基于STM32的粉塵溫濕度檢測系統(tǒng)的研究與設計

唐祥瑋

摘 要 系統(tǒng)的研究和設計是以STM32F407微控制器為基礎，選用MDK5平臺，C語言編程，由溫濕度測量部分，粉塵測量部分，OLED顯示部分，藍牙串口部分，LED警告燈部分和蜂鳴器警報部分組成。系統(tǒng)通過軟件編程控制硬件實現系統(tǒng)的所有功能，有著很好的穩(wěn)定性。

關鍵詞 STM32 MDK5平臺

1研究背景

當今社會，大家越來越注重低碳環(huán)保的生活。國家以空氣質量環(huán)保標準劃分級別為基礎，對各大城市空氣污染指數，空氣質量狀況進行研究和分析。得出結論，可吸入的顆粒粉塵是城市空氣污染的主要因子，同時研究表明：空氣的質量受季節(jié)影響明顯，冬季因為需要取暖的原因，污染是最嚴重的，夏季相對而言較輕。本系統(tǒng)的研究和設計就是為人們提供實時監(jiān)測家庭環(huán)境的溫濕度和粉塵指標等狀況，系統(tǒng)能夠實時，準確檢測環(huán)境的粉塵濃度和溫濕度數據并且通過藍牙傳輸實時發(fā)送到移動端。

2系統(tǒng)功能的設計

系統(tǒng)可以方便地實現實時溫濕度的測量、粉塵指數的顯示等功能，實時數據通過藍牙技術通信傳輸模塊發(fā)送到移動端的藍牙助手顯示數據，從而反應出環(huán)境空氣質量的狀況。系統(tǒng)的概要圖如圖1所示。

被測環(huán)境的溫濕度通過功能檢測模塊顯示到OLED端，通過藍牙通訊模塊發(fā)送到移動端的藍牙助手上，且顯示部分可以劃分不同的等級。

粉塵檢測功能實時采集實驗環(huán)境的粉塵指數并通過OLED顯示，通過藍牙通訊模塊發(fā)送到移動端的藍牙助手上。粉塵污染指數劃分為優(yōu)（很好），良（一般），輕度污染（偏高），重度污染（較差）四個等級。粉塵指數顯示越高，說明污染越嚴重，對人體呼吸健康的相應影響也越嚴重。系統(tǒng)的粉塵檢測功能設計如圖2所示。同時，系統(tǒng)通過蜂鳴器模塊實現了實時預警功能，當粉塵指數超過閥值時，蜂鳴器就會發(fā)出警報。

3開發(fā)工具和硬件模塊的簡介

系統(tǒng)使用的開發(fā)工具是Keil公司推出的Keil MDK v5，Keil可以高效的使用C語言編程，是開發(fā)檢測系統(tǒng)較實用的開發(fā)工具之一，而且使用的開發(fā)語言不僅限于C語言，對于匯編語言編程也同樣十分適合。

硬件模塊方面，使用了STM32F407芯片，該芯片使用的是Cortex-M4內核，具有成本低，功耗低，易學易懂等特點和優(yōu)勢，同時也具備高效的處理能力；相比于M3運算能力得到了非常大的提高，并且增加了一些實用的算法，如并行計算，浮點，DSP等。

粉塵傳感器使用的是光學灰塵傳感器（GP2Y1014AU0F），GP2Y1014AU0F具有極低的電流消耗，從而可以實現更低的功耗，同時附加搭載了7VDC傳感器，通過輸出一個模擬電壓正比，得到所測的粉塵指數，其相應的敏感性為0.5V/0.1mg/m3。

溫濕度傳感器則采用DHT11數字溫濕度傳感器，它采用了定制的數字技術模塊采集和溫濕度感應傳感技術，技術的先進性使得其具有優(yōu)良的可靠性和長期的穩(wěn)定性。其技術原理是由一個電阻式測濕感應元件和一個NTC測溫元件組成傳感器的核心。該傳感器響應速度快，具有超一流的抗干擾能力，具有極高的性價比。DHT11中的各個傳感器都可以非常精確對溫濕度進行校準。數據傳輸方面，單線的串行接口能夠簡易便捷地進行系統(tǒng)集成設計，具有低功耗，小體積的特點。

4總結

本系統(tǒng)具有較強的實用性，結合了室內環(huán)境的特點，從界面設計到功能設計都是從用戶體驗出發(fā)。系統(tǒng)主要功能包括溫濕度的采集、粉塵數據的采集及報警、OLED顯示模塊，移動端藍牙傳輸等。系統(tǒng)采用了STMF407開發(fā)板，高精度的獲取傳感器數據反饋給用戶。使用了MDK5結合UCOS3進行開發(fā)，使得系統(tǒng)具有很強的移植性和易于維護等特點。