STM32实战：基于STM32F103的迷迭香智慧种植系统（自动补光+滴灌）

文章目录

- [1. 项目引言](#1. 项目引言)
- [2. 系统整体设计](#2. 系统整体设计)
- - [2.1 系统功能](#2.1 系统功能)
  - [2.2 系统架构](#2.2 系统架构)
- [3. 硬件准备与清单](#3. 硬件准备与清单)
- [4. 硬件电路连接](#4. 硬件电路连接)
- - [4.1 电源部分连接](#4.1 电源部分连接)
  - [4.2 STM32与传感器/模块连接](#4.2 STM32与传感器/模块连接)
  - [4.3 执行器部分连接](#4.3 执行器部分连接)
- [5. 软件开发环境搭建](#5. 软件开发环境搭建)
- - [5.1 安装Keil MDK-ARM](#5.1 安装Keil MDK-ARM)
  - [5.2 使用STM32CubeMX创建工程](#5.2 使用STM32CubeMX创建工程)
- [6. 代码实现详解](#6. 代码实现详解)
- - [6.1 创建与应用相关的头文件](#6.1 创建与应用相关的头文件)
  - [6.2 创建与应用相关的源文件](#6.2 创建与应用相关的源文件)
  - [6.3 修改主函数文件](#6.3 修改主函数文件)
  - [6.4 修改中断服务函数文件（可选，用于系统滴答计时）](#6.4 修改中断服务函数文件（可选，用于系统滴答计时）)
  - [6.5 重写printf函数支持串口打印（用于调试，可选但强烈推荐）](#6.5 重写printf函数支持串口打印（用于调试，可选但强烈推荐）)
- [7. 系统调试与校准](#7. 系统调试与校准)
- - [7.1 编译与下载](#7.1 编译与下载)
  - [7.2 硬件调试](#7.2 硬件调试)
  - [7.3 阈值校准](#7.3 阈值校准)
  - [7.4 功能联调](#7.4 功能联调)
- [8. 总结与展望](#8. 总结与展望)

1. 项目引言

迷迭香是一种常见的香草植物，对光照和水分有特定需求。传统种植方式依赖人工观察和操作，效率低且难以精确控制。本项目基于STM32F103微控制器，设计并实现一套智慧种植系统，能够自动监测环境光照强度与土壤湿度，并据此自动执行补光与滴灌操作，实现迷迭香的智能化、精准化养护。

本教程面向零基础的嵌入式爱好者，将从硬件选型、电路搭建、软件编程到系统调试，提供完整、详实的步骤与代码，确保读者能够按图索骥，成功复现并落地该系统。

2. 系统整体设计

2.1 系统功能

环境监测：实时采集种植区域的光照强度与土壤湿度。
智能决策：根据预设的阈值，判断是否需要开启补光灯或启动滴灌。
自动控制：驱动补光LED灯带与微型水泵，执行相应的补光或浇水动作。
状态指示：通过LED灯指示系统当前工作模式（如正常、补光、浇水等）。

2.2 系统架构

系统以STM32F103C8T6最小系统板为核心，外接传感器模块与执行器模块，构成一个完整的闭环控制系统。
是
否
是
否
系统上电
STM32初始化
读取光照传感器
读取土壤湿度传感器
光照是否低于阈值?
湿度是否低于阈值?
开启补光灯
关闭补光灯
启动水泵
关闭水泵
状态指示灯更新
延时等待

流程图说明：系统上电后，STM32完成初始化，随后进入主循环。循环中，依次读取光照和土壤湿度传感器数据，并分别与预设阈值进行比较。根据比较结果，控制补光灯和水泵的开关。同时更新状态指示灯，最后经过一段延时后，开始下一次数据采集与控制循环，实现持续自动管理。

