一、引言

隨著現代農業技術的發展，智能化溫室大棚成為提升農業生產效率的關鍵。本方案提出一套基于STM32單片機為核心的大棚溫濕度環境參數監測系統，集成無線藍牙通信與手機APP控制功能，并拓展電磁環境檢測模塊，旨在實現對大棚環境的精準、遠程、智能化管理。

二、系統總體方案設計

系統采用模塊化設計思想，以高性能、低功耗的STM32系列單片機（如STM32F103C8T6）作為主控制器。系統通過溫濕度傳感器（如DHT11或DHT22）實時采集環境數據，通過特定傳感器或模塊（如基于霍爾效應的探頭或專用場強計接口）監測周邊電磁環境強度。采集的數據經STM32處理分析后，一方面可通過LCD顯示屏本地顯示，另一方面通過HC-05或HC-06藍牙模塊與用戶手機APP建立無線連接，實現數據上傳與指令下發。用戶可通過APP實時查看環境參數，并遠程控制大棚內的執行機構（如通風扇、加熱器、補光燈、灌溉電磁閥等）。

三、硬件電路原理圖設計

硬件系統主要包括以下核心部分：

1. 主控模塊：STM32最小系統電路，包含晶振、復位電路、Boot模式選擇及電源濾波電路。
2. 傳感器模塊：

• 溫濕度傳感器：DHT11數字傳感器，單總線通信，連接至STM32的GPIO口。

• 電磁環境檢測模塊：可采用寬頻帶電場磁場傳感器探頭，輸出模擬信號，經STM32內部ADC轉換為數字量；或選用集成數字輸出的模塊，通過I2C/SPI接口與主控通信。

1. 無線通信模塊：HC-05藍牙模塊，通過UART串口（如USART1）與STM32連接，需設計電平匹配電路（通常為3.3V兼容）。
2. 執行機構驅動模塊：采用繼電器模塊或光耦隔離的MOSFET驅動電路，由STM32的GPIO口控制，用于操作風機、水泵等設備。
3. 電源模塊：將外部輸入（如12V適配器）轉換為系統所需的5V和3.3V，為各模塊穩定供電。
4. 人機交互模塊：可選配OLED或LCD顯示屏用于本地數據顯示，按鍵用于參數設置。

四、系統程序設計

程序設計基于Keil MDK或STM32CubeIDE開發環境，采用C語言編寫，程序流程清晰分層：

1. 系統初始化：配置系統時鐘、GPIO、ADC、定時器、UART串口（用于藍牙）等外設。
2. 數據采集任務：

• 定時觸發溫濕度傳感器讀取，解析數據包。

• 啟動ADC采樣，讀取電磁環境檢測傳感器的模擬電壓值，并根據傳感器靈敏度換算為場強值（如V/m）。

1. 數據處理與判斷：將采集數據與預設的溫濕度閾值（及可選的電磁場安全閾值）比較，若超出范圍，則自動啟動或通過APP請求啟動相應調控設備。
2. 藍牙通信協議：定義簡潔的串口通信協議。STM32將數據打包成固定格式的字符串（如“T:25.5,H:60%,E:0.5”），通過UART定時發送至藍牙模塊。串口中斷服務程序實時解析從APP下發的控制指令（如“FAN_ON”），并執行相應動作。
3. 控制執行：根據自動邏輯或APP指令，控制對應GPIO輸出高低電平，驅動繼電器動作。
4. 本地顯示：刷新顯示屏上的實時數據及系統狀態。

五、手機APP設計

APP可使用Android Studio（Java/Kotlin）或MIT App Inventor等工具開發。核心功能包括：

1. 藍牙連接：掃描并配對系統藍牙模塊。
2. 數據實時顯示：以數字和曲線圖形式動態展示溫濕度及電磁強度。
3. 閾值設置：允許用戶設置環境參數的上下限報警值。
4. 手動控制界面：提供虛擬按鈕，用于遠程手動開關各類執行設備。
5. 歷史數據查詢：可選功能，在APP端存儲并展示歷史數據趨勢。

六、電磁環境檢測的意義與集成

在現代農業大棚中，集成化電氣設備（如變頻器、大型電機、無線通信設備）可能產生復雜的電磁環境。將其納入監測范圍具有雙重意義：

1. 設備安全：持續監測可預防強電磁干擾對敏感電子系統（包括本監測系統自身）造成的工作異常或損壞。
2. 作物研究：為研究特定電磁場條件對作物生長的影響提供基礎數據支撐，探索物理農業的新途徑。

七、

本文詳細闡述了一套以STM32為核心的智能大棚環境監控系統方案。該系統融合了傳感器技術、嵌入式技術、無線通信技術及移動應用技術，實現了對環境參數的多維度監測（溫濕度及電磁場）與遠程智能調控。硬件原理圖與結構化程序設計確保了系統的可靠性與可擴展性。增加電磁環境檢測功能，提升了系統的綜合監測能力與前瞻性，為現代化精準農業提供了一個實用且具備一定創新性的解決方案原型。