• 基于 STM32 的地温监测与报送系统
• 一、系统功能总览
• 二、核心模块选型对比
  • 2.1 主控模块选型
  • 2.2 温度模块选型
  • 2.3 无线模块选型
  • 2.4 显示模块选型
• 三、系统接线总表
• 四、系统软件设计
  • 4.1 主程序流程
  • 4.2 单总线协议
  • 4.3 MQTT 通信
• 五、系统实现与测试
  • 5.1 硬件焊接与测试
  • 5.2 软件调试
  • 5.3 功能测试结果
• 六、总结

基于 STM32 的地温监测与报送系统设计

精准农业要求对土壤温度变化进行长期、连续的监测。本文设计一种基于 STM32F103C8T6 的地温监测与报送系统，整合 DHT11 温度采集、ESP8266 无线传输与 OLED12864 本地显示，并通过 MQTT 协议将数据上报到云端服务器，使农业工作者能够远程查看土壤温度曲线并据此指导种植活动。

一、系统功能总览

功能编号	功能名称	说明
F1	地温采集	DHT11 测量土壤温度
F2	实时显示	OLED12864 显示当前温度
F3	阈值报警	温度越界蜂鸣器报警
F4	MQTT 上报	ESP8266 + 阿里云 IoT
F5	历史曲线	云端生成温度变化曲线
F6	远程配置	APP / 网页下发阈值
F7	太阳能供电	配合 5 V 太阳能板与锂电池

二、核心模块选型对比

2.1 主控模块选型

方案	型号	备注
方案 1	STM32F103C8T6	主频 72 MHz / 64 KB / 20 KB
方案 2	51 STC89C52	资源紧张、低功耗实现复杂

选择方案 1：需要驱动 MQTT、OLED 与 ESP8266。

2.2 温度模块选型

方案	型号	接口
方案 1	DHT11	单总线
方案 2	DS18B20（防水型）	单总线、量程更宽

选择方案 1：DHT11 单总线接线简单、量程契合本场景。如果需要更宽量程可替换为 DS18B20 防水型。

2.3 无线模块选型

方案	模块	优势
方案 1	ESP8266	直连 Wi-Fi、AT 指令简洁
方案 2	SIM800（4G）	无需 Wi-Fi，但流量成本高

选择方案 1：田间一般有 Wi-Fi 覆盖时更经济。

2.4 显示模块选型

方案	模块	说明
方案 1	OLED12864	文本清晰
方案 2	LCD1602	文字有限

选择方案 1：在小尺寸下显示更多信息。

三、系统接线总表

模块	引脚	单片机端	备注
DHT11	VCC/GND/DATA	3.3 V / GND / PA1	防水探头，4.7 kΩ 上拉
OLED12864	VCC/GND/SCL/SDA	3.3 V / GND / PB6 / PB7	I2C
ESP8266	VCC/GND/TX/RX/CH_PD/RST	3.3 V / GND / PA10/PA9/3.3 V/PA11	UART
蜂鸣器	+/-	PB5 / GND	三极管
太阳能板	+/-	5 V 控制器 / GND	锂电池储能

四、系统软件设计

4.1 主程序流程

int main(void)
{
    SystemInit();
    DHT11_Init();
    OLED_Init();
    ESP8266_Init();
    ESP8266_JoinAP("ssid", "pwd");
    MQTT_Connect("aliyun");

    while (1)
    {
        float t = DHT11_Read();
        OLED_ShowTemp(t);
        MQTT_Publish("field/temp", String(t));
        if (t < TEMP_LO || t > TEMP_HI) Beep_Alarm();
        delay_ms(5000);
    }
}

4.2 单总线协议

DHT11 主机拉低 18 ms → 释放 → 30 μs 后等待响应 → 串行读取 40 位 → 校验后返回温度。

4.3 MQTT 通信

使用 AT+CIPSTART 建立 TCP 长连接 → AT+CIPSEND 透传模式 → 发送 CONNECT 报文 → 订阅 / 发布主题 field/temp。

五、系统实现与测试

5.1 硬件焊接与测试

将防水探头插入土壤中，深度 10 cm；ESP8266 天线部分朝上放置以获得更佳信号。

5.2 软件调试

Keil 5 + ST-Link；通过串口日志显示每条 MQTT 报文。

5.3 功能测试结果

测试项目	操作	结果
温度采集	室温与地温互比	偏差 ≤ ±2 ℃
续航	1000 mAh 锂电池	约 5 天
远程上报	网络断开重连	1 min 内恢复
阈值报警	设置 15 ℃ 报警	越限蜂鸣器响应

六、总结

本文围绕 STM32F103C8T6 构建了一套实用化的地温采集与上报系统，整合 DHT11、ESP8266、OLED 等模块，结合 MQTT 协议实现了云端实时同步。整套方案电路简单、结构紧凑，可广泛应用于农田、果园、苗圃等场景，也为高职院校嵌入式与物联网课程提供了一个易复刻的工程参考。

七、资料内容完整工程资料（原理图、PCB、代码、元件清单）

八、资料获取方式