一种基于STM32F103单片机的自动灌溉控制系统

本技术属于自动灌溉，具体涉及一种基于stm32f103单片机的自动灌溉控制系统。

背景技术：

1、生长植物的土壤需要保持一定的湿度，用人工控制土壤湿度既不准确，劳动量又大，不适合现代农业生产要求。

2、因此，需要一种具有检测土壤湿度功能还可以根据湿度对土壤进行灌溉的系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于stm32f103单片机的自动灌溉控制系统，本基于stm32f103单片机的自动灌溉控制系统实现远程且可视化检测土壤湿度状态，操作简便，还具有自动灌溉功能，实现科学高效灌溉。

2、为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

3、一种基于stm32f103单片机的自动灌溉控制系统，包括电源电路、单片机控制电路、计时电路、信号转换电路、土壤湿度检测模块、无线通信电路、继电器控制电路、状态显示电路和数据显示电路；

4、所述单片机控制电路、计时电路、信号转换电路、土壤湿度检测模块、无线通信电路、继电器控制电路、状态显示电路和数据显示电路均与电源电路连接，土壤湿度检测模块通过信号转换电路与单片机控制电路连接，单片机控制电路同时与计时电路、无线通信电路、继电器控制电路、状态显示电路和数据显示电路连接；

5、所述继电器控制电路用于与水泵电磁阀连接，从而控制水泵工作，实现自动灌溉。

6、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电源电路包括充电保护电路、升压电路和电压转换电路，充电保护电路的输入端与太阳能电池板连接，充电保护电路的输出端与锂电池的输入端连接，锂电池的输出端与升压电路连接，升压电路与电压转换电路连接，升压电路的输出端同时与继电器控制电路、信号转换电路和状态显示电路连接，电压转换电路同时与单片机控制电路、计时电路、信号转换电路、土壤湿度检测模块、无线通信电路和数据显示电路连接。

7、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述充电保护电路包括芯片cn3791，太阳能电池板的正极端同时与电阻r2的一端、电容c1的一端、芯片cn3791的引脚9、电阻r3的一端、电容c3的一端和场效应管m1的源极相连，太阳能电池板的负极端、电阻r6的一端、芯片cn3791的引脚2、电容c6的一端和锂电池的负极端均与地线相连，芯片cn3791的引脚1与电容c3的另一端相连，芯片cn3791的引脚3与发光二极管led2的阴极相连，芯片cn3791的引脚4与发光二极管led1的阴极相连，芯片cn3791的引脚5与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与电容c6的另一端相连，芯片cn3791的引脚6同时与电阻r2的另一端和电阻r6的另一端相连，芯片cn3791的引脚7同时与电阻r1的一端、电容c2的一端和锂电池的正极端相连，芯片cn3791的引脚8同时与电阻r1的另一端、二极管dz1的负极和dz2的负极相连，电阻r3的另一端同时与发光二极管led1的正极和发光二极管led2的正极相连，芯片cn3791的引脚10与场效应管m1的栅极相连，场效应管m1的漏极与二极管dz1的正极相连；

8、升压电路包括调节器xl6009；锂电池的正极端同时与电容e2的正极、电容c5的一端、调节器xl6009的引脚4和电感l1的正极相连，调节器xl6009的引脚3同时与电感l1的负极和二极管vd1的正极相连，调节器xl6009的引脚5同时与滑动变阻器rp1的一端和电阻r4的一端相连，二极管vd1的负极端同时与滑动变阻器rp1的另一端、电容c4的一端和电容e1的正极相连，调节器xl6009的引脚1、电容e1的负极、电容e2的负极、电容c4的另一端、电容c5的另一端和电阻r4的另一端均与地线相连，二极管vd1的负极端用于输出5v电压；

9、电压转换电路包括芯片ams1117-3.3v、电容c7、电容c8、电容c9和电容e3，芯片ams1117-3.3v的引脚1分别与电容c7的一端、电容c8的一端和升压电路的输出端连接，ams1117-3.3v芯片的引脚2同时与电容c9的一端和电容e3的正极连接，ams1117-3.3v芯片的引脚2用于输出3.3v电压，ams1117-3.3v芯片的引脚3、电容c7的另一端、电容c8的另一端、电容c9的另一端和电容e3的负极均连接地线。

