一、項(xiàng)目背景

當(dāng)前文章介紹基于STM32單片機(jī)的智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)前系統(tǒng)由溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光敏電阻傳感器、土壤濕度傳感器笨時(shí)溫宏大棚中內(nèi)作物生長環(huán)境因子主要包括溫度、濕度、光度、土壤濕度傳感、二氧化碳濃度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。

采集數(shù)據(jù)，判斷是否在系統(tǒng)設(shè)定上限、下限范圍，如果超出了上限下限蜂鳴器報(bào)警、通風(fēng)系統(tǒng)、LED補(bǔ)光系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)就會(huì)啟也可以通過手機(jī)APP和華為云華為云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)對溫室大棚中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和設(shè)定新的數(shù)據(jù)。

本設(shè)計(jì)整體主要采用STM32單片機(jī)為核心、溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光敏電阻傳感器、土壤濕度傳感器、通風(fēng)系統(tǒng)、LED補(bǔ)光系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)組成。

(1) 溫濕度傳感器: 主要對溫室大棚中農(nóng)作物環(huán)境進(jìn)行溫濕度監(jiān)控，把數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)傳到OLED顯示屏上顯示出來。

(2) 二氧化碳傳感器: 工作過程對溫室大棚中的農(nóng)作物環(huán)境二氧化碳濃度進(jìn)行監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)后，再把控制系統(tǒng)中的當(dāng)前環(huán)境數(shù)據(jù)傳顯示屏上顯示出來。

(3) 光敏電阻傳感器: 工作過程主要通過對溫室大棚中的農(nóng)作物環(huán)境光照強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)后，再從控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳到顯示屏上顯示。

(4) 土壤濕度傳感器: 工作過程對溫室大棚中的農(nóng)作物生長環(huán)境的土壤濕度進(jìn)行監(jiān)控采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳到控制系統(tǒng)中，再從控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳到顯示屏上顯示出來。

(5) OLED顯示屏: 主要用來對二氧化碳、溫濕度、光照強(qiáng)度以及土壤濕度傳感器中的數(shù)據(jù)顯示出來。

(6) 蜂鳴器模塊: 主要對二氧化碳濃度、溫濕度、土壤濕度、光照強(qiáng)度等傳感器的采集數(shù)據(jù)是否高過或低于上限、下限值時(shí)蜂鳴器報(bào)警等功能，并提醒用戶。

(7) 繼電器模塊: 主要通過把溫濕度、土壤濕度傳感器中的溫濕度過高時(shí)或過低時(shí),把溫濕度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，使通風(fēng)、水泵啟動(dòng)等功能。

(8) 通風(fēng)系統(tǒng): 當(dāng)溫室大棚中環(huán)境溫度過高時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)啟動(dòng)對室內(nèi)進(jìn)行通風(fēng)，使溫度降下到設(shè)定值內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉停止工作。

(9) 水泵系統(tǒng): 當(dāng)土壤濕度傳感器檢測土壤濕度低于下限值時(shí)，水泵系統(tǒng)開啟進(jìn)行澆水灌溉，當(dāng)土壤濕度到達(dá)土壤濕度傳感器上下限內(nèi)，水泵系統(tǒng)關(guān)閉停止工作。

(10) LED補(bǔ)光系統(tǒng): 通過光敏電阻傳感器檢測溫室大棚中環(huán)境光照強(qiáng)度低于下限值時(shí)，LED補(bǔ)光系統(tǒng)開啟對農(nóng)作物進(jìn)行補(bǔ)光，當(dāng)光敏電阻傳感器檢測達(dá)到上下限內(nèi)LED補(bǔ)光系統(tǒng)關(guān)閉停止補(bǔ)光。

(11) 按鍵模塊: 主要用來調(diào)采集數(shù)據(jù)模塊的上、下限值，可以通過按鍵切換手動(dòng)和自動(dòng)和云端三種模式，手動(dòng)按鍵控制通風(fēng)系統(tǒng)、LED補(bǔ)光系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)打開和關(guān)閉功能。

