【分享】2023级 孙一斐 王赛奇 智慧生态农业系统

孙一斐

1.作品简介：
  本设计以基于T5L核心的迪文屏为控制与显示核心，构建多模块协同的嵌入式控制系统。系统通过迪文屏串口二与搭载土壤湿度传感器、DHT11温湿度传感器、光照强度传感器及微型人体红外检测模块PIR等模块的STM32F103C8T6单片机通讯，实现环境参数的实时采集与迪文屏可视化显示。借助迪文屏串口四连接HC05主模块，与STM32万向轮小车搭载的HC05从模块建立无线通信，实现迪文屏对万向轮小车运动状态的远程控制；同时，迪文屏串口P20与LED小灯直接相连，通过屏幕按键完成灯光的开关控制。设计整合了有线串口通讯与无线蓝牙通信技术，实现了环境监测、数据可视化、无线控制及本地外设驱动四大核心功能，各模块协同稳定，交互响应及时，模块化设计可为后续产品升级迭代提供便利，可应用于智能农业监测与小型智能设备控制场景。
2.工作原理：
  本设计可以通过以下器件实现以下功能：
  土壤湿度检测：通过土壤湿度传感器（YL-69）采集土壤含水量数据，反映土壤墒情
  温湿度检测：借助 DHT11 模块采集环境温度和相对湿度
  光照强度检测：通过 GY302 BH1750 模块采集环境光照值（1-65535 lx）
  红 外 检 测：利用微型 PIR 模块识别人体活动，输出有无生物的状态信号，并通过指示灯表示出来
  阈值设置：可通过迪文屏调节温湿度阈值调整不同数值报警
  报警信号：当大棚温度或者湿度到达所设置的阈值时将会自动报警警示（灯光报警与蜂鸣器报警）
  灯光主动控制：操作控制页面可控制小灯的开关状态，主动传递信息
  小车运动精准控制：可通过迪文屏界面的控制按键（前进、后退、左转、右转、等），下发运动指令；指令驱动小车电机执行对应动作，实现迪文屏对小车的远程无线操控，动作响应及时、执行精准
3.设计思路：
1.硬件方面

    硬件方面主要分为三大核心部分，其中第一部分为环境参数采集模块：通过STM32F103C8T6最小系统、土壤湿度传感器、DHT11温湿度传感器、光照强度传感器、蜂鸣器、人体红外检测模块组成，负责完成各类环境数据的采集与初步处理；第二部分为核心控制与显示模块：基于T5L核心的迪文屏，该模块预留多串口资源，其中串口二用于连接环境参数采集模块的STM32F103C8T6，串口四连接HC05主模块，串口P20直接连接LED小灯，承担数据可视化显示、指令下发及本地外设控制功能；第三部分为移动执行模块：由STM32小车最小系统、HC05从模块、电机驱动模块、电源管理模块组成，负责接收控制指令并完成小车运动动作。各模块间通过有线串口通讯与蓝牙无线通讯实现数据交互，构建完整的硬件协同架构。

2.软件方面    软件方面主要分为三大核心开发模块，一是迪文屏DGUS UI开发设计，包括环境数据显示界面、小车运动控制界面、LED灯开关按键界面的布局与控件配置，实现人机交互的可视化操作；二是环境采集端STM32F103C8T6软件开发，通过传感器驱动程序完成土壤湿度、温湿度、光照强度等数据的实时采集，结合人体红外检测逻辑触发灯光预警以及温湿度达到阈值触发灯光和蜂鸣器预警，并通过串口通讯协议将采集数据上传至迪文屏；三是小车端STM32软件开发，通过HC05蓝牙通讯驱动接收迪文屏下发的运动指令，解析后转化为电机控制信号实现小车启停、转向等动作。算法方面，环境采集端采用数据滤波算法提升采集数据的稳定性，小车控制端采用简单的动作指令解析算法确保运动控制的精准性，实现各模块间的高效协同与稳定交互。

4.创新点与优点总结
  本设计基于在新科技时代背景下的集成化，便利化的农业生产下，设计的智慧生态农业系统。对比其他，本设计有以下创新点与优点：
  （1）以T5L为核心的迪文屏与stm32实现通讯：

以 T5L 为核心的迪文屏与 STM32F103C8T6 通过 UART 异步串行通信实现联动，硬件层面将迪文屏指定串口（如项目中串口二）的 TX/RX 引脚与 STM32 对应 USART 外设引脚直连并共地，双方统一波特率（推荐 9600bps）及 8N1 数据格式；软件层面依托迪文屏 DGUS 专用协议，STM32 将传感器采集数据按 “0x5A+0xA5 帧头 + 指令码 + 地址 + 数据” 的固定帧格式打包后通过 USART 发送至迪文屏，迪文屏解析后在预设 UI 控件上实时显示，同时迪文屏可通过按键触发指令帧下发，STM32 通过串口中断接收并解析，执行 LED 开关、小车控制等对应操作，最终实现 “数据上传 - 可视化显示 - 指令下发 - 外设响应” 的双向可靠通讯。

  （2）蓝牙主从模块与迪文屏的直连控制方案：

创新采用 “迪文屏串口四 + HC05 主模块” 的架构，跳过传统 “上位机中转” 环节，直接通过迪文屏 UI 按键生成控制指令，经 HC05 主模块无线传输至小车端 HC05 从模块，实现迪文屏对小车的 “一键式” 无线控制；相比传统的 “STM32 中转蓝牙指令” 模式，减少了数据传输层级，降低指令延迟，提升控制响应速度

  （3）多串口资源整合的一体化控制架构：

基于 T5L 核心的迪文屏作为核心枢纽，充分挖掘其多串口（串口二、串口四、P20 串口）扩展能力，实现 “数据采集 - 可视化显示 - 远程控制 - 本地外设驱动” 的全链路闭环：串口二对接环境监测 STM32 完成数据接收与显示，串口四通过 HC05 蓝牙主模块实现小车无线控制，P20 串口直驱 LED 灯完成本地交互，打破了传统迪文屏仅作为显示终端的单一功能定位，将显示、控制、通讯功能高度集成于一体，硬件资源利用效率最大化

  （4）低成本硬件的高适配性整合：

基于 STM32F103C8T6（低成本核心板）+ 通用传感器 + HC05 蓝牙模块 + 迪文屏的组合，在低成本硬件基础上，通过软件层面的协议优化、引脚冲突规避（如 USART2 重映射）、中断优先级管理，实现多设备的稳定协同，无需额外增加高端主控或通讯模块，兼顾了项目的实用性与经济性，具备较强的落地推广价值。

  演示视频：链接:基于迪文屏开发的智慧生态农业系统_哔哩哔哩_bilibili