太阳能智能控制温室

 

b站介绍视频链接：https://b23.tv/EkRvbg9

需要更加详细的介绍请参考附带的项目报告、演示视频和代码

 

项目简介

一个小型植物培育仓，通过两块太阳能板供电，由stm32f103作为主控，结合土壤湿度传感器，吸水泵，补光灯进行自动浇水，施肥以及适当的补光。

系统具有一定的离线稳定性，程序采用RTC时钟定时唤醒形式，可在无人值守下长期工作。

带有传感器正常工作判断，时间异常判断，电量过低判断，以及配套的传感器损坏替补系统，时间异常替补系统，时间粗略矫正系统，电量过低保护系统。

项目设计

硬件部分设计

一、负载电源电路

1、锂电池太阳能充电模块

该模块采用tp4059芯片，对锂电池进行充电保护。具体电路设计参考其芯片手册。

2、5V升压模块

该模块采用SX1308芯片进行3.7转5V，电路使用一个电位器进行目标电压调节。并且电路使用一个pmos开关电路，可以通过单片机使能来控制电量检测模块的开启与关闭。

3、电池电量检测模块

原理很简单，用两个电阻分压，将电池电压减半，让单片机adc可以采集到整个电池电压范围，再进行软件处理就得到锂电池电压，通过电量与电压关系，可以大概判断出一个电量百分比水平。

并使用一个pmos开关电路，可以通过单片机使能来控制电量检测模块的开启与关闭。

4、3.3v稳压模块

该模块使用ME6212C33M5G芯片进行3.3V稳压。输出稳定的3.3V电压。

5、开关电路模块

开关电源模块拥有两个5V开关电路，一个3.3V开关电路使用PMOS管，单片机引脚低电平触发，但实际使用中，5V开关电路因为单片机引脚高电平与5V相差较大，导致无法通过高电平关闭开关，使电路处于常通状态。

因此需要对代码进行适应性调整，解决方案为使用引脚浮空输入模式代替引脚高电平。5V开关电路驱动的负载为两个电机，所以加上两个肖特基二极管防感应电流。

二、系统控制电路

一个简单的stm32f103c8t6最小系统板，完全可以使用市面上常见的最小系统板进行替代。

注意：系统控制电路的单片机备用电源模块有设计错误，可以直接忽略，忽略该部分不会对控制板功能造成影响，使用该部分会导致电路板无法使用。

 

 

软件部分设计

一、电源板使能与控制相关程序

1、电量检测功能与sx1308芯片5V升压功能的使能

原理很简单，sx1308芯片使能端高电平使能，电量检测电路的使能端是pmos开关电路，接低电平就可以使能，就是简单的引脚电平控制。

 

2、开关电路功能控制函数

3.3V开关电路也是使用引脚电平控制，高关低开，因为有个上拉电阻，引脚悬空也是关闭状态。

重点说一下5V的开关电路，刚开始我使用引脚的推挽输出模式来进行使能，但发现不管是高电平还是低电平都无法关闭电路，原因在与PMOS管的截止电压是与输入端电压相关的，而单片机的3.3V高电平相对于输入端的5V还是属于“低电平”，因此还是导通状态。所以需要通过上拉电阻来提供足够的截止电压，即将引脚断开（设置为高阻态）即可。

 

3、电量检测与土壤湿度值获取

两者都是单纯的adc采集，我加入了一些减少误差与数据波动的算法。

 

4、休眠配置

配置电源模式为待机模式，使用RTC闹钟作为定时唤醒，另外按下复位键也可以唤醒。待机时间为3590秒，近似为一个小时，不足一个小时可以让系统一些定时任务更加稳定。

 

 

5、传感器故障判断与处理函数

此部分代码涉及部分较多，不方便演示，在此说明大致原理。

6、时间故障判断与处理函数

此部分代码涉及部分较多，不方便演示，在此说明大致原理。

7、系统结构

此部分代码涉及部分较多，不方便演示，在此说明大致原理。

实物搭建设计

部分搭建细节步骤分享，方案不固定，可以自己探索更好的。

物料清单和价格估计

注意事项

一、项目缺陷

1、电源板缺陷

可以在锂电池与电源板的接入电路上设计一个自锁开关，此设计可以让后期设备连接好后的烧录调试更加方便，并且因为RTC时钟的特殊性（不断电不重启），此设计可以更好的校准设置RTC时钟值。

2、控制板缺陷

请删除备用电池模块的所有设计，或者不焊接此模块，此模块会导致控制板工作异常，删除此模块不会影响设备正常功能。

如果你想要启动备用电池功能：

第一、断开备用电池模块与VCC3.3V的连接。

第二、删除多余的防倒灌电路。

第三、将超级电容器替换为一个电压不超过3.3V的纽扣电池。

（如果你有好的超级电容器作为备用电池的方案，十分希望你可以和我分享）

3、包装缺陷

覆膜包裹整个设备电路板带来良好的保护作用，但让设备的维修变得困难，有条件可以为设备设计一套外壳，可以很好解决问题，此方法成本过大，目前没有实施。

4、电路排版缺陷

部分电阻是0603规格，可以自行更改为0805规格。

使用及调试说明

实际测试