基于STM32的智能猪舍环境监测系统设计与实现

1. 项目背景与需求分析

在生猪养殖行业，环境参数的控制直接影响着猪只的健康状况和养殖效益。传统养殖方式主要依靠人工经验判断猪舍内的温湿度、氨气浓度等关键指标，这种方式存在明显的局限性：

• 精度不足：人眼无法准确判断温度波动（±1℃内的变化）、湿度差异（5%RH以上的偏差）以及氨气浓度（ppm级检测需求）
• 响应滞后：环境异常往往在肉眼可见症状（如猪只行为异常）时才被发现，此时可能已造成损失
• 人力成本高：需要24小时轮班值守，人工记录数据效率低下

我们设计的监测系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片（业内俗称"蓝莓派"），配合专业级传感器阵列，实现了以下技术突破：

关键指标监测精度：

• 温度：±0.3℃（DS18B20数字传感器）
• 湿度：±2%RH（DHT22模块）
• 氨气：±5ppm（MQ-137电化学传感器）

2. 系统架构设计

2.1 硬件组成框图

系统采用模块化设计，主要包含三大功能单元：

code复制[传感器层] → [控制核心] → [执行机构]
    ↑               ↓
[数据存储] ← [无线传输]

2.1.1 传感检测模块

• 温度监测：DS18B20防水型探头，IP68防护等级，直接埋入垫料层
• 湿度检测：DHT22带温补电路，避免结露影响
• 有害气体：MQ-137配合活性炭过滤器，延长传感器寿命

2.1.2 控制核心

• 主控芯片：STM32F103C8T6（72MHz Cortex-M3）
• 扩展接口：
  • 1×USB转TTL（固件烧录）
  • 4×PWM输出（风机控制）
  • 1×I2C（OLED显示）
  • 1×SPI（SD卡存储）

2.1.3 执行机构

• 交流风机：固态继电器控制（SSR-40DA）
• 加热装置：PID调功器（10A负载能力）
• 喷雾系统：隔膜泵+电磁阀组合

2.2 软件工作流程

c复制void main() {
    hal_init();  // 硬件初始化
    sensor_calibration();  // 传感器校准
    
    while(1) {
        read_sensors();  //