基于 STM32 的智慧农业大棚系统设计

流程图

五、硬件 PCB 展示

六、软件程序设计

#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "iwdg.h"
#include "adcx.h"
#include "ldr.h"
#include "oled.h"
#include "dht11.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "tim2.h"
#include "tim3.h"
#include "usart3.h"
#include "usart.h"
#include "yl_69.h"
#include "motor.h"
#include "sensormodules.h"
#include "gizwits_product.h"
#include "flash.h"
#define KEY_1 1
#define KEY_2 2
#define KEY_3 3
#define KEY_4 4
#define FLASH_START_ADDR 0x0801f000 //写入的起始地址
SensorModules sensorData; //声明传感器数据结构体变量
SensorThresholdValue Sensorthreshold; //声明传感器阈值结构体变量
uint8_t menu = 1; //显示菜单变量
uint8_t OLED_Clear_Flag; //阈值设置界面的清屏标志位
uint8_t mode = 0; //系统模式
enum { display_page1 = 1, display_page2, settingsPage }MenuPages;
/**
 * @brief 显示菜单 1 的固定内容
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void OLED_Menu1(void) {
    //显示系统名
    OLED_ShowChinese(1, 1, 0);
    OLED_ShowChinese(1, 2, 1);
    OLED_ShowChinese(1, 3, 2);
    OLED_ShowChinese(1, 4, 3);
    OLED_ShowChinese(1, 5, 4);
    OLED_ShowChinese(1, 6, 5);
    OLED_ShowChinese(1, 7, 6);
    OLED_ShowChinese(1, 8, 7);
    //显示'系统模式：'
    OLED_ShowChinese(2, 1, 6);
    OLED_ShowChinese(2, 2, 7);
    OLED_ShowChinese(2, 3, 19);
    OLED_ShowChinese(2, 4, 20);
    OLED_ShowChar(2, 9, ':');
    //显示'光照强度： Lux'
    OLED_ShowChinese(3, 1, 15);
    OLED_ShowChinese(3, 2, 16);
    OLED_ShowChinese(3, 3, 28);
    OLED_ShowChinese(3, 4, 29);
    OLED_ShowChar(3, 9, ':');
    OLED_ShowString(3, 14, "Lux");
    //显示'二氧化碳： '
    OLED_ShowChinese(4, 1, 24);
    OLED_ShowChinese(4, 2, 25);
    OLED_ShowChinese(4, 3, 26);
    OLED_ShowChinese(4, 4, 27);
    OLED_ShowChar(4, 9, ':');
    OLED_ShowString(4, 14, "ppm");
}
/**
 * @brief 显示菜单 2 的固定内容
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void OLED_Menu2(void) {
    //显示'环境温度： C'
    OLED_ShowChinese(1, 1, 13);
    OLED_ShowChinese(1, 2, 14);
    OLED_ShowChinese(1, 3, 8);
    OLED_ShowChinese(1, 4, 9);
    OLED_ShowChar(1, 9, ':');
    OLED_ShowChar(1, 12, 'C');
    //显示'环境湿度： %'
    OLED_ShowChinese(2, 1, 13);
    OLED_ShowChinese(2, 2, 14);
    OLED_ShowChinese(2, 3, 10);
    OLED_ShowChinese(2, 4, 9);
    OLED_ShowChar(2, 9, ':');
    OLED_ShowChar(2, 12, '%');
    //显示'土壤温度： C'
    OLED_ShowChinese(3, 1, 11);
    OLED_ShowChinese(3, 2, 12);
    OLED_ShowChinese(3, 3, 8);
    OLED_ShowChinese(3, 4, 9);
    OLED_ShowChar(3, 9, ':');
    OLED_ShowChar(3, 12, 'C');
    //显示'土壤湿度： %'
    OLED_ShowChinese(4, 1, 11);
    OLED_ShowChinese(4, 2, 12);
    OLED_ShowChinese(4, 3, 10);
    OLED_ShowChinese(4, 4, 9);
    OLED_ShowChar(4, 9, ':');
    OLED_ShowChar(4, 12, '%');
}
/**
 * @brief 显示菜单 1 的传感器数据
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void SensorDataDisplay1(void) {
    //显示系统状态数据
    if (!mode) {
        OLED_ShowChinese(2, 6, 21);
        OLED_ShowChinese(2, 7, 22);
    } else {
        OLED_ShowChinese(2, 6, 23);
        OLED_ShowChinese(2, 7, 22);
    }
    //显示光照强度数据
    OLED_ShowNum(3, 10, sensorData.lux, 4);
    //显示 CO2 浓度数据
    OLED_ShowNum(4, 10, sensorData.CO2, 4);
}
/**
 * @brief 显示菜单 2 的传感器数据
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void SensorDataDisplay2(void) {