10、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述单片机控制电路包括单片机stm32f103、复位电路、晶振电路、定位电路、保护电路和按键电路；

11、所述复位电路包括复位按钮rst、电容c19和电阻r21；

12、所述晶振电路包括晶振y1、晶振y2、电容c20、电容c21、电容c22、电容c23和电阻r26；

13、所述定位电路包括gps；

14、所述保护电路包括电阻r23、电阻r24、电阻r25、按钮k0和发光二极管led6；

15、所述按键电路包括按键s1-s4；

16、所述单片机stm32f103的vdd_1引脚、vdd_2引脚、vdd_3引脚、vbat引脚和vdda引脚均连接3.3v电压；所述单片机stm32f103的pc14引脚同时与晶振y1和电容c22相连，所述stm32f103单片机的pc15引脚同时与晶振y1的另一端和电容c21相连，所述stm32f103单片机的oscin引脚同时与电阻r26、晶振y2和电容c20相连，所述stm32f103单片机的oscout引脚与电阻r26的另一端、晶振y2的另一端和电容c23相连，电容c23、电容c20、电容c21、电容c22的另一端均与地线相连；所述单片机stm32f103的nrst引脚同时与电容c19、复位按钮rst和电阻r21相连，电容c19和复位按钮rst的另一端均连接地线，电阻r21的另一端连接3.3v电压；所述单片机stm32f103的vssa引脚、vss_1引脚、vss_2引脚和vss_3引脚均连接地线；所述单片机stm32f103的pb2引脚通过电阻r2连接地线，单片机stm32f103的boot0引脚通过电阻r24连接地线，单片机stm32f103的pa0-wkup引脚通过按钮k0连接地线，单片机stm32f103的pc13-anti_tamp引脚通过电阻r23和发光二极管led6连接3.3v电压；所述单片机stm32f103的pb10引脚与gps的gps_rx引脚相连，单片机stm32f103的pb11引脚与gps的gps_tx引脚相连，单片机stm32f103的pb12引脚与gps的pps引脚相连，gps的gnd引脚连接地线，gps的vcc引脚连接5v电压；所述单片机stm32f103的pa5引脚与按键s1相连，单片机stm32f103的pa6引脚与按键s2相连，单片机stm32f103的pa7引脚与按键s3相连，单片机stm32f103的pb0引脚与按键s4相连，按键s1-按键s4的另一端均与单片机stm32f103的pb1引脚相连。

17、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述土壤湿度检测模块采用土壤湿度传感器；所述信号转换电路包括芯片max13487、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电容c11、电容c12、电感l2、电感l3、二极管vd2、二极管vd3、二极管vd4、光耦ic1、光耦ic2、发光二极管led4和发光二极管led5；所述芯片max13487的引脚1与光耦ic1的引脚2相连，所述芯片max13487的引脚2和引脚3均与5v电压相连，所述芯片max13487的引脚4同时与光耦ic2的引脚4和电阻r19的一端相连，所述芯片max13487的引脚5与地线相连，所述芯片max13487的引脚6同时与电阻r20的一端、电阻r16的一端和电感l3的正极相连，所述芯片max13487的引脚7同时与电阻r16的另一端、电阻r14的一端、电容c11的一端、电容c12的一端和电感l2的正极相连，所述芯片max13487的引脚8与3.3v电压相连，所述电阻r20的另一端与3.3v电压相连，所述电阻r14、电容c11和电容c12的另一端均与地线相连，所述电感l2的负极分别与二极管vd3的负极、二极管vd2的负极和土壤湿度传感器的一端相连，所述电感l3的负极端与土壤湿度传感器的另一端相连，所述二极管vd2的正极与二极管vd4的负极相连，所述二极管vd3的正极和二极管vd4的正极均与地线相连，所述光耦ic1的引脚1通过电阻r13与3.3v电压相连，光耦ic1的引脚3与地线相连，光耦ic1的引脚4同时与电阻r12和电阻r15相连，电阻r12的另一端与3.3v电压相连，电阻r15的另一端与发光二极管led4的负极相连，所述光耦ic2的引脚1与电阻r18的一端相连，所述光耦ic2的引脚2和引脚3均与地线相连，电阻r19的另一端与3.3v电压相连，发光二极管led5的正极与单片机stm32f103的pa9引脚相连，发光二极管led4的正极与stm32f103单片机的pa10引脚相连；光耦ic1和光耦ic2均采用光耦6n137。

