基于STM32的大棚温湿度智能测控系统设计（DHT11 + 分级调控 + 多级报警）

• 基于STM32的大棚温湿度智能测控系统设计（DHT11 + 分级调控 + 多级报警）
  • 一、系统功能总览
  • 二、核心模块选型对比
    • 2.1 主控模块
    • 2.2 温湿度检测模块
    • 2.3 数据显示模块
    • 2.4 报警通知模块
    • 2.5 执行控制模块
  • 三、系统接线总表
  • 四、系统软件设计
    • 4.1 主程序流程设计
    • 4.2 温湿度检测流程设计
    • 4.3 数据显示流程设计
  • 五、系统实现与测试
    • 5.1 硬件调试
    • 5.2 软件调试
    • 5.3 功能调试
  • 六、总结

基于STM32的大棚温湿度智能测控系统设计（DHT11 + 分级调控 + 多级报警）

大棚里的温度和湿度全凭"人跑腿"盯着，天一热来不及开风扇、地一干忘了开加湿器，作物轻则长势受影响，重则诱发病害。本文基于 STM32 设计一套大棚温湿度智能测控系统：DHT11 实时采集环境数据，OLED 每秒刷新显示，温度分级启动排风扇、湿度自动联动加湿器，超限还有蜂鸣器 + 双色 LED + 屏幕闪烁三重提醒，让大棚环境调控彻底告别人工值守。

一、系统功能总览

系统以 STM32F103C8T6 为主控，围绕"实时监测 → 分级调控 → 多级报警"的闭环展开，功能与实现效果如下：

二、核心模块选型对比

2.1 主控模块

本系统为数据采集 + 多设备联动的中低性能场景，STM32F103C8T6 价格更低、低功耗特性更适合长时间无人值守运行。选择方案1：STM32F103C8T6。

2.2 温湿度检测模块

大棚调控按区间阈值执行，DHT11 的精度已满足 ±2°C / ±5%RH 的性能需求，BME280 的高精度与气压功能属于冗余。选择方案1：DHT11。

2.3 数据显示模块

本系统只需显示温湿度数值与设备状态文本，OLED 的显示效果与超低功耗完全够用。选择方案1：OLED12864。

2.4 报警通知模块

系统已独立配置了双色 LED 与屏幕闪烁提醒，蜂鸣器只需承担声音报警，简洁的 PE-3530 即可满足需求。选择方案1：PE-3530 蜂鸣器。

2.5 执行控制模块

排风扇与加湿器均为交流/大电流负载，继电器的隔离触点方案更简单稳妥，开关频率低也规避了机械寿命短板。选择方案1：SRD-05VDC-SL-C 电磁继电器。

三、系统接线总表

主控采用 STM32F103C8T6 最小系统（8MHz 晶振 PLL 倍频至 72MHz，32.768kHz 晶振供 RTC，NRST 按键复位电路），各模块引脚分配如下：

四、系统软件设计

4.1 主程序流程设计

系统上电后初始化 GPIO、I2C、ADC 等外设并完成硬件自检，随后进入主循环：读取 DHT11 温湿度 → 每秒刷新 OLED 显示 → 按阈值区间执行分级调控。温度达到 21°C 且低于 24°C 时开启一台排风扇并闪烁黄灯；达到或超过 24°C 时蜂鸣器报警、双风扇全速、红灯闪烁；温度回落到 21°C 以下则关闭风扇并熄灭 LED。湿度低于 50% 自动开加湿器，达到 50% 及以上自动关闭。主循环核心代码骨架如下：

int main(void) { Sys_Init(); /* GPIO/I2C/ADC 初始化+自检 */ OLED_Init(); while (1) { DHT11_Read_Data(&temp, &humi); /* 读取温湿度 */ if (temp >= 24) /* 二级临界高温 */ { FAN1_ON(); FAN2_ON(); /* 双风扇全速 */ BEEP_ON(); LED_RedBlink(); /* 蜂鸣器+红灯 */ OLED_TitleBlink(); /* 屏幕标题闪烁 */ } else if (temp >= 21) /* 一级高温 */ { FAN1_ON(); FAN2_OFF(); BEEP_OFF(); LED_YellowBlink(); /* 黄灯闪烁 */ } else /* 温度正常 */ { FAN1_OFF(); FAN2_OFF(); BEEP_OFF(); LED_AllOff(); } if (humi < 50) HUMI_ON(); /* 湿度联动加湿器 */ else HUMI_OFF(); OLED_ShowStatus(temp, humi); /* 每秒刷新显示 */ delay_ms(1000); } }

4.2 温湿度检测流程设计

DHT11 采用单总线时序通信：先将 DATA 引脚配置为推挽输出并置高电平，随后拉低至少 18ms（建议 20ms）再拉高 20µs 以上完成复位；接着把引脚切换为输入模式检测响应——传感器先输出 40~80µs 低电平、再输出 40~80µs 高电平，检测到该响应说明传感器正常。数据读取阶段接收 40 位数据，分为 5 个字节：湿度整数、湿度小数、温度整数、温度小数与校验和。校验和等于前 4 个字节之和的低 8 位，比对一致则数据有效，否则丢弃本次读取等待下次采集。

4.3 数据显示流程设计

OLED 显示走 I2C 通道（PB6 为 SCL、PB7 为 SDA）：先配置 I2C 时钟速率等基本参数，随后发送初始化命令序列配置显示模式、对比度、扫描方向与时钟，并开启充电泵增强显示效果，最后发送 0xAF 命令开启显示。OLED 屏幕分为 128 列 × 8 页（每页 8 行像素），通过设置页地址与列地址定位显示区域；调用OLED_Fill(0x00)全屏填充 0x00 即可清屏。数据写入按"设备地址 → 寄存器地址 → 数据字节"的顺序进行，每次传输等待 ACK 确认，再按需调用字符串、汉字或位图显示函数刷新温湿度数值与设备状态。

五、系统实现与测试

5.1 硬件调试

按电路图依次完成主控与 DHT11、OLED、蜂鸣器、风扇、加湿器及 LED 的焊接，重点检查上拉电阻、I2C 引脚与驱动电路。用示波器验证 DHT11 输出信号波形正常，测试 OLED 的 I2C 通信与字符显示，手动触发蜂鸣器、风扇、加湿器确认响应符合预期，最后复核电源电压与复位电路稳定性。

5.2 软件调试

软件采用 VS Code + C 语言模块化开发，通过 ST-Link 下载调试。逐步验证 DHT11 数据读取精度、OLED 刷新效果与风扇/加湿器/蜂鸣器的联动响应，重点检查控制逻辑的稳定性与风扇、加湿器同时运行时的抗干扰能力。

5.3 功能调试

围绕温湿度采集、显示、联动控制与报警四方面开展多场景测试，结果如下：

六、总结

本系统基于 STM32F103C8T6 实现了大棚温湿度的实时监测与自动化调控：DHT11 采集数据、OLED 每秒刷新显示、排风扇按 21°C/24°C 双阈值分级启动、加湿器随湿度 50% 阈值自动联动，配合蜂鸣器、双色 LED 与屏幕标题闪烁形成多级报警体系。系统上电自检、全自动运行，无需人工干预；模块化软件结构提升了代码可读性与可维护性，低功耗设计支持长时间无人值守。多场景测试表明系统运行稳定、响应迅速、成本低且扩展性良好，适用于温室大棚等中小型环境场景，具备较高的推广价值与应用前景。

七、资料内容完整工程资料（原理图、PCB、代码、元件清单）

八、资料获取方式