    //显示环境温度数据
    OLED_ShowNum(1, 10, sensorData.temp, 2);
    //显示环境湿度数据
    OLED_ShowNum(2, 10, sensorData.humi, 2);
    //显示土壤温度数据
    OLED_ShowNum(3, 10, sensorData.soilTemp, 2);
    //显示土壤湿度数据
    OLED_ShowNum(4, 10, sensorData.soilHumi, 2);
}
/**
 * @brief 显示阈值设置界面 1 的固定内容
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void OLED_settingsPage1(void) {
    //显示'环境温度：'
    OLED_ShowChinese(1, 2, 13);
    OLED_ShowChinese(1, 3, 14);
    OLED_ShowChinese(1, 4, 8);
    OLED_ShowChinese(1, 5, 9);
    OLED_ShowChar(1, 11, ':');
    //显示'环境湿度：'
    OLED_ShowChinese(2, 2, 13);
    OLED_ShowChinese(2, 3, 14);
    OLED_ShowChinese(2, 4, 10);
    OLED_ShowChinese(2, 5, 9);
    OLED_ShowChar(2, 11, ':');
    //显示'土壤温度：'
    OLED_ShowChinese(3, 2, 11);
    OLED_ShowChinese(3, 3, 12);
    OLED_ShowChinese(3, 4, 8);
    OLED_ShowChinese(3, 5, 9);
    OLED_ShowChar(3, 11, ':');
    //显示'土壤湿度：'
    OLED_ShowChinese(4, 2, 11);
    OLED_ShowChinese(4, 3, 12);
    OLED_ShowChinese(4, 4, 10);
    OLED_ShowChinese(4, 5, 9);
    OLED_ShowChar(4, 11, ':');
}
/**
 * @brief 显示阈值设置界面 2 的固定内容
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void OLED_settingsPage2(void) {
    //显示'光照强度：'
    OLED_ShowChinese(1, 2, 15);
    OLED_ShowChinese(1, 3, 16);
    OLED_ShowChinese(1, 4, 28);
    OLED_ShowChinese(1, 5, 29);
    OLED_ShowChar(1, 11, ':');
    //显示'二氧化碳：'
    OLED_ShowChinese(2, 2, 24);
    OLED_ShowChinese(2, 3, 25);
    OLED_ShowChinese(2, 4, 26);
    OLED_ShowChinese(2, 5, 27);
    OLED_ShowChar(2, 11, ':');
}
/**
 * @brief 显示阈值界面 1 的传感器数据
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void settingsThresholdDisplay1(void) {
    //显示环境温度阈值数据
    OLED_ShowNum(1, 13, Sensorthreshold.tempValue, 2);
    //显示环境湿度阈值数据
    OLED_ShowNum(2, 13, Sensorthreshold.humiValue, 2);
    //显示土壤温度阈值数据
    OLED_ShowNum(3, 13, Sensorthreshold.soilTempValue, 2);
    //显示土壤湿度阈值数据
    OLED_ShowNum(4, 13, Sensorthreshold.soilHumiValue, 2);
}
/**
 * @brief 显示阈值界面 2 的传感器数据
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void settingsThresholdDisplay2(void) {
    //显示光照强度阈值数据
    OLED_ShowNum(1, 13, Sensorthreshold.luxValue, 4);
    //显示 CO2 浓度阈值数据
    OLED_ShowNum(2, 13, Sensorthreshold.CO2Value, 4);
}
/**
 * @brief 显示阈值界面的选择符号
 * @param num 为显示的位置
 * @retval 无
 */
void OLED_Option(uint8_t num) {
    switch(num) {
        case 1: OLED_ShowChar(1,1,'>'); OLED_ShowChar(2,1,' '); OLED_ShowChar(3,1,' '); OLED_ShowChar(4,1,' '); break;
        case 2: OLED_ShowChar(1,1,' '); OLED_ShowChar(2,1,'>'); OLED_ShowChar(3,1,' '); OLED_ShowChar(4,1,' '); break;
        case 3: OLED_ShowChar(1,1,' '); OLED_ShowChar(2,1,' '); OLED_ShowChar(3,1,'>'); OLED_ShowChar(4,1,' '); break;
        case 4: OLED_ShowChar(1,1,' '); OLED_ShowChar(2,1,' '); OLED_ShowChar(3,1,' '); OLED_ShowChar(4,1,'>'); break;
        case 5: OLED_ShowChar(1,1,'>'); OLED_ShowChar(2,1,' '); OLED_ShowChar(3,1,' '); OLED_ShowChar(4,1,' '); break;
        case 6: OLED_ShowChar(1,1,' '); OLED_ShowChar(2,1,'>'); OLED_ShowChar(3,1,' '); OLED_ShowChar(4,1,' '); break;
        default: break;
    }
}
/**
 * @brief 根据标志位控制步进电机的运行
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void MotorOperation(void) {