(12) WIFI模塊: 通過控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理之后傳輸給外網(wǎng)，手機(jī)APP主要用來接收傳來的數(shù)據(jù)顯示出來

(13). 上機(jī)模塊: 監(jiān)控各個(gè)傳感器的采集數(shù)據(jù)工作情況，執(zhí)行硬件工作狀態(tài)，也可以通過手機(jī)和華為云物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)切換手動(dòng)以及自動(dòng)控制模式，對各傳感器的設(shè)置上下限值。

二、硬件設(shè)計(jì)

【1】硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括控制模塊、傳感器模塊和執(zhí)行模塊三部分。

控制模塊： 該模塊使用STM32F103C8T6單片機(jī)作為主控制器，負(fù)責(zé)處理各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)和控制執(zhí)行模塊。此外，控制模塊還需要與各個(gè)執(zhí)行模塊和外部設(shè)備進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和傳輸。

傳感器模塊： 傳感器模塊包括溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光敏電阻傳感器和土壤濕度傳感器，主要負(fù)責(zé)感應(yīng)和采集生長環(huán)境的溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度和土壤濕度等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊處理。

執(zhí)行模塊： 執(zhí)行模塊包括通風(fēng)系統(tǒng)、LED補(bǔ)光系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)等，用于根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)直接或間接地調(diào)節(jié)生長環(huán)境因子，并保證生長環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。

【2】軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)主要分為以下四個(gè)模塊：傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、控制模塊和遠(yuǎn)程控制模塊。

傳感器數(shù)據(jù)采集模塊： 該模塊負(fù)責(zé)對傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，包括溫濕度傳感器、二氧化碳傳感器、光敏電阻傳感器和土壤濕度傳感器。采集到的數(shù)據(jù)通過串口接口發(fā)送給控制模塊。

數(shù)據(jù)處理模塊： 該模塊負(fù)責(zé)對采集到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷當(dāng)前環(huán)境因子是否超出設(shè)定范圍，如果超出，則觸發(fā)報(bào)警和控制執(zhí)行模塊的操作。同時(shí)，該模塊還要將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊進(jìn)行控制操作。

控制模塊： 該模塊負(fù)責(zé)控制執(zhí)行模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)處理模塊的指令，啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)、LED補(bǔ)光系統(tǒng)、水泵系統(tǒng)等設(shè)備，以保證生長環(huán)境穩(wěn)定和水平。

遠(yuǎn)程控制模塊： 該模塊實(shí)現(xiàn)通過手機(jī)APP和華為云IOT平臺(tái)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，對溫室大棚中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和設(shè)定新的數(shù)據(jù)。用戶可以通過手機(jī)APP或者華為云IOT平臺(tái)，實(shí)時(shí)查看和修改溫室大棚的環(huán)境因子，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理。

三、華為云IOT平臺(tái)開發(fā)

在華為云IOT平臺(tái)上，需要進(jìn)行設(shè)備接入、數(shù)據(jù)模型定義、規(guī)則引擎配置和應(yīng)用開發(fā)等四個(gè)核心模塊的開發(fā)。其中，設(shè)備接入模塊包括設(shè)備注冊、獲取設(shè)備證書、建立連接等步驟，以保障設(shè)備與云平臺(tái)之間的安全通信；數(shù)據(jù)模型定義模塊需要根據(jù)實(shí)際需求定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，包括上傳數(shù)據(jù)格式、設(shè)備屬性和服務(wù)等。規(guī)則引擎配置模塊需要完成實(shí)時(shí)消息推送、遠(yuǎn)程控制和告警等功能。應(yīng)用開發(fā)模塊則是將完整的智能井蓋系統(tǒng)進(jìn)行打包，為用戶提供統(tǒng)一的操作接口。

華為云官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

打開官網(wǎng)，搜索物聯(lián)網(wǎng)，就能快速找到 設(shè)備接入IoTDA。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)介紹

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（IoT 設(shè)備接入云服務(wù)）提供海量設(shè)備的接入和管理能力，將物理設(shè)備聯(lián)接到云，支撐設(shè)備數(shù)據(jù)采集上云和云端下發(fā)命令給設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，配合華為云其他產(chǎn)品，幫助我們快速構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