3. 硬件准备与清单

类别	名称	型号/规格	数量	备注
核心控制器	STM32最小系统板	STM32F103C8T6 (蓝色PCB)	1	核心处理单元
光照传感器	数字光强度传感器	BH1750FVI	1	I2C接口，测量范围0-65535 lux
湿度传感器	土壤湿度传感器	模拟输出款	1	输出0-3.3V模拟电压
执行器	补光LED灯带	12V WS2812B或普通白光LED	1	需配合MOS管驱动
执行器	微型直流水泵	5V或12V	1	用于滴灌，需配合继电器或MOS管
电源	直流降压模块	LM2596S	2	分别将12V降至5V（供STM32）和3.3V（供传感器）
电源	开关电源	12V 2A	1	系统总电源
驱动模块	继电器模块	5V高电平触发	1	控制水泵通断
驱动模块	MOS管模块	IRF520	1	控制LED灯带
其他	面包板、杜邦线	-	若干	用于连接电路
其他	电阻、LED灯	220Ω	若干	用于状态指示

购买建议：以上元件均可在主流电子商城（如淘宝、京东）找到。STM32F103C8T6最小系统板建议选择"蓝色PCB"款，其引脚定义较为标准。传感器和执行器选择最常见的型号即可，本教程将基于通用接口进行讲解。

4. 硬件电路连接

重要提示 ：连接电路前，请确保所有电源处于断开状态。务必核对电压，避免将5V或12V接入STM32的3.3V引脚，否则会烧毁芯片。

4.1 电源部分连接

12V开关电源正极接至LM2596S输入正极(IN+) ，负极接至公共地(GND)。
第一个LM2596S模块（输出5V）：
- OUT+ 接至STM32板子的 5V 引脚。
- OUT- 接至公共地。
第二个LM2596S模块（输出3.3V）：
- OUT+ 接至面包板的 3.3V 电源轨。
- OUT- 接至公共地。
STM32板子的 GND 引脚接至公共地。

4.2 STM32与传感器/模块连接

将以下设备的信号线连接到STM32的对应引脚。

设备	引脚/线缆	STM32引脚	引脚模式	说明
BH1750光照传感器	VCC	面包板3.3V轨	-	供电
	GND	公共地	-	接地
	SCL	PB6	I2C1_SCL	时钟线
	SDA	PB7	I2C1_SDA	数据线
土壤湿度传感器	VCC	面包板3.3V轨	-	供电
	GND	公共地	-	接地
	AO (模拟输出)	PA0	ADC1_IN0	模拟信号输入
继电器模块	VCC	面包板5V轨	-	供电（注意电压）
	GND	公共地	-	接地
	IN (信号输入)	PB5	GPIO_Output	控制水泵开关
IRF520 MOS管模块	VCC	面包板5V轨	-	供电（注意电压）
	GND	公共地	-	接地
	IN (信号输入)	PB4	GPIO_Output	控制LED灯带开关
状态指示灯LED	阳极 (长脚)	PB3 (串联220Ω电阻)	GPIO_Output	绿色LED，指示系统运行
	阴极 (短脚)	公共地	-	接地

4.3 执行器部分连接

补光LED灯带 ：
- 灯带 12V+ 接至 12V电源正极。
- 灯带 GND 接至 IRF520模块的 OUT-。
- IRF520模块的 OUT+ 接至 12V电源正极。
- 原理：当STM32给IRF520的 IN 脚高电平时，MOS管导通，灯带回路接通，灯亮。
微型水泵 ：
- 水泵正极接至 12V电源正极。
- 水泵负极接至 继电器模块的 COM (公共端)。
- 继电器模块的 NO (常开端) 接至 12V电源负极。
- 原理：当STM32给继电器 IN 脚高电平时，继电器吸合，COM与NO接通，水泵回路接通，水泵工作。

5. 软件开发环境搭建

5.1 安装Keil MDK-ARM

访问ARM官网或国内镜像，下载并安装 Keil MDK-ARM (例如V5.36版本)。
安装过程中，需要注册。可以申请评估版，或寻找相关授权。
安装完成后，需要安装STM32F1系列的器件支持包（Device Family Pack）。
- 打开Keil，点击 Pack Installer 图标。
- 在 Devices 标签页搜索 STM32F103C8，找到对应的系列。
- 在 Packs 标签页，找到 Keil::STM32F1xx_DFP，点击 Install 进行安装。