    if (motorFlag == 1) {
        MOTOR_Direction_Angle(1, 0, 90, 1);
        MOTOR_STOP();
        motorFlag = 0;
    } else if (motorFlag == 2) {
        MOTOR_Direction_Angle(0, 0, 90, 1);
        MOTOR_STOP();
        motorFlag = 0;
    }
}
/**
 * @brief 记录阈值界面下按 KEY1 的次数
 * @param 无
 * @retval 返回次数
 */
uint8_t SetSelection(void) {
    static uint8_t count = 1;
    if(KeyNum == KEY_1) {
        KeyNum = 0;
        count++;
        if (count == 5) { OLED_Clear(); }
        else if (count > 6) { OLED_Clear(); count = 1; }
    }
    return count;
}
/**
 * @brief 对阈值界面的传感器阈值进行修改
 * @param num 为当前用户需要更改的传感器阈值位置
 * @retval 无
 */
void ThresholdModification(uint8_t num) {
    switch (num) {
        case 1:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.tempValue++; if (Sensorthreshold.tempValue > 99) { Sensorthreshold.tempValue = 1; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.tempValue--; if (Sensorthreshold.tempValue < 1) { Sensorthreshold.tempValue = 99; } }
            break;
        case 2:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.humiValue++; if (Sensorthreshold.humiValue > 99) { Sensorthreshold.humiValue = 1; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.humiValue--; if (Sensorthreshold.humiValue < 1) { Sensorthreshold.humiValue = 99; } }
            break;
        case 3:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.soilTempValue++; if (Sensorthreshold.soilTempValue > 99) { Sensorthreshold.soilTempValue = 1; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.soilTempValue--; if (Sensorthreshold.soilTempValue < 1) { Sensorthreshold.soilTempValue = 99; } }
            break;
        case 4:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.soilHumiValue++; if (Sensorthreshold.soilHumiValue > 99) { Sensorthreshold.soilHumiValue = 1; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.soilHumiValue--; if (Sensorthreshold.soilHumiValue < 1) { Sensorthreshold.soilHumiValue = 99; } }
            break;
        case 5:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.luxValue += 10; if (Sensorthreshold.luxValue > 2000) { Sensorthreshold.luxValue = 0; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.luxValue -= 10; if (Sensorthreshold.luxValue > 2000) { Sensorthreshold.luxValue = 2000; } }
            break;
        case 6:
            if (KeyNum == 3) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.CO2Value += 10; if (Sensorthreshold.CO2Value > 2000) { Sensorthreshold.CO2Value = 0; } }
            else if (KeyNum == 4) { KeyNum = 0; Sensorthreshold.CO2Value -= 10; if (Sensorthreshold.CO2Value > 2000) { Sensorthreshold.CO2Value = 2000; } }
            break;
        default: break;
    }
}
/**
 * @brief 获取二氧化碳数据
 * @param *data 为数据传参
 * @retval 无
 */
void CO2GetData(uint16_t *data) {
    if (Usart3_RxFlag == 1) {
        Usart3_RxFlag = 0;
        *data = Usart3_RxPacket[1] * 256 + Usart3_RxPacket[2];
    }
}
/**
 * @brief 传感器数据扫描
 * @param 无
 * @retval 无
 */
void SensorScan(void) {
    DHT11_Read_Data(&sensorData.humi, &sensorData.temp);
    YL69_PercentageData(&sensorData.soilHumi);
    LDR_LuxData(&sensorData.lux);
    CO2GetData(&sensorData.CO2);
    DS18B20_Read_Temp(&sensorData.soilTemp);