18、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述计时电路包括芯片ds1302和晶振y3，芯片ds1302的引脚1和3.3v电压连接，芯片ds1302的引脚2和晶振y3的一端连接，芯片ds1302的引脚3和晶振y3的另一端连接，芯片ds1302的引脚4和地线连接，芯片ds1302的引脚5和单片机stm32f103的pb4引脚连接，芯片ds1302的引脚6和单片机stm32f103的pa15引脚连接，芯片ds1302的引脚7和单片机stm32f103的pb3引脚连接，芯片ds1302的引脚8和3v直流电源的正极连接，3v直流电源的负极与地线相连。

19、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述数据显示电路包括oled显示屏，所述oled显示屏的引脚1与3.3v电压连接，oled显示屏的引脚2与单片机stm32f103的引脚pb7相连，oled显示屏的引脚3与单片机stm32f103的引脚pb6相连，oled显示屏的引脚4与地线相连。

20、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述状态显示电路包括芯片74hc573、芯片74hc138、芯片74hc161和发光二极管d8-d16；发光二极管d8-d16的负极均与地连接；芯片74hc573的引脚1和引脚10均与地线连接，芯片74hc573的引脚2与芯片74hc138的引脚7连接，芯片74hc573的引脚3与芯片74hc138的引脚9连接，芯片74hc573的引脚4与芯片74hc138的引脚10连接，芯片74hc573的引脚5与芯片74hc138的引脚11连接，芯片74hc573的引脚6与芯片74hc138的引脚12连接，芯片74hc573的引脚7与芯片74hc138的引脚13连接，芯片74hc573的引脚8与芯片74hc138的引脚14连接，芯片74hc573的引脚9与芯片74hc138的引脚15连接，芯片74hc573的引脚11和单片机stm32f103的pa13引脚连接，芯片74hc573的引脚12和发光二极管d16的正极连接，芯片74hc573的引脚13和发光二极管d15的正极连接，芯片74hc573的引脚14和发光二极管d13的正极连接，芯片74hc573的引脚15和发光二极管d12的正极连接，芯片74hc573的引脚16和发光二极管d11的正极连接，芯片74hc573的引脚17和发光二极管d10的正极连接，芯片74hc573的引脚18和发光二极管d9的正极连接，芯片74hc573的引脚19和发光二极管d8的正极连接，芯片74hc573的引脚20和5v电压连接，芯片74hc138的引脚1和芯片74hc161的引脚14连接，芯片74hc138的引脚2和芯片74hc161的引脚13连接，芯片74hc138的引脚3和芯片74hc161的引脚12连接，芯片74hc138的引脚4和引脚5均与地线连接，芯片74hc138的引脚6和5v电压连接，芯片74hc161的引脚3、引脚4、引脚5和引脚6均同时与电容c24的一端和地线连接，芯片74hc161的引脚1、引脚7和引脚10均同时与电容c24的另一端和5v电压连接，芯片74hc161的引脚2和单片机stm32f103的pc13引脚连接，芯片74hc161的引脚9与单片机stm32f103的pa14引脚连接。

21、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述继电器控制电路包括发光二极管d7、电阻r34、三极管q3、二极管d1和继电器k1，发光二极管d7的正极与单片机stm32f103的pa1引脚连接，发光二极管d7的负极与电阻r34的一端连接，电阻r34的另一端与三极管q3的基极连接，三极管q3的发射极连接地线，三极管q3的集电极同时与二极管d1的正极和继电器k1线圈的一端连接，二极管d1的负极和继电器k1线圈的另一端均连接5v电压，继电器k1公共端和常开端串联在水泵电磁阀的供电电路中。