5.2 使用STM32CubeMX创建工程

STM32CubeMX是ST官方提供的图形化配置工具，可以极大简化引脚、时钟、外设的初始化工作。

下载安装STM32CubeMX。
创建新工程 ：选择 STM32F103C8Tx 芯片。
系统核心配置 (SYS) ：
- Debug: 选择 Serial Wire。这样才可以使用ST-LINK进行调试和下载。
时钟配置 (RCC) ：
- High Speed Clock (HSE): 选择 Crystal/Ceramic Resonator。我们的最小系统板外部接了8MHz晶振。
引脚分配与功能配置 ：
- 根据第4章的连接表，在芯片图形上点击对应引脚，选择其功能。
  - PB6: I2C1_SCL
  - PB7: I2C1_SDA
  - PA0: ADC1_IN0
  - PB5, PB4, PB3: 均设置为 GPIO_Output。
外设参数配置 ：
- I2C1 : 模式选择 I2C，参数保持默认（标准模式，100kHz）。
- ADC1 : 在 Analog 标签下，将 ADC1 的 IN0 通道使能。在 Parameter Settings 中，配置为：
  - Resolution: 12 Bits
  - Scan Conversion Mode: Disabled
  - Continuous Conversion Mode: Disabled (我们采用单次转换)
  - DMA Continuous Requests: Disabled
时钟树配置 ：
- 在Clock Configuration标签页，将HCLK设置为72MHz（STM32F103的最高主频）。通常只需在 HCLK 输入框键入 72，然后回车，软件会自动配置PLL倍频参数。
工程管理 ：
- Project Manager -> Project：
  - Project Name: Rosemary_Smart_Farm
  - Project Location: 选择一个你的工作目录。
  - Toolchain / IDE: 选择 MDK-ARM V5。
- Code Generator：
  - 勾选 Generate peripheral initialization as a pair of '.c/.h' files per peripheral (为每个外设生成独立的初始化文件)。
  - 勾选 Backup previously generated files when re-generating (重生成时备份旧文件)。
生成代码 ：点击右上角 GENERATE CODE。首次生成会提示安装固件库，点击确认即可。代码生成后，点击 Open Project，会自动在Keil中打开工程。

6. 代码实现详解

在STM32CubeMX生成的代码框架基础上，我们添加应用层逻辑代码。请勿修改 /* USER CODE BEGIN */ 和 /* USER CODE END */ 注释之外的生成代码，否则重新生成CubeMX配置时会被覆盖。

6.1 创建与应用相关的头文件

文件名：app_config.h

此文件用于定义系统参数、引脚映射和函数声明。

c 复制代码

/* app_config.h */
#ifndef __APP_CONFIG_H
#define __APP_CONFIG_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

/* 包含必要的标准库与HAL库头文件 */
#include "main.h"
#include "i2c.h"
#include "adc.h"
#include "gpio.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>

/* 硬件引脚定义 (与CubeMX配置一致) */
#define LIGHT_SENSOR_SCL_Pin       GPIO_PIN_6
#define LIGHT_SENSOR_SCL_GPIO_Port GPIOB
#define LIGHT_SENSOR_SDA_Pin       GPIO_PIN_7
#define LIGHT_SENSOR_SDA_GPIO_Port GPIOB

#define SOIL_MOISTURE_ADC_Pin      GPIO_PIN_0
#define SOIL_MOISTURE_ADC_GPIO_Port GPIOA

#define PUMP_RELAY_Pin             GPIO_PIN_5
#define PUMP_RELAY_GPIO_Port       GPIOB

#define LED_STRIP_Pin              GPIO_PIN_4
#define LED_STRIP_GPIO_Port        GPIOB

#define STATUS_LED_Pin             GPIO_PIN_3
#define STATUS_LED_GPIO_Port       GPIOB

