1、開發(fā)環(huán)境

keil5，STM32CubeMX、Altium Designer

2、硬件清單

單片機：STM32F051K8Ux

土壤濕度傳感器：TL - 69

溫度傳感器：DS18B20（數(shù)字傳感器直接輸出數(shù)字信號）

OLED屏幕：OLED12864、

水泵：L9110等；

3、功能設(shè)計

傳感器采集空氣和土壤的溫度以及濕度，將數(shù)據(jù)傳輸給單片機，經(jīng)單片機處理后輸出在OLED顯示屏上。

4、硬件連接

• 將溫度傳感器DS18B20、土壤濕度傳感器YL - 69、水泵L9110、連接到STM32的GPIO引腳上。
• 將OLED屏幕OLED12862連接到STM32的I2C引腳上。

5、功能分析

5.1總體功能

• 使用STM32的GPIO庫和I2C庫來配置和讀取傳感器數(shù)據(jù)。
• 編寫代碼來讀取溫度傳感器DS18B20、濕度傳感器YL - 69的數(shù)據(jù)。
• 根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)，編寫代碼判斷植物是否需要灌溉，如果需要澆灌，使用GPIO庫來控制水泵L9110的開關(guān)。
• 使用STM32的I2C庫來驅(qū)動oled顯示屏。
• 編寫代碼來實現(xiàn)空氣溫度和土壤濕度數(shù)據(jù)到OLED屏幕上。

5.2傳感器采集數(shù)據(jù)

1. DS18B20溫度傳感器數(shù)據(jù)采集：

? ?- DS18B20是一種數(shù)字溫度傳感器，采用單總線接口進行通信。單片機通過GPIO口與DS18B20進行通信。

? ?- 通信過程中，單片機發(fā)送指令給DS18B20，例如讀取溫度的指令。

? ?- DS18B20將溫度數(shù)據(jù)以序列的形式通過單總線返回給單片機。單片機通過接收和解析這個序列，得到DS18B20傳感器的原始溫度數(shù)據(jù)。

? ?- 單片機可以通過讀取DS18B20的原始溫度數(shù)據(jù)，并進行相應(yīng)的計算，得到實際的溫度值。

2. YL69濕度傳感器數(shù)據(jù)采集：

? ?- YL69濕度傳感器是一種模擬濕度傳感器，輸出模擬電壓信號。它通常需要一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便單片機進行處理。

? ?- 單片機通過GPIO口與YL69濕度傳感器進行通信，讀取YL69濕度傳感器的模擬電壓信號。

? ?- 單片機將YL69濕度傳感器的模擬電壓信號輸入到內(nèi)部的ADC模塊中進行轉(zhuǎn)換。

? ?- ADC模塊將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字數(shù)據(jù)傳遞給單片機。

? ?- 單片機可以通過讀取ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字數(shù)據(jù)，并進行相應(yīng)的處理，得到Y(jié)L69濕度傳感器的濕度值。

需要注意的是，具體的數(shù)據(jù)采集方式和通信協(xié)議可能因單片機、傳感器和硬件平臺的不同而有所差異。因此，在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)所使用的硬件和軟件平臺的要求，以及傳感器的規(guī)格和接口，進行相應(yīng)的配置和編程。以上是一種可能的實現(xiàn)方式，具體的實現(xiàn)細節(jié)可能會有所不同。

6、代碼編寫

1、GPIO管腳配置

可以在STM32CubeMX中選擇相應(yīng)的引腳，并將其配置為推挽輸出模式，然后生成相應(yīng)的代碼。

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能GPIOA和GPIOB的時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    // 配置PA0引腳為推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PUMP_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

2、配置 I2C

在STM32CubeMX中，可以通過圖形化界面選擇I2C外設(shè)并進行相應(yīng)的配置，然后生成對應(yīng)的代碼。

步驟如下：

1. 打開STM32CubeMX軟件，并創(chuàng)建一個新的工程。

2. 選擇目標(biāo)STM32F051K8Ux微控制器型號。

3. 在"Pinout & Configuration"選項卡中，找到I2C1外設(shè)，并配置相關(guān)的引腳。

4. 在"Configuration"選項卡中，找到I2C1外設(shè)，并設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，如時鐘速度、地址等。

5. 確認配置無誤后，點擊"Project"菜單，選擇"Generate Code"生成代碼。

6. 在生成的代碼中，可以找到類似于你提供的`I2C_Configuration`函數(shù)的代碼。

void I2C_Configuration(void)
{
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

    // 使能I2C1的時鐘
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

    // 配置I2C1的引腳
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    // 配置I2C1的參數(shù)
    I2C_DeInit(I2C1);
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);

    // 使能I2C1
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

3、溫度采集函數(shù)

void DS18B20_ReadTemperature(float *temperature)
{
    uint8_t buffer[2];

