基于STM32单片机无线ZIGBEE智能大棚土壤湿度光照检测

1 系统功能介绍

本系统是一种基于STM32单片机的无线ZigBee智能大棚土壤湿度光照检测系统。系统主要由主机和从机组成，主机负责数据采集并通过ZigBee模块将采集到的温度、光照强度和土壤湿度数据发送至从机。从机则接收到数据后，通过LCD1602液晶显示模块将数据实时显示给用户。

1.1 主要功能

温度采集：主机通过DS18B20温度传感器实时采集大棚中的环境温度。
光照强度采集：主机通过光照传感器采集大棚内的光照强度，数据范围为0-100。
土壤湿度采集：主机通过土壤湿度传感器实时采集土壤的湿度信息，数据范围为0-100。
数据传输：主机通过ZigBee模块（CC2530）将温度、光照、湿度数据传输到从机。
实时显示：从机通过LCD1602液晶显示模块实时显示接收到的数据，包括温度、光照强度和土壤湿度。
连接状态显示：从机液晶显示若无数据接收，显示"xx"提示数据无效或连接断开。

1.2 系统架构

主机部分：由STM32F103C8T6单片机、光照传感器、DS18B20温度传感器、土壤湿度传感器、ZigBee模块组成。主机采集温度、光照和湿度数据，并通过ZigBee无线传输给从机。
从机部分：由STM32F103C8T6单片机、LCD1602液晶显示模块和ZigBee模块组成。从机接收主机发送的数据，并通过LCD显示数据。如果数据无效，液晶显示"xx"。

2 系统电路设计

系统电路设计包括主机和从机两部分，涉及到温湿度传感器、光照传感器、ZigBee模块、液晶显示模块等多个模块。下面将分别详细介绍这些模块的设计。

2.1 主机电路设计

2.1.1 STM32F103C8T6单片机核心电路

主机部分的核心控制单元是STM32F103C8T6单片机，负责数据采集、处理和通信。STM32F103C8T6拥有丰富的I/O口、定时器和通信接口，适用于本系统的各种需求。

功能：主机通过单片机控制光照传感器、温度传感器和土壤湿度传感器进行数据采集，并通过ZigBee模块将数据发送给从机。
时钟源：STM32F103C8T6使用外部晶振提供时钟信号，保证系统稳定工作。
电源管理：通过电源模块将5V电源转换为3.3V，为STM32单片机及其他模块提供稳定电源。

2.1.2 ZigBee模块（CC2530）

ZigBee模块CC2530用于主机和从机之间的数据通信。该模块支持ZigBee协议，具有较低的功耗和可靠的通信性能，适合无线传输环境监测数据。

功能：通过ZigBee无线通信协议，主机将温湿度数据传输至从机。
接口：CC2530通过USART或SPI接口与STM32单片机连接，用于数据传输。

2.1.3 温度传感器（DS18B20）

DS18B20是一款常用的数字温度传感器，通过单总线协议与STM32单片机通信，获取环境温度数据。

功能：DS18B20传感器可以精确地获取大棚内的环境温度，并将数据传输给STM32单片机。
接口：DS18B20通过单总线接口与STM32单片机连接，数据传输简单且可靠。

2.1.4 光照传感器

光照传感器用于实时监测大棚内的光照强度。常用的光照传感器如BH1750、TSL2561等，可以提供数字输出数据。

功能：光照传感器采集大棚内的光照强度，数据范围为0-100。
接口：光照传感器通过I2C接口与STM32单片机连接，实时传输光照数据。

2.1.5 土壤湿度传感器

土壤湿度传感器用于实时监测大棚内土壤的湿度情况。常见的土壤湿度传感器如YL-69、FC-28等可以提供模拟信号。

功能：土壤湿度传感器检测土壤中的水分含量，并通过模拟信号输出给STM32单片机。
接口：土壤湿度传感器通过ADC（模拟到数字转换）接口与STM32单片机连接，将模拟信号转换为数字数据。

2.2 从机电路设计

2.2.1 STM32F103C8T6单片机核心电路

从机部分的核心控制单元也是STM32F103C8T6单片机，负责接收主机传输的数据并通过LCD1602显示模块显示数据。

功能：从机接收温度、光照和湿度数据，并将其显示在LCD上。如果没有接收到有效数据，则显示"xx"。
时钟源：从机使用与主机相同的时钟源，确保同步工作。

2.2.2 LCD1602液晶显示模块

LCD1602液晶显示模块用于从机显示采集到的数据，包括温度、光照强度和土壤湿度。

功能：实时显示主机发送的温度、光照和湿度数据。如果没有接收到有效数据，显示"xx"。
接口：LCD1602通过GPIO接口与STM32单片机连接，显示相关数据。

2.2.3 ZigBee模块（CC2530）

从机也通过ZigBee模块（CC2530）接收主机发送的数据，使用ZigBee无线通信协议实现主从机之间的数据传输。

功能：通过ZigBee模块接收主机的数据，并将数据传输给STM32单片机进行处理。
接口：CC2530通过USART或SPI接口与STM32单片机连接，接收数据。

3 程序设计

程序设计是本系统的核心，主要包括数据采集、无线通信、显示管理和连接状态处理等功能。以下将详细介绍每个模块的程序设计。

3.1 系统初始化

系统初始化包括各硬件模块的初始化，确保各模块能够正常工作。初始化过程包括STM32单片机、ZigBee模块、温湿度传感器和液晶显示模块等的配置。

c 复制代码

void system_init() {
    // 初始化温度传感器
    DS18B20_Init();
    
    // 初始化光照传感器
    LightSensor_Init();
    
    // 初始化土壤湿度传感器
    SoilMoisture_Init();
    
    // 初始化ZigBee模块
    ZigBee_Init();
    
    // 初始化LCD显示模块
    LCD_Init();
}

3.1.1 温度传感器初始化

DS18B20温度传感器通过单总线与STM32单片机连接，初始化过程包括配置GPIO口为输入模式，并启动温度转换过程。

c 复制代码

void DS18B20_Init() {
    // 配置GPIO口为输入模式
    GPIO_Init(DS18B20_GPIO, GPIO_MODE_INPUT);
    
    // 启动温度转换
    DS18B20_StartConversion();
}

3.1.2 光照传感器初始化

光照传感器通过I2C接口与STM32单片机连接，初始化过程包括设置I2C接口，并配置光照传感器的工作模式。

c 复制代码

void LightSensor_Init() {
    // 配置I2C接口
    I2C_Init(LightSensor_I2C);
    
    // 配置光照传感器工作模式
    LightSensor_SetMode();
}

3.1.3 土壤湿度传感器初始化

土壤湿度传感器通过ADC接口与STM32单片机连接，初始化过程包括设置ADC通道和读取土壤湿度数据。

c 复制代码

void SoilMoisture_Init() {
    // 配置ADC接口
    ADC_Init(SoilMoisture_ADC);
    
    // 启