使用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)解決方案主要包括3部分：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為連接業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備的中間層，屏蔽了各種復(fù)雜的設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速接入；同時(shí)提供強(qiáng)大的開放能力，支撐行業(yè)用戶構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

設(shè)備可以通過固網(wǎng)、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多種網(wǎng)絡(luò)接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、HTTPS協(xié)議將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上報(bào)到平臺(tái)，平臺(tái)也可以將控制命令下發(fā)給設(shè)備。

業(yè)務(wù)應(yīng)用通過調(diào)用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的API，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、命令下發(fā)、設(shè)備管理等業(yè)務(wù)場景。

3.2 開通物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

地址： https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html

開通標(biāo)準(zhǔn)版免費(fèi)單元。

開通之后，點(diǎn)擊總覽，查看接入信息。 我們當(dāng)前設(shè)備準(zhǔn)備采用MQTT協(xié)議接入華為云平臺(tái)，這里可以看到MQTT協(xié)議的地址和端口號(hào)等信息。

總結(jié):

端口號(hào)：  MQTT (1883)| MQTTS (8883)    
接入地址： a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com

根據(jù)域名地址得到IP地址信息:

Microsoft Windows [版本 10.0.19044.2846]
(c) Microsoft Corporation。保留所有權(quán)利。
?
C:Users11266>ping a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com
?
正在 Ping a3433ab133.iot-mqtts.cn-north-4.myhuaweicloud.com [121.36.42.100] 具有 32 字節(jié)的數(shù)據(jù):
來自 121.36.42.100 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=37ms TTL=31
來自 121.36.42.100 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=37ms TTL=31
來自 121.36.42.100 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=36ms TTL=31
來自 121.36.42.100 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=37ms TTL=31
?
121.36.42.100 的 Ping 統(tǒng)計(jì)信息:
  數(shù)據(jù)包: 已發(fā)送 = 4，已接收 = 4，丟失 = 0 (0% 丟失)，
往返行程的估計(jì)時(shí)間(以毫秒為單位):
  最短 = 36ms，最長 = 37ms，平均 = 36ms
?
C:Users11266>

MQTT協(xié)議接入端口號(hào)有兩個(gè)，1883是非加密端口，8883是證書加密端口，單片機(jī)無法加載證書，所以使用1883端口比較合適。 接下來的ESP8266就采用1883端口連接華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

3.3 創(chuàng)建產(chǎn)品

（1）創(chuàng)建產(chǎn)品

點(diǎn)擊右上角創(chuàng)建產(chǎn)品。

（2）填寫產(chǎn)品信息

根據(jù)自己產(chǎn)品名字填寫，設(shè)備類型選擇自定義類型。

（3）添加自定義模型

產(chǎn)品創(chuàng)建完成之后，點(diǎn)擊進(jìn)入產(chǎn)品詳情頁面，翻到最下面可以看到模型定義。

模型簡單來說： 就是存放設(shè)備上傳到云平臺(tái)的數(shù)據(jù)。比如：環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、環(huán)境煙霧濃度、火焰檢測狀態(tài)圖等等，這些我們都可以單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)模型保存。

3.4 添加設(shè)備

產(chǎn)品是屬于上層的抽象模型，接下來在產(chǎn)品模型下添加實(shí)際的設(shè)備。添加的設(shè)備最終需要與真實(shí)的設(shè)備關(guān)聯(lián)在一起，完成數(shù)據(jù)交互。

（1）注冊設(shè)備

點(diǎn)擊右上角注冊設(shè)備。

（2）根據(jù)自己的設(shè)備填寫

在彈出的對話框里填寫自己設(shè)備的信息。根據(jù)自己設(shè)備詳細(xì)情況填寫。

（3）保存設(shè)備信息

創(chuàng)建完畢之后，點(diǎn)擊保存并關(guān)閉，得到創(chuàng)建的設(shè)備密匙信息。該信息在后續(xù)生成MQTT三元組的時(shí)候需要使用。