/* BH1750 I2C 设备地址 */
#define BH1750_ADDR_WRITE          0x46 // 写地址 (从机地址左移一位，最低位为0)
#define BH1750_ADDR_READ           0x47 // 读地址 (从机地址左移一位，最低位为1)

/* BH1750 指令集 */
#define BH1750_POWER_DOWN          0x00
#define BH1750_POWER_ON            0x01
#define BH1750_RESET               0x07
#define BH1750_CONT_H_RES_MODE     0x10 // 连续高分辨率模式，1lx分辨率，120ms
#define BH1750_CONT_H_RES_MODE2    0x11 // 连续高分辨率模式2，0.5lx分辨率，120ms
#define BH1750_CONT_L_RES_MODE     0x13 // 连续低分辨率模式，4lx分辨率，16ms
#define BH1750_ONE_TIME_H_RES_MODE 0x20 // 单次高分辨率模式
#define BH1750_ONE_TIME_H_RES_MODE2 0x21 // 单次高分辨率模式2
#define BH1750_ONE_TIME_L_RES_MODE 0x23 // 单次低分辨率模式

/* 系统控制阈值 (需根据实际环境校准) */
#define LIGHT_INTENSITY_THRESHOLD  3000.0 // 光照强度阈值，单位lux，低于此值补光
#define SOIL_MOISTURE_THRESHOLD    1500   // 土壤湿度ADC原始值阈值，高于此值浇水 (ADC值越大，湿度越小)
#define PUMP_WORK_TIME_MS          3000   // 水泵每次工作时间，单位毫秒
#define LED_WORK_TIME_MS           5000   // 补光灯每次工作时间，单位毫秒
#define SAMPLE_INTERVAL_MS         2000   // 传感器采样间隔，单位毫秒

/* 全局变量声明 */
extern volatile uint32_t system_tick; // 系统滴答计时，在main.c中定义

/* 函数声明 */
void SystemClock_Config(void);
void BH1750_Init(void);
float BH1750_ReadLightIntensity(void);
uint16_t Read_Soil_Moisture_ADC(void);
void Control_Pump(uint8_t state);
void Control_LED_Strip(uint8_t state);
void Control_Status_LED(uint8_t state);
void Delay_ms(uint32_t ms);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* __APP_CONFIG_H */

6.2 创建与应用相关的源文件

文件名：app_sensors_actuators.c

此文件包含传感器驱动和执行器控制的具体实现。

c 复制代码

/* app_sensors_actuators.c */
#include "app_config.h"

/* BH1750初始化 */
void BH1750_Init(void) {
    uint8_t cmd = BH1750_POWER_ON;
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR_WRITE, &cmd, 1, 100);
    HAL_Delay(10);

    cmd = BH1750_CONT_H_RES_MODE;
    HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, BH1750_ADDR_WRITE, &cmd, 1, 100);
    HAL_Delay(180); // 等待首次测量完成
}

/* 读取BH1750光照强度值，单位lux */
float BH1750_ReadLightIntensity(void) {
    uint8_t data[2] = {0};
    float lux = 0.0;

    if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, BH1750_ADDR_READ, data, 2, 100) == HAL_OK) {
        lux = (float)((data[0] << 8) | data[1]) / 1.2; // 根据数据手册公式计算
    } else {
        lux = -1.0; // 读取失败
    }
    return lux;
}

/* 读取土壤湿度ADC值 */
uint16_t Read_Soil_Moisture_ADC(void) {
    uint16_t adc_value = 0;
    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

    // 配置ADC通道 (已在CubeMX中配置，此处可省略，但显式配置更安全)
    sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
    sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;
    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_55CYCLES_5;
    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }

    // 启动ADC转换
    HAL_ADC_Start(&hadc1);
    // 等待转换完成，超时时间10ms
    if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, 10) == HAL_OK) {
        adc_value = HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
    }
    HAL_ADC_Stop(&hadc1);

    return adc_value; // ADC为12位，返回值范围0-4095
}

/* 控制水泵继电器 */
void Control_Pump(uint8_t state) {
    if (state) {
        HAL_GPIO_WritePin(PUMP_RELAY_GPIO_Port, PUMP_RELAY_Pin, GPIO_PIN_SET); // 高电平触发继电器
        // 可以在此添加日志输出：printf("Pump ON\r\n");
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(PUMP_RELAY_GPIO_Port, PUMP_RELAY_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        // printf("Pump OFF\r\n");
    }
}

