STM32單片機(jī)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

晏志榮

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STM32單片機(jī)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

晏志榮

湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院，湖北 孝感 432000

在建筑物室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測當(dāng)中，具有很多分散的監(jiān)測點(diǎn)，而傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)往往難以有效的全面顧及。因此，可在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)STM32單片機(jī)進(jìn)行應(yīng)用?；赟TM32單片機(jī)的單總線監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、布線等都更為簡便，并且在實(shí)際應(yīng)用中，也能夠發(fā)揮出十分良好的應(yīng)用效果，具有較為理想的正確性和可行性。因此，在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，STM32單片機(jī)的應(yīng)用，使得室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測的效果和效率都得到了很大的提升。

STM32單片機(jī)；室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；應(yīng)用研究

引言

不同于當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式的是，單總線只對(duì)單根信號(hào)線進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)、時(shí)鐘等數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行雙向的傳輸，因此能夠?qū)/O口資源進(jìn)行節(jié)省。同時(shí)，由于系統(tǒng)具有簡單的結(jié)構(gòu)，因而在總線的維護(hù)和擴(kuò)展等方面都十分便利。在STM32單片機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)利用這一結(jié)構(gòu)，能夠更加高效、準(zhǔn)確地對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，從而發(fā)揮出更為良好的效果[1-2]。

1 軟件設(shè)計(jì)

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用了STM32單片機(jī)，形成了單總線系統(tǒng)。在單總線器件的操作當(dāng)中，提出了十分嚴(yán)格的操作時(shí)序要求。因此，在編寫系統(tǒng)軟件操作程序的過程中，編寫方法可以使用C語言嵌入?yún)R編語言，同時(shí)利用C語言來編寫鍵盤驅(qū)動(dòng)程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序、串口通信程序、LCD顯示程序等。在采集子系統(tǒng)當(dāng)中，電壓值由傳感器中的輸出，以及返回的電壓值，其具體數(shù)值使相同的[1]。對(duì)這一電壓值，可采用系統(tǒng)程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而對(duì)室內(nèi)環(huán)境中的空氣質(zhì)量、溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行獲取。

在數(shù)據(jù)的顯示和存儲(chǔ)當(dāng)中能夠應(yīng)用的顯示屏為真彩液晶，在液晶屏幕中，通過串口通信對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。在應(yīng)用了串口通信屏之后，極大的提升了系統(tǒng)軟件開發(fā)的效果和效率。在開發(fā)上位機(jī)監(jiān)控軟件的過程中，對(duì)Fame View監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)進(jìn)行了應(yīng)用，使得得到的上位計(jì)算機(jī)監(jiān)測界面更為良好。在數(shù)據(jù)串行通信、上位機(jī)顯示、數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)等方面，對(duì)MAX232接口芯片進(jìn)行了應(yīng)用，也取得了十分良好的效果。

2 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)STM32單片機(jī)微控制器進(jìn)行了應(yīng)用，其內(nèi)核處理器具有很高的性能，其工作頻率能夠達(dá)到72MHz。同時(shí)，控制器當(dāng)中還融合了定時(shí)器、定位器、通信接口高效ADC等部分，在系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)于采集單元對(duì)控制和通信的要求，都能夠進(jìn)行很好的滿足[2]。通過對(duì)單總線溫度傳感器和芯片的良好應(yīng)用，可以采集溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境信息模擬信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，向STM32單片機(jī)控制器中，利用單總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。在芯片當(dāng)中，具有全球唯一ID的溫度傳感器，所以，數(shù)據(jù)在通過單總線進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，控制器除了對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行接收之外，還能夠?qū)鬟f信息的具體芯片進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別[3]。