3.5 MQTT協(xié)議主題訂閱與發(fā)布

（1）MQTT協(xié)議介紹

當(dāng)前的設(shè)備是采用MQTT協(xié)議與華為云平臺(tái)進(jìn)行通信。

MQTT是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，它被設(shè)計(jì)用于輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱式消息傳輸，旨在為低帶寬和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。MQTT是專門針對物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的輕量級(jí)傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議針對低帶寬網(wǎng)絡(luò)，低計(jì)算能力的設(shè)備，做了特殊的優(yōu)化，使得其能適應(yīng)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。目前MQTT擁有各種平臺(tái)和設(shè)備上的客戶端，已經(jīng)形成了初步的生態(tài)系統(tǒng)。

MQTT是一種消息隊(duì)列協(xié)議，使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合，相對于其他協(xié)議，開發(fā)更簡單；MQTT協(xié)議是工作在TCP/IP協(xié)議上；由TCP/IP協(xié)議提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接；所以，只要具備TCP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以使用MQTT協(xié)議。 本次設(shè)備采用的ESP8266就具備TCP協(xié)議棧，能夠建立TCP連接，所以，配合STM32代碼里封裝的MQTT協(xié)議，就可以與華為云平臺(tái)完成通信。

華為云的MQTT協(xié)議接入幫助文檔在這里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

業(yè)務(wù)流程：

（2）華為云平臺(tái)MQTT協(xié)議使用限制

（3）主題訂閱格式

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

對于設(shè)備而言，一般會(huì)訂閱平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備 這個(gè)主題。

設(shè)備想接收平臺(tái)下發(fā)的消息，就需要訂閱平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備 的主題，訂閱后，平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備，設(shè)備就會(huì)收到消息。

（4）主題發(fā)布格式

對于設(shè)備來說，主題發(fā)布表示向云平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)，將最新的傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)上傳到云平臺(tái)。

這個(gè)操作稱為：屬性上報(bào)。

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/usermanual-iothub/iot_06_v5_3010.html

3.6 MQTT三元組

MQTT協(xié)議登錄需要填用戶ID，設(shè)備ID，設(shè)備密碼等信息，就像我們平時(shí)登錄QQ，微信一樣要輸入賬號(hào)密碼才能登錄。MQTT協(xié)議登錄的這3個(gè)參數(shù)，一般稱為MQTT三元組。

接下來介紹，華為云平臺(tái)的MQTT三元組參數(shù)如何得到。

（1）MQTT服務(wù)器地址

要登錄MQTT服務(wù)器，首先記得先知道服務(wù)器的地址是多少，端口是多少。

幫助文檔地址：https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-portal/home

MQTT協(xié)議的端口支持1883和8883，它們的區(qū)別是：8883 是加密端口更加安全。但是單片機(jī)上使用比較困難，所以當(dāng)前的設(shè)備是采用1883端口進(jìn)連接的。

根據(jù)上面的域名和端口號(hào)，得到下面的IP地址和端口號(hào)信息： 如果設(shè)備支持填寫域名可以直接填域名，不支持就直接填寫IP地址。 （IP地址就是域名解析得到的）

華為云的MQTT服務(wù)器地址：121.36.42.100
華為云的MQTT端口號(hào)：1883

（2）生成MQTT三元組

華為云提供了一個(gè)在線工具，用來生成MQTT鑒權(quán)三元組： https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

打開這個(gè)工具，填入設(shè)備的信息（也就是剛才創(chuàng)建完設(shè)備之后保存的信息），點(diǎn)擊生成，就可以得到MQTT的登錄信息了。

下面是打開的頁面：

3.7 參考案例

華為云平臺(tái)部署開發(fā)也可以參考這里：

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/381072

【基于華為云IOT平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)溫度采集(STM32+NBIOT)】

