号，如图4.1所示选择芯片STM32C8。

图4.1 keil选择芯片
使用C语言编写程序，必须添加C语言标准库（Use MicroLIB），这是编写C语言所必须的支持库，它包含了几乎现在所有的标准头文件和一些基本的I/O操作函数。他是C语言的重要构成。如图4.2所示，选择选择C语言标准库。

图4.2 keil选择C语言标准库

4.2 主程序设计
在本次设计中我使用了时间片轮转的设计思想，设计了一个多任务并行的控制系统。这一设计思想的具体实现是在一个时间片内设置多个时间点，在每一个时间点执行相应的任务，由于控制器极高的运行频率，一次任务并不会对其他的任务造成影响，也就造成了多任务并行的现相。
以下将介绍main函数中的各个任务：
下图4.3所示的是检测控制任务，顾名思义该任务的作用是检测环境参数和控制继电器。该任务调用Soil_read和Read_DHT11函数检测环境参数后与湿度设定值setnum和温度设定值settem相互比较，满足湿度低且温度符合后打开水泵进行灌溉。我将LED0作为水泵的开关指示灯，水泵打开时LED0亮。

图4.3 主程序设计流程图

第5章 系统调试与结果

5.1 各个模块的调试结果显示
5.1.1 OLED屏幕的调试结果显示
本设计显示的主界面为数据采集信息，包括空气温度，空气湿度，土壤湿度和光照强度，分别通过相应的传感模块读取进行实时显示，如图5.1所示。

图5.1 OLED屏幕调试主界面
5.1.2 温湿度模块调试
空气温湿度数据通过DHT11温湿度模块实时采集，并在主界面进行显示，通过手指触摸等其他改变传感器周围温湿度的方法进行调试测试，可以观察到主界面数据进行实时变化，如图5.2所示。

图5.2 温湿度模块及显示
温湿度数据的变化会触发相应的控制效果，当空气温度小于低点报警值时，风机指示灯红灯亮，表示风机不启动，当空气温度在低点报警值与高点报警值之间时，中间绿灯亮，表示风机开启低速档，当温度值大于高点报警值时，两个绿灯亮，表示风机开启高速档。
当湿度大于湿度高点报警值时，启动继电器1，可控制加热片去湿，当湿度小于低点报警值时，启动继电器2，可控制水泵加湿。

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