}
int main(void) {
    ADCX_Init();
    Timer2_Init(9,14398);
    Uart2_Init(9600);
    Uart1_Init(115200);
    Uart3_Init();
    IWDG_Init(); //初始化看门狗
    LDR_Init();
    YL69_Init();
    OLED_Init();
    DHT11_Init();
    LED_Init();
    Buzzer_Init();
    Relay_Init();
    MOTOR_Init();
    Key_Init();
    Sensorthreshold.CO2Value = FLASH_R(FLASH_START_ADDR); //从指定页的地址读 FLASH
    Sensorthreshold.luxValue = FLASH_R(FLASH_START_ADDR+2); //从指定页的地址读 FLASH
    Sensorthreshold.tempValue = FLASH_R(FLASH_START_ADDR+4); //从指定页的地址读 FLASH
    Sensorthreshold.humiValue = FLASH_R(FLASH_START_ADDR+6); //从指定页的地址读 FLASH
    Sensorthreshold.soilTempValue = FLASH_R(FLASH_START_ADDR+8); //从指定页的地址读 FLASH
    Sensorthreshold.soilHumiValue = FLASH_R(FLASH_START_ADDR+10); //从指定页的地址读 FLASH
    GENERAL_TIM_Init();
    userInit(); //完成机智云初始赋值
    gizwitsInit(); //开辟一个环形缓冲区
    while (1) {
        IWDG_ReloadCounter(); //重新加载计数值 喂狗
        SensorScan(); //获取传感器数据
        switch (menu) {
            case display_page1:
                SensorDataDisplay1(); //显示传感器 1 数据
                OLED_Menu1(); //显示主页面 1 固定信息
                if (KeyNum == KEY_2) //是否按下按键 2
                {
                    KeyNum = 0;
                    OLED_Clear(); //清屏
                    menu = display_page2; //menu = 主页面 2
                }
                MotorOperation();
                break;
            case display_page2:
                SensorDataDisplay2(); //显示传感器 2 数据
                OLED_Menu2(); //显示主页面 2 固定信息
                if (KeyNum == KEY_2) //是否按下按键 2
                {
                    KeyNum = 0;
                    OLED_Clear(); //清屏
                    menu = display_page1; //menu = 主页面 1
                }
                MotorOperation();
                break;
            case settingsPage:
                //从主页面跳转至设置页面时进行一次清屏
                if (OLED_Clear_Flag) {
                    OLED_Clear_Flag = 0; //清除清屏标志位
                    OLED_Clear(); //清屏
                }
                ThresholdModification(SetSelection()); //调节传感器阈值
                OLED_Option(SetSelection()); //获取按键次数，从而判断'>'显示位置
                //按键次数小于等于 4 时，显示设置页面 1
                if (SetSelection() <= 4) {
                    settingsThresholdDisplay1(); //显示传感器阈值 1 数据
                    OLED_settingsPage1(); //显示阈值设置界面 1 固定信息
                } else //否则显示设置页面 2
                {
                    settingsThresholdDisplay2(); //显示传感器阈值 2 数据
                    OLED_settingsPage2(); //显示阈值设置界面 2 固定信息
                }
                if (KeyNum == KEY_2) //判断用户是否按下退出按键
                {
                    KeyNum = 0;
                    OLED_Clear(); //清屏
                    menu = display_page1; //回到主页面 1
                    //存储修改的传感器阈值至 flash 内
                    FLASH_W(FLASH_START_ADDR, Sensorthreshold.CO2Value, Sensorthreshold.luxValue, Sensorthreshold.tempValue, Sensorthreshold.humiValue, Sensorthreshold.soilTempValue, Sensorthreshold.soilHumiValue);
                }
                break;
            default: break;
        }
        userHandle(); //更新机智云数据点变量存储的值
        gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint); //数据上传至机智云
    }
}