一般來說，傳輸距離能夠達(dá)到600米左右，傳輸速度也能夠達(dá)到每秒110Kb。采用RS－232、CAN、USB等接口，能夠有效地連接監(jiān)測計(jì)算機(jī)和STM32單片機(jī)控制系統(tǒng)。對(duì)于室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的相關(guān)數(shù)據(jù)，上位機(jī)在獲取的同時(shí)，還能夠確定具體的位置信息?？刂破髟趯?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和采集的過程中，還能夠讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘，然后將數(shù)據(jù)和時(shí)間顯示在LED顯示屏當(dāng)中，并且以之前設(shè)定的時(shí)間間隔為準(zhǔn)，將這些相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡當(dāng)中。這樣一來，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)就具備了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)查詢的功能，因而在需要使用數(shù)據(jù)的過程中，能夠?qū)ο鄳?yīng)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用[4]。

3 傳感器電路的設(shè)計(jì)

3.1 反饋電路

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，一旦監(jiān)測到二氧化碳、溫度、濕度等參數(shù)超過了標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，STM32單片機(jī)會(huì)啟動(dòng)光電耦合器，隔離輸出控制信號(hào)，再通過繼電器對(duì)新風(fēng)、空調(diào)、加濕器等系統(tǒng)進(jìn)行控制開啟，有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量和環(huán)境參數(shù)。在室內(nèi)空氣參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值之后，繼電器會(huì)自動(dòng)切斷，從而使STM32單片機(jī)動(dòng)作停止[3]。

3.2 溫度傳感器

將熱固聚酯電容式傳感頭應(yīng)用在溫度傳感器當(dāng)中，同時(shí)在內(nèi)部繼承信號(hào)處理功能電路。在運(yùn)行當(dāng)中，能夠轉(zhuǎn)換濕度值，得到電容值，然后傳喚為輸出線性電壓。溫度傳感器具有很多的優(yōu)勢，例如穩(wěn)定性好、溫漂低、響應(yīng)時(shí)間短、互換性好、精度高、抗腐蝕性強(qiáng)等。溫度傳感器不但能夠測量室內(nèi)環(huán)境溫度，還能夠?qū)y量濕度時(shí)的溫度進(jìn)行補(bǔ)償。通過對(duì)多路開關(guān)進(jìn)行切換，能夠得到單總線電壓值和濕度測量值。相應(yīng)的編定技術(shù)參數(shù)，能夠存儲(chǔ)在溫度傳感器內(nèi)部，將采集得到的溫度值，可通過信號(hào)輸出引腳的方式，傳輸給控制器。

3.3 空氣質(zhì)量傳感器

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，采用空氣質(zhì)量傳感器，能夠?qū)κ覂?nèi)空氣中的二氧化碳、煙霧、甲醛、甲苯等氣體進(jìn)行監(jiān)測，能夠體現(xiàn)出很高的靈敏度和很快的響應(yīng)速度[4]。同時(shí)，在較低的功耗情況下，能夠得到更為良好的感應(yīng)特性。在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，應(yīng)用的空氣質(zhì)量傳感器具有較為理想的適應(yīng)性。在室內(nèi)環(huán)境當(dāng)中，如果存在著這些有毒有害氣體，傳感器的電導(dǎo)率會(huì)隨著氣體濃度的增加而增加，從而發(fā)揮出更好的監(jiān)測效果。

4 結(jié)論

在當(dāng)前的社會(huì)中，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，以及對(duì)自身健康的高度重視，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。利用該系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境中的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測。將STM32單片機(jī)應(yīng)用在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，更為有效地保持良好的室內(nèi)環(huán)境。

[1]王銘明，陳濤，王建立，曹景太.基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2014（4）：1021-1023.

[2]黎冠，馬婕，卜祥麗.STM32單片機(jī)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2014（7）：29-31.

[3]仰浩浩.試論STM32單片機(jī)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的運(yùn)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2015（11）：6.

[4]許海峰，王馳駿，王德育，丁輝，張明玉.基于AVR單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測試[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（12）：48-50.

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1009-6434（2016）03-0072-01