/* 控制补光灯带 (通过MOS管) */
void Control_LED_Strip(uint8_t state) {
    if (state) {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_STRIP_GPIO_Port, LED_STRIP_Pin, GPIO_PIN_SET); // 高电平导通MOS管
        // printf("LED Strip ON\r\n");
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(LED_STRIP_GPIO_Port, LED_STRIP_Pin, GPIO_PIN_RESET);
        // printf("LED Strip OFF\r\n");
    }
}

/* 控制状态指示灯 */
void Control_Status_LED(uint8_t state) {
    if (state) {
        HAL_GPIO_WritePin(STATUS_LED_GPIO_Port, STATUS_LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // LED亮
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(STATUS_LED_GPIO_Port, STATUS_LED_Pin, GPIO_PIN_RESET); // LED灭
    }
}

/* 简易毫秒级延时函数 (基于HAL_Delay，但避免阻塞式) */
void Delay_ms(uint32_t ms) {
    uint32_t start_tick = system_tick;
    while ((system_tick - start_tick) < ms) {
        // 空循环，等待系统滴答计时器递增。system_tick需要在SysTick中断中更新。
    }
}

6.3 修改主函数文件

文件名：main.c

这是程序的主入口，包含初始化、主循环和核心控制逻辑。

c 复制代码

/* main.c */
#include "app_config.h"

/* 全局变量定义 */
volatile uint32_t system_tick = 0; // 系统滴答计时器，在SysTick中断中递增

/* 私有函数声明 */
static void SystemClock_Config(void);
static void MX_GPIO_Init(void);
static void MX_ADC1_Init(void);
static void MX_I2C1_Init(void);

int main(void) {
    /* 复位所有外设，初始化Flash接口和Systick */
    HAL_Init();

    /* 配置系统时钟 */
    SystemClock_Config();

    /* 初始化所有已配置的外设 */
    MX_GPIO_Init();
    MX_ADC1_Init();
    MX_I2C1_Init();

    /* 初始化应用层模块 */
    BH1750_Init(); // 初始化光照传感器
    Control_Status_LED(1); // 上电后状态指示灯常亮，表示系统运行

    /* 主循环 */
    while (1) {
        float light_lux = 0.0;
        uint16_t soil_adc = 0;
        static uint32_t pump_start_time = 0;
        static uint32_t led_start_time = 0;
        static uint8_t pump_is_running = 0;
        static uint8_t led_is_running = 0;

        /* 1. 采集数据 */
        light_lux = BH1750_ReadLightIntensity();
        soil_adc = Read_Soil_Moisture_ADC();

        // 可以在此处通过串口打印数据，用于调试
        // printf("Light: %.2f lux, Soil ADC: %d\r\n", light_lux, soil_adc);

        /* 2. 智能决策与控制 - 补光逻辑 */
        if (light_lux > 0 && light_lux < LIGHT_INTENSITY_THRESHOLD) {
            // 光照不足，需要补光
            if (!led_is_running) {
                Control_LED_Strip(1); // 开启补光灯
                led_is_running = 1;
                led_start_time = system_tick; // 记录开启时间
                // printf("Light too low, LED ON.\r\n");
            }
        } else {
            // 光照充足，或读取失败
            // 如果灯正在亮，且已到达预设工作时间，则关闭
            if (led_is_running && ((system_tick - led_start_time) >= LED_WORK_TIME_MS)) {
                Control_LED_Strip(0);
                led_is_running = 0;
                // printf("LED work time reached, LED OFF.\r\n");
            }
        }

