仰浩浩

摘要：相比于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段，基于STM32單片機(jī)的單總線建筑室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有更為簡(jiǎn)潔的布線和更加簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，單總線測(cè)控系統(tǒng)在建筑物室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)中也發(fā)揮出了較為良好的效果，其可行性和正確性都較為理想。目前，在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中，STM32單片機(jī)的應(yīng)用十分廣泛，極大的提高了室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率和效果，因而受到了相關(guān)領(lǐng)域的歡迎。

關(guān)鍵詞：STM32單片機(jī) 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）11-0000-00

不同于當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信，單總線通信應(yīng)用的是單根信號(hào)線，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)和始終的雙向傳輸，因而節(jié)省了I/O口資源。同時(shí)，由于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此在總線的維護(hù)和擴(kuò)展方面十分便利。

1系統(tǒng)

系統(tǒng)中應(yīng)用了STM32微控制器，其中采用了性能較高的內(nèi)核處理器，能夠達(dá)到72兆赫的工作頻率，同時(shí)包含了較為高效的ADC、定位器、定時(shí)器、通信接口等。能夠滿足系統(tǒng)中采集單元對(duì)通信和控制的要求。利用單總線芯片和單總線溫度傳感器，能夠?qū)Χ趸紳舛取穸?、溫度等環(huán)境信息的模擬信號(hào)進(jìn)行采集，然后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單總線網(wǎng)絡(luò)向STM32控制器中傳輸[1]。芯片中的溫度傳感器ID是全球唯一性的，因此單總線在傳輸數(shù)據(jù)的過(guò)程中，控制器不但能夠接收傳感器數(shù)據(jù)，也能夠識(shí)別出傳遞信息的具體芯片。在通常狀態(tài)下，能夠達(dá)到每秒110Kb的傳輸速度，最遠(yuǎn)能夠達(dá)到600米以上的傳輸距離。在STM32控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)之間，可通過(guò)USB、CAN、RS-232等接口進(jìn)行連接。上位機(jī)在獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的同時(shí)，也能夠?qū)ζ湎鄳?yīng)的位置加以確定?？刂破髟诓杉吞幚頂?shù)據(jù)的同時(shí)，會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行讀取，并且在LED顯示屏上顯示時(shí)間和數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔，在SD卡當(dāng)中進(jìn)行存儲(chǔ)。這樣，利用數(shù)據(jù)查詢的功能，就能夠查詢需要的歷史數(shù)據(jù)。

2傳感器電路

2.1反饋電路

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中，如果發(fā)現(xiàn)濕度、溫度、二氧化碳濃度等超過(guò)了設(shè)定范圍，單片機(jī)會(huì)通過(guò)光電耦合器對(duì)輸出控制信號(hào)進(jìn)行隔離，然后利用繼電器控制打開(kāi)加濕器、空調(diào)、新風(fēng)等系統(tǒng)，從而對(duì)室內(nèi)環(huán)境中的相關(guān)空氣參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。如果空氣中的相關(guān)參數(shù)條件達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，繼電器就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)，從而停止單片機(jī)的動(dòng)作。

2.2溫度傳感器

在溫度傳感器當(dāng)中，采用了熱固聚酯電容式傳感頭，信號(hào)處理功能電路在其內(nèi)部集成。在實(shí)際應(yīng)用中，能夠轉(zhuǎn)換濕度值為電容值，然后轉(zhuǎn)換成輸出的線性電壓。該溫度傳感器具有精度高、穩(wěn)定性好、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)、溫漂低、互換性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)。溫度傳感器在測(cè)量環(huán)境溫度的同時(shí)還能夠補(bǔ)償濕度測(cè)量時(shí)的溫度。對(duì)于濕度測(cè)量值及其對(duì)應(yīng)的單總線電壓值，可通過(guò)切換多路開(kāi)關(guān)來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。在溫度傳感器的內(nèi)部，還能夠存儲(chǔ)相關(guān)的標(biāo)定技術(shù)參數(shù)。同時(shí)，溫度傳感器可將采集到的溫度值，利用信號(hào)輸出引腳的形式向控制器進(jìn)行傳輸。

2.3空氣質(zhì)量傳感器

系統(tǒng)中所應(yīng)用的空氣質(zhì)量傳感器，能夠有效的監(jiān)測(cè)空氣中的甲苯、二氧化碳、甲醛、煙霧等有毒有害氣體，并且具有較快的響應(yīng)時(shí)間和較高的靈敏度，在功耗情況較低的情況下，能夠得到較為良好的感應(yīng)特性。該空氣質(zhì)量傳感器對(duì)于空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具有十分良好的適應(yīng)性。如果在室內(nèi)環(huán)境中存在著二氧化碳等有害氣體，傳感器會(huì)隨著空氣中有害氣體濃度的增加，提高其電導(dǎo)率[2]。

3軟件

在STM32單片機(jī)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)采集程序如圖1所示。

在單總線器件的操作過(guò)程中，對(duì)于操作時(shí)序有著十分嚴(yán)格的要求。因此，在系統(tǒng)軟件操作程序的編程過(guò)程中，可采用C語(yǔ)言嵌入?yún)R編語(yǔ)言的方式來(lái)進(jìn)行編寫(xiě)，采用C語(yǔ)言的方式對(duì)LCD顯示程序、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序、串口通信程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序等進(jìn)行編寫(xiě)。在采集子程序當(dāng)中，所返回的電壓值與其相應(yīng)傳感器中輸出的電壓值相等。利用系統(tǒng)程序?qū)υ撾妷褐颠M(jìn)行轉(zhuǎn)換，就能夠得出室內(nèi)環(huán)境中溫度、濕度、空氣質(zhì)量等信息。

在顯示和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方面，采用了相應(yīng)的真彩液晶顯示屏，利用串口通信在液晶屏幕上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而串口通信屏的應(yīng)用，則是的系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)效率得到了較大的提升。采用Fame View監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)對(duì)上位機(jī)監(jiān)控軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)了良好的上位計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)界面。而數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、上位機(jī)顯示、數(shù)據(jù)串行通信等功能，則是通過(guò)MAX232接口芯片實(shí)現(xiàn)的。

4結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了其在系統(tǒng)、傳感器、軟件等方面的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，從而分析了其發(fā)揮作用的過(guò)程，通過(guò)系統(tǒng)各個(gè)方面的共同運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了高精度、高效率的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，因而在實(shí)驗(yàn)室、住宅樓、辦公樓等室內(nèi)環(huán)境中，都具有較強(qiáng)的適用性。

參考文獻(xiàn)

[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(cè)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014，04：1021-1023+1026.

[2]黎冠，馬婕，卜祥麗.STM32單片機(jī)在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化儀表，2014，07：29-31.