基于STM32的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉承楊 晏坤山 羅浩宇

摘 要：采用STM32微控制器作為主控芯片，結(jié)合溫濕度傳感器、光照傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，用無線連接終端，并在移動(dòng)終端上面顯示實(shí)時(shí)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)。通過采集到的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，基于STM32設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有簡單易用、實(shí)用性強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： STM32，環(huán)境監(jiān)測，溫濕度傳感器、光照傳感器

1 總體方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。采用溫濕度傳感器和光照傳感器，環(huán)境變化由STM32單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，將結(jié)果顯示在OLED屏上。采用ESP8622無線模塊采集數(shù)據(jù)，并發(fā)送至移動(dòng)終端，并由終端進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)組成圖如1所示：

2 主控制模塊

單片機(jī)核心控制模塊采用的是STM32F103C8T6， STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲(chǔ)容量是64KB，需要電壓2V～3.6V，[2]。電路如圖2所示。

3模塊設(shè)計(jì)

3.1 無線傳輸模塊

無線傳輸模塊采用的是ESP6266進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，該模塊性能穩(wěn)定，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，芯片集成度高，例如天線開關(guān)、射頻巴倫、功率放大器、低噪聲接收放大器、濾波器等射頻模塊。因此，對外圍電路的需求較少，用很少的電路就能實(shí)現(xiàn)其功能。如下圖所示：

3.2 傳感器模塊

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用溫濕度傳感器和光照傳感器，檢測溫濕度變化和光照情況。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。如圖所示：

3.3 電源電路的設(shè)計(jì)

電源電路采取的是3.3V電壓以及ASM1117穩(wěn)壓電源芯片。STM32單片機(jī)的工作電壓為3.3V，而電路中其他元器件需要5V供電，所以需要穩(wěn)壓芯片器件，保證電路正常工作。如下圖所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)以上硬件電路設(shè)計(jì)，針對每一個(gè)硬件進(jìn)行軟件編程，軟件設(shè)計(jì)部分主要分為初始化模塊、傳感器讀取模塊、顯示模塊、無線模塊等。初始化模塊主要負(fù)責(zé)初始化單片機(jī)內(nèi)部的外設(shè)。傳感器讀取模塊主要是負(fù)責(zé)讀取傳感器內(nèi)部的數(shù)據(jù)，顯示開關(guān)模塊主要是負(fù)責(zé)將傳感器中讀取到的數(shù)據(jù)在 OLED 中顯示。無線模塊將單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)終端的數(shù)據(jù)庫。如圖所示：

結(jié) 論

本文基于STM32微控制器，通過DHT11傳感器采集溫濕度環(huán)境信息，光照傳感器采集光照信息，通過無線模塊實(shí)時(shí)傳輸采集信息。結(jié)果表明該設(shè)計(jì)構(gòu)思具有可行性，能夠采集溫濕度環(huán)境信息和光照強(qiáng)度，能夠適用于相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測場景中。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙凱，楊淑連.溫室大棚環(huán)境參數(shù)無線監(jiān)控系統(tǒng)[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)? ? （自然科學(xué)版），2010，24（02）：93-96.

[2] 陳紅，李瑋.基于單片機(jī)和12864LCD模塊的萬年歷設(shè)計(jì)與仿真[J].中小? ? ? 企業(yè)管理與科技（上旬刊），2011（12）.