晏志榮

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

晏志榮

湖北工程學院新技術學院，湖北 孝感 432000

在建筑物室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測當中，具有很多分散的監(jiān)測點，而傳統(tǒng)的監(jiān)測技術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)當中，對STM32單片機進行應用?；赟TM32單片機的單總線監(jiān)測系統(tǒng)的結構、布線等都更為簡便，并且在實際應用中，也能夠發(fā)揮出十分良好的應用效果，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)當中，STM32單片機的應用，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；室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；應用研究

引言

不同于當前的標準串行數(shù)據(jù)通信方式的是，單總線只對單根信號線進行了應用，對數(shù)據(jù)、時鐘等數(shù)據(jù)，能夠進行雙向的傳輸，因此能夠對I/O口資源進行節(jié)省。同時，由于系統(tǒng)具有簡單的結構，因而在總線的維護和擴展等方面都十分便利。在STM32單片機的應用當中，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)利用這一結構，能夠更加高效、準確地對室內(nèi)環(huán)境進行監(jiān)測，從而發(fā)揮出更為良好的效果[1-2]。

1 軟件設計

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當中，應用了STM32單片機，形成了單總線系統(tǒng)。在單總線器件的操作當中，提出了十分嚴格的操作時序要求。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，同時利用C語言來編寫鍵盤驅動程序、數(shù)據(jù)存儲程序、串口通信程序、LCD顯示程序等。在采集子系統(tǒng)當中，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]。對這一電壓值，可采用系統(tǒng)程序進行轉換，從而對室內(nèi)環(huán)境中的空氣質量、溫度、濕度等參數(shù)進行獲取。

在數(shù)據(jù)的顯示和存儲當中能夠應用的顯示屏為真彩液晶，在液晶屏幕中，通過串口通信對相應的數(shù)據(jù)進行顯示。在應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)上位機監(jiān)控軟件的過程中，對Fame View監(jiān)控組態(tài)軟件平臺進行了應用，使得得到的上位計算機監(jiān)測界面更為良好。在數(shù)據(jù)串行通信、上位機顯示、數(shù)據(jù)庫存儲等方面，對MAX232接口芯片進行了應用，也取得了十分良好的效果。

2 監(jiān)測系統(tǒng)的設計

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

一般來說，傳輸距離能夠達到600米左右，傳輸速度也能夠達到每秒110Kb。采用RS－232、CAN、USB等接口，能夠有效地連接監(jiān)測計算機和STM32單片機控制系統(tǒng)。對于室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的相關數(shù)據(jù)，上位機在獲取的同時，還能夠確定具體的位置信息?？刂破髟趯?shù)據(jù)進行處理和采集的過程中，還能夠讀取實時時鐘，然后將數(shù)據(jù)和時間顯示在LED顯示屏當中，并且以之前設定的時間間隔為準，將這些相應的數(shù)據(jù)存儲在SD卡當中。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，能夠對相應的歷史數(shù)據(jù)進行調用[4]。

3 傳感器電路的設計

3.1 反饋電路

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測當中，一旦監(jiān)測到二氧化碳、溫度、濕度等參數(shù)超過了標準數(shù)值，STM32單片機會啟動光電耦合器，隔離輸出控制信號，再通過繼電器對新風、空調、加濕器等系統(tǒng)進行控制開啟，有效地調節(jié)室內(nèi)空氣質量和環(huán)境參數(shù)。在室內(nèi)空氣參數(shù)達到標準數(shù)值之后，繼電器會自動切斷，從而使STM32單片機動作停止[3]。

3.2 溫度傳感器

將熱固聚酯電容式傳感頭應用在溫度傳感器當中，同時在內(nèi)部繼承信號處理功能電路。在運行當中，能夠轉換濕度值，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、響應時間短、互換性好、精度高、抗腐蝕性強等。溫度傳感器不但能夠測量室內(nèi)環(huán)境溫度，還能夠對測量濕度時的溫度進行補償。通過對多路開關進行切換，能夠得到單總線電壓值和濕度測量值。相應的編定技術參數(shù)，能夠存儲在溫度傳感器內(nèi)部，將采集得到的溫度值，可通過信號輸出引腳的方式，傳輸給控制器。

3.3 空氣質量傳感器

在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，采用空氣質量傳感器，能夠對室內(nèi)空氣中的二氧化碳、煙霧、甲醛、甲苯等氣體進行監(jiān)測，能夠體現(xiàn)出很高的靈敏度和很快的響應速度[4]。同時，在較低的功耗情況下，能夠得到更為良好的感應特性。在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當中，應用的空氣質量傳感器具有較為理想的適應性。在室內(nèi)環(huán)境當中，如果存在著這些有毒有害氣體，傳感器的電導率會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 結論

在當前的社會中，隨著人們環(huán)保意識的不斷提高，以及對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用。利用該系統(tǒng)能夠對室內(nèi)環(huán)境中的各項參數(shù)進行準確的監(jiān)測。將STM32單片機應用在室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)當中，能夠實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與調節(jié)的自動化，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)絡的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測預警系統(tǒng)設計[J].計算機測量與控制，2014（4）：1021-1023.

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

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

[4]許海峰，王馳駿，王德育，丁輝，張明玉.基于AVR單片機的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計與測試[J].赤峰學院學報（自然科學版），2011（12）：48-50.

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1009-6434（2016）03-0072-01