基于STM32的智慧养猪系统设计（有完整资料）

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编号：

T4072402M

设计简介：

本设计是基于STM32的智慧养猪系统设计，主要实现以下功能：

1. 通过氨气传感器检测氨气浓度，当氨气浓度过高时，打开水泵冲洗猪舍
2. 通过光照传感器检测光照强度，当光照低于阈值时，打开灯光
3. 通过温湿度传感器检测环境温湿度，当温度高于阈值，自动打开风扇进行降温，当湿度高于阈值，自动打开蜂鸣器进行提醒
4. 通过二氧化碳传感器检测二氧化碳，当二氧化碳浓度过高，打开风机进行换气
5. 通过人体红外传感器进行防盗监测，若有人闯入蜂鸣器报警提醒
6. 通过重力传感器检测食物余量，当余量不足时，打开电机自动加料
7. 通过WiFi连接手机，可以远程监测数据

电源： 5V
传感器：人体红外，二氧化碳传感器，氨气传感器，光照传感器，温湿度传感器，重力传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：水泵（N-MOS），风扇（N-MOS），步进电机），USB灯，蜂鸣器
人机交互：独立按键，WiFi模块

标签：STM32、OLED12864、D203S、RBY-CO2、MQ-135、光敏电阻、ESP8266、ULN2003、28BYJ-48-5V、N-MOS

题目扩展：基于物联网的家禽养殖系统，基于单片机的智能鸡舍系统，基于物联网的宠物环境检测系统

基于 STM32 的智慧养猪系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32F103 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 温湿度传感器模块：获取养猪环境内的温湿度值
2. 氨气传感器模块：监测养猪环境内的氨气浓度
3. 二氧化碳传感器模块：检测养猪环境内的二氧化碳浓度
4. 光敏电阻模块：检测养猪环境内的光照强度
5. 人体红外传感器模块：监测养猪区域是否有人闯入
6. 称重模块：检测养猪区域内饲料的食物余量
7. 独立按键：用于切换系统界面、设置环境参数阈值、手动控制相关设备等操作
8. 供电模块（供电电路）：为整个智慧养猪系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示养猪环境温湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度、光照强度、食物重量以及参数阈值设置界面
2. MOS 管控制模块（三个）：分别控制水泵（调节湿度或供水）、风机（通风换气）和风扇（辅助降温）
3. 蜂鸣器报警模块：当环境参数（如温湿度、氨气浓度、二氧化碳浓度）异常时，触发报警提醒
4. USB 灯模块：当养猪环境光照不足时，启动补光功能
5. 步进电机模块：模拟喂食装置动作，实现自动喂食
6. WIFI 模块：将检测到的环境数据上传至云平台，同时连接手机 APP，支持远程监控与设备控制

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

本设计主要硬件围绕 STM32F103C8T6 单片机搭建，涵盖各类传感器（如温湿度传感器、气体传感器、光敏电阻、人体红外传感器、食物余量检测传感器等），用于采集猪舍环境参数与状态信息；还有执行设备，像控制清洁的喷头、调节光照的灯、实现通风的风扇、防盗及湿度超限提醒的蜂鸣器、完成投喂的投喂器等；同时包含电源电路、复位电路、晶振电路等基础电路模块，以及用于远程控制的通信模块（如 WiFi 模块），共同构成智慧养猪系统的硬件体系。

焊接时，先准备好电烙铁、焊锡丝、助焊剂等工具材料，将电路板固定好。通常先焊接低矮、耐热的元件，比如电阻、电容等被动元件，再焊接引脚多、个头稍大的芯片（如 STM32 单片机）、传感器、执行设备等。焊接过程中，要控制好电烙铁温度与焊接时间，避免因温度过高、焊接时间过长损坏元件或电路板。焊点要饱满、圆润，无虚焊、短路情况。焊接完成后，需仔细检查焊点质量，清理电路板上残留的助焊剂等杂物，接着进行硬件调试，提前排查焊接故障，保障系统硬件稳定运行。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 传感器获取数据测试

该电路板集成多种传感器，它们各自发挥功能获取对应数据，并通过特定方式实现显示功能。温湿度传感器能够实时感知环境中的温度和湿度数值，将其转换为电信号，经过单片机内部的模数转换等处理后，得到精确的温湿度数据；气体传感器可检测二氧化碳、氨气等气体浓度，以电信号形式传输至单片机进行分析处理。

光敏电阻则会根据光照强度的变化改变自身阻值，单片机通过采集该阻值变化所对应的电信号来获取光照强度数据。人体红外传感器能感应是否有人进入监测区域，当检测到人体信号时，会向单片机发送特定信号，单片机将其识别并记录。

在显示方面，单片机将处理后的各类数据，通过通信接口（如 SPI 等）传输给显示屏，显示屏按照预设的格式，将温度、湿度、气体浓度、光照强度以及人体感应状态等信息清晰呈现出来，方便使用者直观地了解当前环境状况。传感器获取数据测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 传感器获取数据图

5.3 自动喂食功能测试

自动喂食功能依托传感器实时监测猪舍食料重量，当检测到重量低于设定阈值时，STM32 单片机触发投喂指令，驱动投喂器投放饲料；过程中显示屏同步反馈余量与状态，也支持远程推送数据，若遇投喂故障，蜂鸣器会报警，保障食料稳定供应，实现智能化饲喂管理。自动喂食功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 自动喂食功能测试图

5.4 手机远程控制测试

该智慧养猪系统的手机远程控制功能，依托电路板集成的通信模块连入网络，手机端通过专属应用，可实时获取猪舍氨气、温湿度等环境数据，以及人员、喂食量等信息。同时，能远程设定环境阈值、喂食量，当参数超阈值或需操作设备时，手机发送指令，经网络传至电路板单片机，驱动风扇、投喂器等执行，让养殖户远程便捷管理猪舍。手机远程控制测试如下图 5-4 所示：

图 5-4 手机远程控制功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。

该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。

此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 传感器获取数据测试

电路板上集成的多种传感器各司其职获取数据，经单片机相应处理后，由显示屏实现显示功能。传感器采集的数据先传至单片机，像温湿度、气体、光照及人体红外传感器，各自获取对应环境信息并转换为电信号传输给单片机分析处理。之后，单片机借助通信接口（如 SPI 等）把处理好的数据发给显示屏，显示屏再按预设格式清晰展示温度、湿度、气体浓度、光照强度以及人体感应状态等信息，便于使用者直观知晓环境状况。传感器获取数据测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 传感器获取数据图

6.3 手机远程功能测试

该系统借助串口通信实现与手机的远程交互。各类传感器采集环境数据后，经单片机处理，通过串口将数据上传。手机端可利用配套程序，基于串口通信接收上传的数据，从而实现对环境信息的远程查看，也能通过串口向系统发送指令，对相关设备进行远程控制操作。手机远程控制测试如下图 6-3 所示：

图 6-3 手机远程功能测试图