四、設(shè)計(jì)代碼

【1】DHT11溫濕度數(shù)據(jù)讀取

以下是基于HAL庫的STM32F103ZET6讀取DHT11溫濕度傳感器的代碼：

#include "dht11.h"
?
#define DHT11_GPIO_PORT   GPIOA
#define DHT11_GPIO_PIN   GPIO_PIN_0
?
/* DHT11引腳初始化 */
void DHT11_Init()
{
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
?
   /* 打開GPIO時(shí)鐘 */
   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
?
   /* 配置GPIO為推挽輸出模式 */
   GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_GPIO_PIN;
   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
   HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
}
?
/* 從DHT11讀取一次溫濕度數(shù)據(jù) */
DHT11_Result_t DHT11_Read_Data()
{
   uint8_t data[5] = {0};
   uint8_t check = 0;
   uint8_t i = 0;
?
   /* 向DHT11發(fā)送起始信號(hào) */
   HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET);
   HAL_Delay(20);
   HAL_GPIO_WritePin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET);
   HAL_Delay(30);
?
   /* 切換到輸入模式等待DHT11的響應(yīng) */
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
   GPIO_InitStruct.Pin = DHT11_GPIO_PIN;
   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
   HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
?
   /* 等待DHT11響應(yīng) */
   while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_SET);
?
   /* 等待DHT11發(fā)送完畢 */
   while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
?
   /* 讀取DHT11發(fā)送的數(shù)據(jù) */
   for (i = 0; i < 5; i++) {
? ? ? ?  uint8_t j = 0;
? ? ? ?  for (j = 0; j < 8; j++) {
? ? ? ? ? ?  /* 等待低電平結(jié)束 */
? ? ? ? ? ?  while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
??
? ? ? ? ? ?  /* 等待高電平結(jié)束，并記錄時(shí)間 */
? ? ? ? ? ?  uint32_t t = 0;
? ? ? ? ? ?  while (HAL_GPIO_ReadPin(DHT11_GPIO_PORT, DHT11_GPIO_PIN) == GPIO_PIN_SET) {
? ? ? ? ? ? ? ?  t++;
? ? ? ? ? ? ? ?  if (t > 100) break;
       }
?
       /* 根據(jù)時(shí)間計(jì)算數(shù)據(jù)位的值 */
       data[i] <<= 1;
? ? ? ? ? ?  if (t >= 50) {
         data[i] |= 0x01;
       }
     }
   }
?
   /* 切換回輸出模式 */
   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
   HAL_GPIO_Init(DHT11_GPIO_PORT, &GPIO_InitStruct);
?
   /* 驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性 */
   check = data[0] + data[1] + data[2] + data[3];
   if (check != data[4]) {
     return DHT11_ERROR_CHECKSUM;
   }
?
   /* 讀取溫濕度數(shù)據(jù)結(jié)果 */
   DHT11_Result_t result;
   result.humidity = data[0];
   result.temperature = data[2];
   return result;
}

該代碼基于HAL庫的STM32F103ZET6讀取DHT11溫濕度傳感器的代碼示例：

/* 獲取溫濕度數(shù)據(jù) */
void get_temperature_humidity()
{
   DHT11_Result_t res = DHT11_Read_Data();
   if (res != DHT11_ERROR_CHECKSUM)
   {
     float humidity = res.humidity;
     float temperature = res.temperature;
     printf("溫度:%.1f°C 濕度:%.1f%%RHrn", temperature, humidity);
   }
   else
   {
     printf("讀取失敗，請檢查連接和傳感器是否正常！rn");
   }
}
?
int main()
{
   HAL_Init();
?
   // 初始化串口輸出
   uart_init();
?
   printf("DHT11溫濕度傳感器讀取測試開始rn");
?
   // 初始化DHT11引腳
   DHT11_Init();
?
   while (1)
   {
     // 讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)
     get_temperature_humidity();
     HAL_Delay(2000);
   }
}

需要注意的是，在主函數(shù)中，我們先初始化了串口輸出和DHT11引腳，然后通過循環(huán)一直讀取溫濕度數(shù)據(jù)并打印輸出。其中，get_temperature_humidity()函數(shù)負(fù)責(zé)調(diào)用DHT11_Read_Data()函數(shù)讀取溫濕度數(shù)據(jù)，并將結(jié)果打印出來。如果讀取失敗，get_temperature_humidity()函數(shù)也會(huì)將錯(cuò)誤信息打印出來。