    // 發(fā)送讀取溫度命令
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, DS18B20_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
        ;
    I2C_SendData(I2C1, 0x00);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
        ;
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    // 讀取溫度數(shù)據(jù)
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, DS18B20_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
        ;
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[0] = I2C_ReceiveData(I2C1);
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[1] = I2C_ReceiveData(I2C1);

    // 計算溫度值
    *temperature = (float)((buffer[1] << 8) | buffer[0]) / 16.0;
}

DS18B20_ReadTemperature函數(shù)從連接到I2C總線的DS18B20溫度傳感器中讀取溫度數(shù)據(jù)。以下是它的工作原理的逐步解釋：

1. 聲明一個數(shù)組 buffer 來存儲2個字節(jié)的溫度數(shù)據(jù)。

2. 通過在I2C總線上生成起始條件并將傳感器選擇為發(fā)送器，發(fā)送讀取溫度的命令。

3. 等待主發(fā)送器模式被選中，然后將溫度寄存器的地址（0x00）發(fā)送給傳感器。

4. 等待字節(jié)傳輸完成，然后生成停止條件來結(jié)束傳輸。

5. 通過在I2C總線上生成起始條件并將傳感器選擇為接收器，發(fā)送讀取溫度數(shù)據(jù)的命令。

6. 等待主接收器模式被選中，然后等待字節(jié)接收完成。

7. 將接收到的字節(jié)存儲在 buffer[0] 中。

8. 禁用應(yīng)答位，表示不再接收更多的字節(jié)。

9. 生成停止條件來結(jié)束傳輸。

10. 等待字節(jié)接收完成，并將其存儲在 buffer[1] 中。

11. 通過將 buffer 中的兩個字節(jié)組合起來并除以16.0來計算溫度值。

12. 將溫度值存儲在由 temperature 指針指向的內(nèi)存位置中。

總體而言，該函數(shù)從DS18B20傳感器中讀取溫度數(shù)據(jù)，并計算出攝氏度的溫度值。溫度值然后存儲在由 temperature 指針指向的內(nèi)存位置中，以供進一步使用。

4、濕度采集函數(shù)

void YL69_ReadHumidity(float *humidity)
{
    uint8_t buffer[2];

    // 發(fā)送讀取濕度命令
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, YL69_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
        ;
    I2C_SendData(I2C1, 0x00);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
        ;
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    // 讀取濕度數(shù)據(jù)
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, YL69_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
        ;
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[0] = I2C_ReceiveData(I2C1);
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[1] = I2C_ReceiveData(I2C1);

    // 計算濕度值
    *humidity = (float)((buffer[1] << 8) | buffer[0]) / 1024.0 * 100.0;
}

讀取YL69濕度傳感器的濕度值，并將結(jié)果存儲在 humidity 指針指向的內(nèi)存位置中。

1. 定義一個 buffer 數(shù)組，用于存儲從傳感器讀取的數(shù)據(jù)。

2. 發(fā)送讀取濕度命令：

? ?- 生成起始條件，啟動I2C總線。

? ?- 等待主模式選擇事件。

? ?- 發(fā)送傳感器的I2C地址和傳輸方向（發(fā)送器）。

? ?- 等待主傳輸器模式選擇事件。

? ?- 發(fā)送讀取濕度數(shù)據(jù)的命令（0x00）。

? ?- 等待主字節(jié)傳輸完成事件。

? ?- 生成停止條件，結(jié)束傳輸。

3. 讀取濕度數(shù)據(jù)：

? ?- 生成起始條件，啟動I2C總線。

? ?- 等待主模式選擇事件。

? ?- 發(fā)送傳感器的I2C地址和傳輸方向（接收器）。

? ?- 等待主接收器模式選擇事件。

? ?- 等待主字節(jié)接收完成事件。

? ?- 將接收到的字節(jié)存儲在 buffer[0] 中。

? ?- 禁用應(yīng)答位，表示不再接收更多的字節(jié)。

? ?- 生成停止條件，結(jié)束傳輸。

? ?- 等待主字節(jié)接收完成事件。

? ?- 將接收到的字節(jié)存儲在 buffer[1] 中。

4. 計算濕度值：

? ?- 將 buffer[1] 左移8位后與 buffer[0] 進行按位或操作，得到16位的濕度數(shù)據(jù)。

? ?- 將濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為浮點型，除以1024.0后乘以100.0，得到濕度百分比值。

? ?- 將濕度百分比值存儲在由 humidity 指針指向的內(nèi)存位置中。

總體而言，這段代碼通過I2C總線與YL69濕度傳感器進行通信，發(fā)送讀取濕度命令并讀取濕度數(shù)據(jù)。然后，它將讀取到的濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為百分比值，并將結(jié)果存儲在由`humidity`指針指向的內(nèi)存位置中。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-643978.html

