摘要：隨著科學技術的發展，基于物聯網技術的開發和創新設計也越來越多，更多智能系統應用到了生活、學習中。本設計是以校園綠化建設中的綠植灌溉為基本所提出的，其最大的特點就是使水資源、人力資源利用率最大化。本設計以STM32F407單片機為主控，選取YL-69土壤濕度傳感器、DS18B20溫度傳感器、ESP8266物聯網WIFI模塊、水泵、電磁閥等器件基于物聯網技術完成設計。在該系統中感知層的土壤濕度傳感器與溫度傳感器將實時數據傳輸到STM32單片機中進行處理計算，并經過傳輸層的物聯網WIFI模塊將實時數據傳輸到移動端手機APP，同時STM32單片機同步控制應用層的水泵及需水區域電磁閥，實現對某一區域綠植的精確灌溉。經實驗測試，該系統各部分運行正常，可以完全實現系統設計的功能，并且運行穩定。

　　關鍵詞：STM32；物聯網技術；綠植灌溉；傳感器

　　0引言

　　隨著經濟、生活水平的提高，校園環境的建設也成為各個學校的校園建設重點。而各個學校的綠植覆蓋率也在逐漸增加，所以綠植的灌溉問題也日益凸顯[1-3]。傳統的綠植灌溉方式為人工灌溉或者以半自動的灌溉方式為主，而這樣的灌溉方式極大的浪費了水資源及人力資源。對于現階段對水資源的利用率，還有比較高的進步空間，利用物聯網技術結合綠植灌溉的實際情況可非常好的解決傳統灌溉所遇到的問題[4-8]。本論文的綠植灌溉系統設計運用了傳感器技術、單片機技術、物聯網WIFI技術以及其他技術來實現全自動智能綠植灌溉，同時也可以通過移動端手機APP來實時監測、控制綠植灌溉系統[9-11]。

　　1校園綠植灌溉系統總體設計概述

　　各區域DS18B20溫度傳感器與各區域YL-69土壤濕度傳感器采集相應區域的溫、濕度數據并將其發送到STM32F407單片機中，單片機通過該區域植物生長數據通過PID算法計算出該區域當前所需灌溉的水量及適宜的灌溉速度，并通過水泵驅動器控制水泵的抽取水量及抽水速度，同時控制電磁閥驅動器打開需灌溉區域的電磁閥。之后將當前的傳感器數據、水泵及電磁閥的運行狀態通過ESP8266物聯網WIFI模塊發送到移動端手機APP。該設計作品可通過手機APP發出灌溉指令，也可依托互聯網實時更新數據發出相應指令。

　　2校園綠植灌溉系統硬件設計

　　2.1感知層傳感器模塊設計

　　2.1.1YL-69土壤濕度傳感器設計

　　YL-69土壤濕度傳感器由不銹鋼探針和防水探頭構成，可以長期埋設于土壤或堤壩內使用，對表層和深層土壤水分進行定點監測和實時測量，與數據采集器配合使用。圖2為YL-69土壤濕度傳感器的應用原理圖。

　　2.1.2DS18B20溫度傳感器設計

　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統的熱敏電阻等其他測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據實際要求編程讀取溫度數據，可編程的分辨率為9~12位。圖3為DS18B20溫度傳感器的應用原理圖.

　　2.2傳輸層ESP8266物聯網WIFI模塊設計

　　ESP8266不僅可以發送數據到服務器端，還可以接受服務器發過來的信息。同時，ESP8266還有三種工作方式以配合不同的應用環境。STA模式：ESP8266WiFi模塊通過路由器連接互聯網，手機或電腦通過互聯網實現對設備的遠程控制。AP模式：ESP8266WiFi模塊模塊作為熱點，實現手機或電腦直接與模塊通信，實現局域網無線控制。STA+AP模式：兩種模式的共存模式，即可以通過互聯網控制可實現無縫切換，方便操作。

　　3校園綠植灌溉系統軟件設計

　　3.1STM32程序邏輯設計

　　圖7為STM32單片機程序的邏輯框圖.

　　3.2移動端手機APP

　　為了方便實時監測系統運行及綠植生長環境，設計簡易的移動端手機APP，同時還可以人為的對應用層設備進行直接控制，圖8為APP界面。

　　參考文獻

　　[1]張偉,宋梓源,王明茜基于STM32智能灌溉系統的設計與實現[J]計算機技術與發展,2020,38(9):205-209

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　　[3]李陽基于物聯網的智能花卉養護系統的研究[D]哈爾濱:黑龍江大學,2017

　　[4]殷留留,韓森,王芳,等基于L298N的直流電機調速系統的設計與應用[J]信息技術,2017(6):104-106

　　劉瑞楠，鄭來芳，郝鵬翔