刘运燊1. 项目概述：当农业遇上物联网
去年夏天回老家探亲时，发现大伯还在用老式温度计监测大棚温度，每天要往返记录五六次。这让我萌生了用STM32做个智能监测系统的想法——一个能实时采集温湿度、光照、土壤墒情等数据，并通过无线方式传输到手机的小型设备。这个系统本质上是个典型的物联网终端节点，由传感器阵列、主控单元和通信模块三大部分构成。
选择STM32F103C8T6作为主控芯片主要基于三点考虑：首先这款Cortex-M3内核的MCU具有72MHz主频和20KB RAM，完全能满足多传感器数据处理需求；其次其丰富的外设接口（3个USART、2个SPI、2个I2C）便于连接各类传感器；最重要的是，不到10元的成本对于农业应用极具吸引力。实测表明，在连接4个传感器并运行轻量级TCP/IP协议栈的情况下，CPU利用率仍能控制在65%以下。
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2. 硬件设计精要
2.1 传感器选型与电路设计
传感器阵列是系统的"感官神经"，我们选用了这些工业级器件：
- DHT22：数字式温湿度传感器，±0.5℃精度，2.5mA工作电流
- BH1750：数字光照传感器，1-65535lx量程，I2C接口
- 土壤湿度变送器：0-100%RH测量范围，4-20mA电流输出
特别注意：农业现场常存在强电磁干扰，所有传感器信号线必须采用双绞线并做好屏蔽处理。我们曾在测试中遇到DHT22数据异常问题，后来在信号线加装磁环后解决。
传感器供电电路设计有个精妙之处：为降低功耗，采用MOSFET（AO3400）搭建受控电源电路，仅当MCU需要采集数据时才给传感器供电。实测表明，这种间歇供电方式可使系统整体功耗降低约40%。
2.2 通信模块选型对比
我们对比了三种常见无线方案：
| 方案 | 传输距离 | 功耗 | 成本 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|
| ESP8266 | 100m | 中等 | 低 | 有WiFi覆盖区域 |
| LoRa | 3km | 低 | 较高 | 大田远距传输 |
| NB-IoT |