【已验证】基于STM32F103的土壤湿度传感器驱动

在什么智慧大棚、智慧农业等一些课设毕设中土壤湿度检测是一个常见需求。本文将介绍如何使用STM32F103微控制器（基于HAL库）驱动一款常见的模拟输出土壤湿度传感器（内部使用NE555芯片），通过ADC读取湿度值，并通过串口输出数据。

1. 硬件准备

STM32F103开发板（如STM32F103C8T6最小系统板）
土壤湿度传感器（模拟输出，带NE555芯片，通常有三个引脚：VCC、GND、AO）
USB转TTL模块（用于串口调试）
杜邦线若干

传感器与STM32连接

传感器引脚	STM32引脚
VCC	3.3V / 5V（根据传感器要求，多数为3.3V）
GND	GND
AO	PA0（ADC1通道0）

这玩意的原理就是通过湿度引起电压变化，然后我们通过电压转换为对应的湿度值。不加湿纸巾的时候电压是2.258V，使用湿纸巾覆盖探头部分后电压为1.476V，所以湿度和电压是反比关系。

2. 软件环境

STM32CubeMX（用于生成初始化代码）
Keil MDK 或 STM32CubeIDE（编译下载）
串口调试助手（如XCOM、SecureCRT）

3. 项目配置（STM32CubeMX）

新建工程，选择芯片型号（如STM32F103C8）。
配置RCC：HSE外部晶振（8MHz），系统时钟设为72MHz。
配置ADC1：
- 选择IN0（PA0），单次转换，软件触发。
- 分辨率12位，采样时间可设为55.5周期。
配置USART1：
- 异步模式，波特率115200，8N1。
- 引脚：PA9（TX），PA10（RX）。
生成代码，选择"初始化所有外设"，生成独立的.c/.h文件。

4. 代码实现

在生成的工程基础上，编写main.c文件，实现ADC读取、电压转换、湿度百分比计算并通过串口打印。下面给出关键部分代码，其实原理很简单的。

复制代码

/**
 * @brief 读取ADC值，计算电压和湿度百分比，通过串口输出
 */
void ReadSoilMoisture(void)
{
    uint16_t adc_value = 0;
    float voltage = 0.0;
    float moisture_percent = 0.0;

    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 100) == HAL_OK)
    {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    }
    HAL_ADC_Stop(&hadc1);

    // 参考电压3.3V，12位ADC最大值4095
    voltage = (adc_value * 3.3f) / 4095.0f;

    // 湿度换算：假设电压0V对应100%湿度，3.3V对应0%湿度（线性）
    // 实际使用时请根据传感器特性校准
    moisture_percent = (1.0f - (voltage / 3.3f)) * 100.0f;
    if (moisture_percent < 0) moisture_percent = 0;
    if (moisture_percent > 100) moisture_percent = 100;

    char msg[64];
    sprintf(msg, "ADC: %d, Voltage: %.2f V, Moisture: %.1f%%\r\n", adc_value, voltage, moisture_percent);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)msg, strlen(msg), 100);
}

5. 代码说明

ADC读取：采用单次转换模式，每次读取前启动转换，读取后停止。采样时间设为55.5周期，可适应传感器输出阻抗。
电压转换：STM32F103的ADC为12位，参考电压3.3V，因此电压值 = ADC值 * 3.3 / 4095。
湿度计算：传感器输出与湿度的关系通常是非线性的，但很多低成本传感器可以近似为线性。示例中假设电压越低湿度越高（常见情况），实际使用时建议在干燥空气和水中分别测量ADC值，然后通过插值得到更准确的百分比。
串口输出：通过USART1每秒输出一次数据，便于在串口助手查看。

6. 测试结果

将程序下载到开发板，连接传感器，打开串口助手（波特率115200），即可看到类似输出：

7. 参考代码

通过网盘分享的文件：SoilSensor_ADC_Example.zip

链接: https://pan.baidu.com/s/1E-QKsymzPdlj2C0TVGNegw?pwd=rvfw 提取码: rvfw

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