【2】讀取BH1750光敏傳感器的值

以下是基于HAL庫的STM32F103ZET6讀取BH1750光照強(qiáng)度傳感器的代碼：

#include "bh1750.h"
?
/* BH1750地址 */
#define BH1750_ADDR     0x23
?
/* BH1750命令 */
#define BH1750_CMD_POWER_ON    0x01
#define BH1750_CMD_POWER_DOWN   0x00
#define BH1750_CMD_RESET     0x07
#define BH1750_CMD_ONE_TIME_H   0x20
#define BH1750_CMD_ONE_TIME_L   0x23
?
/* BH1750初始化配置 */
void BH1750_Init()
{
   I2C_HandleTypeDef hi2c1 = {0};
   hi2c1.Instance = I2C1;
   hi2c1.Init.ClockSpeed = 200000;
   hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
   hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
   hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
   hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
   hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
   hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
   hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
   HAL_I2C_Init(&hi2c1);
?
   uint8_t init_data = BH1750_CMD_POWER_ON;
   HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR, &init_data, 1, HAL_MAX_DELAY);
}
?
/* 從BH1750讀取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù) */
float BH1750_Read_Lux()
{
   I2C_HandleTypeDef hi2c1 = {0};
   hi2c1.Instance = I2C1;
   hi2c1.Init.ClockSpeed = 200000;
   hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;
   hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;
   hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;
   hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;
   hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;
   hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;
   hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;
   HAL_I2C_Init(&hi2c1);
?
   /* 發(fā)送手動(dòng)讀取命令 */
   uint8_t cmd_data = BH1750_CMD_ONE_TIME_H;
   HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR, &cmd_data, 1, HAL_MAX_DELAY);
?
   /* 等待讀取完成 */
   HAL_Delay(180);
?
   /* 讀取數(shù)據(jù) */
   uint8_t buf[2];
   HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, BH1750_ADDR, buf, 2, HAL_MAX_DELAY);
?
   /* 計(jì)算光照強(qiáng)度 */
   uint16_t val = (buf[0] << 8) | buf[1];
? ?  float lux = val / 1.2;
? ?  return lux;
?}

該代碼首先在BH1750_Init()函數(shù)中初始化了I2C相關(guān)的參數(shù)，并使用HAL_I2C_Master_Transmit()函數(shù)向BH1750發(fā)送了開啟電源的命令。在BH1750_Read_Lux()函數(shù)中，我們首先發(fā)送手動(dòng)讀取命令，等待數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成后，使用 HAL_I2C_Master_Receive() 函數(shù)讀取BH1750返回的2字節(jié)數(shù)據(jù)。隨后通過計(jì)算獲得光照強(qiáng)度值。

使用時(shí)，只需要在主函數(shù)中調(diào)用BH1750_Init()函數(shù)初始化I2C參數(shù)和發(fā)送開啟電源命令，然后在需要讀取光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)時(shí)調(diào)用BH1750_Read_Lux()函數(shù)即可，如下所示：

int main(void) 
{
   HAL_Init();
?
   /* 初始化BH1750 */
   BH1750_Init();
?
   /* 讀取BH1750光照強(qiáng)度 */
   float lux = BH1750_Read_Lux();
   printf("光照強(qiáng)度:%.1f Luxrn", lux);
?
   while (1) 
   {
     /* 主程序循環(huán)，可以進(jìn)行其他操作或等待 */
   }
}

五、總結(jié)

當(dāng)前設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款基于STM32單片機(jī)的智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多種傳感器實(shí)現(xiàn)環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)上傳，在應(yīng)用上具有重要的作用和應(yīng)用價(jià)值。整體介紹了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，提供了一定的參考價(jià)值和設(shè)計(jì)思路。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以在未來加入更多的傳感器和控制設(shè)備，提升溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化程度。

審核編輯：湯梓紅