        /* 3. 智能决策与控制 - 滴灌逻辑 */
        if (soil_adc > SOIL_MOISTURE_THRESHOLD) { // ADC值大，表示土壤干燥
            if (!pump_is_running) {
                Control_Pump(1); // 启动水泵
                pump_is_running = 1;
                pump_start_time = system_tick;
                // printf("Soil too dry, Pump ON.\r\n");
            }
        } else {
            // 土壤湿度足够，或读取失败
            // 如果水泵正在运行，且已到达预设工作时间，则关闭
            if (pump_is_running && ((system_tick - pump_start_time) >= PUMP_WORK_TIME_MS)) {
                Control_Pump(0);
                pump_is_running = 0;
                // printf("Pump work time reached, Pump OFF.\r\n");
            }
        }

        /* 4. 状态指示灯闪烁 (系统心跳) */
        Control_Status_LED(1); // 常亮表示运行，也可改为闪烁模式
        // 闪烁示例：每500ms切换一次
        // static uint32_t led_toggle_time = 0;
        // if ((system_tick - led_toggle_time) > 500) {
        //     HAL_GPIO_TogglePin(STATUS_LED_GPIO_Port, STATUS_LED_Pin);
        //     led_toggle_time = system_tick;
        // }

        /* 5. 延时，进入下一个控制周期 */
        Delay_ms(SAMPLE_INTERVAL_MS);
    }
}

/* SysTick中断回调函数，用于更新系统滴答计时 */
void HAL_SYSTICK_Callback(void) {
    system_tick++;
}

/* 以下函数由CubeMX自动生成，位于main.c尾部 */
void SystemClock_Config(void) { ... } // 具体代码由CubeMX生成
static void MX_GPIO_Init(void) { ... }
static void MX_ADC1_Init(void) { ... }
static void MX_I2C1_Init(void) { ... }
void Error_Handler(void) { ... }

6.4 修改中断服务函数文件（可选，用于系统滴答计时）

文件名：stm32f1xx_it.c

我们需要在SysTick中断服务程序中调用自定义的回调函数来更新 system_tick。

找到 stm32f1xx_it.c 文件中的 SysTick_Handler 函数，在其内部添加对 HAL_SYSTICK_Callback 的调用。注意要在 USER CODE BEGIN 和 USER CODE END 之间添加。

c 复制代码

/* stm32f1xx_it.c (片段) */
/**
  * @brief This function handles System tick timer.
  */
void SysTick_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 0 */
  /* 调用自定义的滴答回调函数 */
  HAL_SYSTICK_Callback();
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 0 */
  HAL_IncTick();
  /* USER CODE BEGIN SysTick_IRQn 1 */
  /* USER CODE END SysTick_IRQn 1 */
}

同时，需要在 stm32f1xx_it.h 文件中声明这个回调函数（如果尚未声明）。

c 复制代码

/* stm32f1xx_it.h (在文件末尾的#ifdef __cplusplus之前添加) */
void HAL_SYSTICK_Callback(void);

6.5 重写printf函数支持串口打印（用于调试，可选但强烈推荐）

文件名：usart.c

为了方便调试，我们可以重定向 printf 到串口。假设你使用了USART1（PA9为TX，PA10为RX）。

首先在CubeMX中启用USART1，模式为 Asynchronous，参数默认即可。
在 main.c 中包含 stdio.h。
在 usart.c 文件中添加以下代码：

c 复制代码

/* usart.c (在USER CODE BEGIN 0 和 USER CODE END 0 之间添加) */
#include <stdio.h>

#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE {
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)&ch, 1, 1000);
    return ch;
}

在Keil的工程选项中，勾选 Use MicroLIB（在 Target -> Code Generation 中）。MicroLIB是一个针对嵌入式系统优化的精简版C库，支持 printf 重定向。

完成以上步骤后，就可以在代码中使用 printf 来打印调试信息了。记得将串口模块的TX、RX引脚连接到USB转TTL模块，并在电脑上使用串口助手（如XCOM、Putty）查看打印信息。

