一、引言

随着现代农业技术的发展，智能化温室大棚成为提升农业生产效率的关键。本方案提出一套基于STM32单片机为核心的大棚温湿度环境参数监测系统，集成无线蓝牙通信与手机APP控制功能，并拓展电磁环境检测模块，旨在实现对大棚环境的精准、远程、智能化管理。

二、系统总体方案设计

系统采用模块化设计思想，以高性能、低功耗的STM32系列单片机（如STM32F103C8T6）作为主控制器。系统通过温湿度传感器（如DHT11或DHT22）实时采集环境数据，通过特定传感器或模块（如基于霍尔效应的探头或专用场强计接口）监测周边电磁环境强度。采集的数据经STM32处理分析后，一方面可通过LCD显示屏本地显示，另一方面通过HC-05或HC-06蓝牙模块与用户手机APP建立无线连接，实现数据上传与指令下发。用户可通过APP实时查看环境参数，并远程控制大棚内的执行机构（如通风扇、加热器、补光灯、灌溉电磁阀等）。

三、硬件电路原理图设计

硬件系统主要包括以下核心部分：

1. 主控模块：STM32最小系统电路，包含晶振、复位电路、Boot模式选择及电源滤波电路。
2. 传感器模块：

• 温湿度传感器：DHT11数字传感器，单总线通信，连接至STM32的GPIO口。

• 电磁环境检测模块：可采用宽频带电场磁场传感器探头，输出模拟信号，经STM32内部ADC转换为数字量；或选用集成数字输出的模块，通过I2C/SPI接口与主控通信。

1. 无线通信模块：HC-05蓝牙模块，通过UART串口（如USART1）与STM32连接，需设计电平匹配电路（通常为3.3V兼容）。
2. 执行机构驱动模块：采用继电器模块或光耦隔离的MOSFET驱动电路，由STM32的GPIO口控制，用于操作风机、水泵等设备。
3. 电源模块：将外部输入（如12V适配器）转换为系统所需的5V和3.3V，为各模块稳定供电。
4. 人机交互模块：可选配OLED或LCD显示屏用于本地数据显示，按键用于参数设置。

四、系统程序设计

程序设计基于Keil MDK或STM32CubeIDE开发环境，采用C语言编写，程序流程清晰分层：

1. 系统初始化：配置系统时钟、GPIO、ADC、定时器、UART串口（用于蓝牙）等外设。
2. 数据采集任务：

• 定时触发温湿度传感器读取，解析数据包。

• 启动ADC采样，读取电磁环境检测传感器的模拟电压值，并根据传感器灵敏度换算为场强值（如V/m）。

1. 数据处理与判断：将采集数据与预设的温湿度阈值（及可选的电磁场安全阈值）比较，若超出范围，则自动启动或通过APP请求启动相应调控设备。
2. 蓝牙通信协议：定义简洁的串口通信协议。STM32将数据打包成固定格式的字符串（如“T:25.5,H:60%,E:0.5”），通过UART定时发送至蓝牙模块。串口中断服务程序实时解析从APP下发的控制指令（如“FAN_ON”），并执行相应动作。
3. 控制执行：根据自动逻辑或APP指令，控制对应GPIO输出高低电平，驱动继电器动作。
4. 本地显示：刷新显示屏上的实时数据及系统状态。

五、手机APP设计

APP可使用Android Studio（Java/Kotlin）或MIT App Inventor等工具开发。核心功能包括：

1. 蓝牙连接：扫描并配对系统蓝牙模块。
2. 数据实时显示：以数字和曲线图形式动态展示温湿度及电磁强度。
3. 阈值设置：允许用户设置环境参数的上下限报警值。
4. 手动控制界面：提供虚拟按钮，用于远程手动开关各类执行设备。
5. 历史数据查询：可选功能，在APP端存储并展示历史数据趋势。

六、电磁环境检测的意义与集成

在现代农业大棚中，集成化电气设备（如变频器、大型电机、无线通信设备）可能产生复杂的电磁环境。将其纳入监测范围具有双重意义：

1. 设备安全：持续监测可预防强电磁干扰对敏感电子系统（包括本监测系统自身）造成的工作异常或损坏。
2. 作物研究：为研究特定电磁场条件对作物生长的影响提供基础数据支撑，探索物理农业的新途径。

七、

本文详细阐述了一套以STM32为核心的智能大棚环境监控系统方案。该系统融合了传感器技术、嵌入式技术、无线通信技术及移动应用技术，实现了对环境参数的多维度监测（温湿度及电磁场）与远程智能调控。硬件原理图与结构化程序设计确保了系统的可靠性与可扩展性。增加电磁环境检测功能，提升了系统的综合监测能力与前瞻性，为现代化精准农业提供了一个实用且具备一定创新性的解决方案原型。