7、完整代碼

#include "stm32f10x.h"
#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_i2c.h"
#include "stdio.h"

#define DS18B20_ADDRESS 0x48
#define YL69_ADDRESS 0x5C
#define PUMP_PIN GPIO_Pin_0

void GPIO_Configuration(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 使能GPIOA和GPIOB的時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    // 配置PA0引腳為推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PUMP_PIN;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

void I2C_Configuration(void)
{
    I2C_InitTypeDef I2C_InitStructure;

    // 使能I2C1的時鐘
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_I2C1, ENABLE);

    // 配置I2C1的引腳
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

    // 配置I2C1的參數(shù)
    I2C_DeInit(I2C1);
    I2C_InitStructure.I2C_Mode = I2C_Mode_I2C;
    I2C_InitStructure.I2C_DutyCycle = I2C_DutyCycle_2;
    I2C_InitStructure.I2C_OwnAddress1 = 0x00;
    I2C_InitStructure.I2C_Ack = I2C_Ack_Enable;
    I2C_InitStructure.I2C_AcknowledgedAddress = I2C_AcknowledgedAddress_7bit;
    I2C_InitStructure.I2C_ClockSpeed = 100000;
    I2C_Init(I2C1, &I2C_InitStructure);

    // 使能I2C1
    I2C_Cmd(I2C1, ENABLE);
}

void DS18B20_ReadTemperature(float *temperature)
{
    uint8_t buffer[2];

    // 發(fā)送讀取溫度命令
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, DS18B20_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
        ;
    I2C_SendData(I2C1, 0x00);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
        ;
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    // 讀取溫度數(shù)據(jù)
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, DS18B20_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
        ;
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[0] = I2C_ReceiveData(I2C1);
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[1] = I2C_ReceiveData(I2C1);

    // 計算溫度值
    *temperature = (float)((buffer[1] << 8) | buffer[0]) / 16.0;
}

void YL69_ReadHumidity(float *humidity)
{
    uint8_t buffer[2];

    // 發(fā)送讀取濕度命令
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, YL69_ADDRESS, I2C_Direction_Transmitter);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_TRANSMITTER_MODE_SELECTED))
        ;
    I2C_SendData(I2C1, 0x00);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_TRANSMITTED))
        ;
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);

    // 讀取濕度數(shù)據(jù)
    I2C_GenerateSTART(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_MODE_SELECT))
        ;
    I2C_Send7bitAddress(I2C1, YL69_ADDRESS, I2C_Direction_Receiver);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_RECEIVER_MODE_SELECTED))
        ;
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[0] = I2C_ReceiveData(I2C1);
    I2C_AcknowledgeConfig(I2C1, DISABLE);
    I2C_GenerateSTOP(I2C1, ENABLE);
    while (!I2C_CheckEvent(I2C1, I2C_EVENT_MASTER_BYTE_RECEIVED))
        ;
    buffer[1] = I2C_ReceiveData(I2C1);

    // 計算濕度值
    *humidity = (float)((buffer[1] << 8) | buffer[0]) / 1024.0 * 100.0;
}

void ControlPump(float temperature, float humidity)
{
    if (temperature > 25.0 && humidity < 50.0) {
        // 打開水泵
        GPIO_SetBits(GPIOA, PUMP_PIN);
    } else {
        // 關(guān)閉水泵
        GPIO_ResetBits(GPIOA, PUMP_PIN);
    }
}

void OLED_WriteString(uint8_t row, uint8_t col, char *str)
{
    // 在OLED屏幕上寫入字符串
    // ...
}

void OLED_Clear(void)
{
    // 清空OLED屏幕
    // ...
}

void DisplayData(float temperature, float humidity)
{
    char str[16];

    // 清空OLED屏幕
    OLED_Clear();

    // 顯示溫度數(shù)據(jù)
    sprintf(str, "Temp: %.2f C", temperature);
    OLED_WriteString(0, 0, str);

    // 顯示濕度數(shù)據(jù)
    sprintf(str, "Humidity: %.2f%%", humidity);
    OLED_WriteString(1, 0, str);
}

int main(void)
{
    float temperature, humidity;

    // 初始化GPIO和I2C
    GPIO_Configuration();
    I2C_Configuration();

    while (1) {
        // 讀取溫度數(shù)據(jù)
        DS18B20_ReadTemperature(&temperature);

        // 讀取濕度數(shù)據(jù)
        YL69_ReadHumidity(&humidity);

        // 控制水泵
        ControlPump(temperature, humidity);

        // 在OLED屏幕上顯示數(shù)據(jù)
        DisplayData(temperature, humidity);

        // 延時一段時間
        // ...
    }
}

到了這里，關(guān)于基于單片機的家用智能澆灌系統(tǒng)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！