22、作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述无线通信电路采用esp8266模块，所述esp8266模块包括芯片cp2102、芯片esp8266、usb接口、三极管q1、三极管q2、复位按钮sw2_rst、启停按钮sw3、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r17、电阻r22、电阻r27、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电阻r31、电阻r33、电容c10、电容c13、电容c14、电容c15、电容c16和发光二极管d2；芯片esp8266的rst引脚同时与电阻r8的一端、电容c10的一端、三极管q1的集电极相连，芯片esp8266的adctout引脚与电阻r27的一端相连，电阻r27的另一端与外部扩展接口adc ex和电阻r30的一端连接，电阻r30的另一端与地线连接，芯片esp8266的en引脚和电阻r9的一端连接，电阻r9的另一端同时与电阻r8的另一端、电阻r7的一端和3.3v电压连接，芯片esp8266的gpio16引脚同时与电阻r22和发光二极管d2的负极连接，发光二极管d2的正极和电阻r7的另一端连接，电阻r22的另一端同时与电阻r29的一端和复位按钮sw2_rst的一端连接，复位按钮sw2_rst的另一端、电阻r29的另一端和电容c10的一端均连接地线，芯片esp8266的gpio13引脚与单片机stm32f103的pa2引脚连接，芯片esp8266的vdd引脚和3.3v电压连接，芯片esp8266的gnd引脚和地线连接，芯片esp8266的gpio15引脚同时与电阻r28的一端和单片机stm32f103的pa3引脚连接，电阻r28的另一端和地线连接，芯片esp8266的gpio2引脚和电阻r17的一端连接，芯片esp8266的gpio0引脚同时与电阻r10的一端、三极管q2的集电极和电阻r11的一端连接，电阻r10的另一端和电阻r17的另一端均与3.3v电压连接，启停按钮sw3的一端和电阻r11的另一端连接，启停按钮sw3的另一端连接地线，芯片esp8266的gpio3引脚和电阻r32的一端连接，芯片esp8266的gpio1引脚和芯片cp2102的引脚25连接，芯片cp2102的引脚4和usb接口的引脚3连接，芯片cp2102的引脚5和usb接口的引脚2连接，芯片cp2102的引脚6和引脚7同时与电容c13的一端、电容c14的一端和3.3v电压连接，电容c13的另一端和电容c14的另一端均与地线连接，芯片cp1202的引脚8同时与电容c15的一端、电容c16的一端和3.3v电压连接，电容c15的另一端和电容c16的另一端均与地线连接，芯片cp2102的引脚24同时与电阻r33的一端和三极管q1的发射极连接，芯片cp2102的引脚28同时与电阻r31的一端和三极管q2的发射极连接，三极管q1的基极与电阻r31的另一端连接，三极管q2的基极和电阻r33的另一端连接，芯片cp2102的引脚29与地线连接；usb接口的引脚6、引脚7、引脚8和引脚9均与地线连接，usb接口的引脚1和usb电源连接，usb接口的引脚4与usb设备识别otg id连接，usb接口的引脚5和地线连接。

23、本实用新型的有益效果为：

24、本实用新型设计了一种自动灌溉控制系统，给用户带来极大的便利和保障。

25、本实用新型系统可以通过土壤湿度传感器实时检测土壤的湿度信息，并通过信号转换模块将土壤湿度信息发送给单片机控制电路分析处理并在数据显示电路上显示土壤湿度信息；当土壤湿度小于最小预设值时，单片机控制电路可以根据土壤湿度信息通过继电器控制电路控制水泵电磁阀工作，实现水泵自动灌溉功能，利用自动模式对土壤进行灌溉，当土壤湿度达到最大预设值时，继电器控制电路控制水泵电磁阀停止工作，水泵停止灌溉；实现科学高效灌溉；本实用新型系统可以采用无线通信技术实现对土壤湿度信息的远程传输与监测；单片机控制电路可以通过状态显示电路表示系统处于不同的工作状态下，当发光二极管d8-d16处于全部闪烁状态时，系统处于灌溉状态，即继电器控制电路控制水泵电磁阀工作，水泵灌溉；当发光二极管d8-d16处于全亮时，系统不处于灌溉状态，即继电器控制电路控制水泵电磁阀停止工作，水泵停止灌溉。本实用新型与移动终端可通过无线通信电路连接，实现远程可视化检测土壤状态，操作简便。本实用新型系统各个部件的研究成本低、稳定可靠、实用性强。