7. 系统调试与校准

7.1 编译与下载

在Keil中，点击 Rebuild (F7) 编译整个工程。确保0错误，0警告。
使用ST-LINK/V2调试器连接STM32板子的 SWDIO 和 SWCLK 引脚，并连接 3.3V 和 GND。
在Keil中，选择 Debug -> Settings，确保识别到ST-LINK。
点击 Load (F8) 将程序下载到STM32中。
下载完成后，按一下板子的复位键，程序开始运行。

7.2 硬件调试

电源检查 ：用万用表测量STM32的 3.3V 和 5V 引脚，确保电压正常。
指示灯：系统上电后，状态指示灯（PB3连接的LED）应常亮。
传感器测试 ：
- 光照传感器 ：用手电筒照射BH1750，同时通过串口打印 light_lux 值，观察数值是否显著增大。
- 土壤湿度传感器 ：将传感器探头分别置于空气中和插入湿润的土壤中，通过串口打印 soil_adc 值。在空气中ADC值应接近4095（干燥），在湿土中ADC值应显著降低。
执行器测试 ：
- 可以临时修改代码，在主循环开始强制打开水泵或补光灯几秒钟，观察继电器和MOS管模块的指示灯是否亮起，水泵是否转动，LED灯带是否点亮。

7.3 阈值校准

这是项目成功的关键。你需要根据迷迭香的实际生长环境和传感器读数来确定最佳阈值。

光照阈值 LIGHT_INTENSITY_THRESHOLD ：
- 在迷迭香所需的最佳光照环境下（例如，晴朗日子的窗边），用串口打印出此时的 light_lux 值，记为一个参考值 L_optimal。
- 将阈值设置为略低于 L_optimal 的值，例如 L_optimal * 0.7。这样当光照低于最佳值的70%时，系统开始补光。
土壤湿度阈值 SOIL_MOISTURE_THRESHOLD ：
- 当土壤湿度适宜时（即手指触摸感觉湿润但不粘手），将传感器插入土壤，通过串口打印 soil_adc 值，记为 ADC_moist。
- 当土壤干燥需要浇水时，再次测量 soil_adc 值，记为 ADC_dry。ADC_dry 会明显大于 ADC_moist。
- 将阈值设置为 ADC_moist 和 ADC_dry 之间的一个值，例如 (ADC_moist + ADC_dry) / 2。当测量值大于此阈值时，表示土壤偏干，启动浇水。

7.4 功能联调

校准阈值后，将系统置于实际环境中运行。

遮挡光照传感器，观察补光灯是否自动点亮，并在 LED_WORK_TIME_MS 后自动关闭。
将土壤湿度传感器置于干燥环境中（或用手捏住探头使其干燥），观察水泵是否自动启动，并在 PUMP_WORK_TIME_MS 后自动停止。
测试同时需要补光和浇水的情况，观察两个执行器是否能独立工作。

8. 总结与展望

至此，一个完整的基于STM32F103的迷迭香智慧种植系统已经构建完成。本教程涵盖了从硬件选型、电路连接、软件环境搭建、代码编写到系统调试的全过程，所有代码均提供详细注释，力求让零基础的开发者也能一步步实现。

项目总结：

核心：利用STM32的ADC和I2C外设读取传感器数据，通过GPIO控制执行器。
关键点：硬件电路的正确连接、CubeMX的工程配置、传感器阈值的现场校准。
扩展性：本系统框架清晰，易于扩展更多功能。

未来优化方向：

增加显示模块：添加OLED屏幕，实时显示光照、湿度数值及系统状态。
增加通信模块：加入Wi-Fi（如ESP8266）或蓝牙模块，将数据上传至手机APP或云平台，实现远程监控。
增加数据存储：使用EEPROM或SD卡，记录历史环境数据，便于分析植物生长规律。
优化控制算法：引入PID控制或模糊控制，使补光和滴灌更加平滑、精准，避免频繁启停。
增加更多传感器：如温湿度传感器（DHT11）、CO2传感器等，构建更全面的植物工厂环境监控系统。

希望本教程能成为你嵌入式学习之路上的一个扎实的实践项目。祝你成功！