STM32单片机在室内环境监测系统中的应用研究

2016-01-02晏志荣

移动信息 2016年3期

晏志荣

晏志荣

湖北工程学院新技术学院，湖北孝感 432000

在建筑物室内环境的监测当中，具有很多分散的监测点，而传统的监测技术往往难以有效的全面顾及。因此，可在室内环境监测系统当中，对STM32单片机进行应用。基于STM32单片机的单总线监测系统的结构、布线等都更为简便，并且在实际应用中，也能够发挥出十分良好的应用效果，具有较为理想的正确性和可行性。因此，在室内环境监测系统当中，STM32单片机的应用，使得室内环境监测的效果和效率都得到了很大的提升。

STM32单片机；室内环境监测系统；应用研究

引言

不同于当前的标准串行数据通信方式的是，单总线只对单根信号线进行了应用，对数据、时钟等数据，能够进行双向的传输，因此能够对I/O口资源进行节省。同时，由于系统具有简单的结构，因而在总线的维护和扩展等方面都十分便利。在STM32单片机的应用当中，室内环境监测系统利用这一结构，能够更加高效、准确地对室内环境进行监测，从而发挥出更为良好的效果[1-2]。

1 软件设计

在室内环境监测系统当中，应用了STM32单片机，形成了单总线系统。在单总线器件的操作当中，提出了十分严格的操作时序要求。因此，在编写系统软件操作程序的过程中，编写方法可以使用C语言嵌入汇编语言，同时利用C语言来编写键盘驱动程序、数据存储程序、串口通信程序、LCD显示程序等。在采集子系统当中，电压值由传感器中的输出，以及返回的电压值，其具体数值使相同的[1]。对这一电压值，可采用系统程序进行转换，从而对室内环境中的空气质量、温度、湿度等参数进行获取。

在数据的显示和存储当中能够应用的显示屏为真彩液晶，在液晶屏幕中，通过串口通信对相应的数据进行显示。在应用了串口通信屏之后，极大的提升了系统软件开发的效果和效率。在开发上位机监控软件的过程中，对Fame View监控组态软件平台进行了应用，使得得到的上位计算机监测界面更为良好。在数据串行通信、上位机显示、数据库存储等方面，对MAX232接口芯片进行了应用，也取得了十分良好的效果。

2 监测系统的设计

在室内环境监测系统当中，对STM32单片机微控制器进行了应用，其内核处理器具有很高的性能，其工作频率能够达到72MHz。同时，控制器当中还融合了定时器、定位器、通信接口高效ADC等部分，在系统当中，对于采集单元对控制和通信的要求，都能够进行很好的满足[2]。通过对单总线温度传感器和芯片的良好应用，可以采集温度、湿度、二氧化碳浓度等环境信息模拟信号，然后将其转换为数字信号，向STM32单片机控制器中，利用单总线网络进行传输。在芯片当中，具有全球唯一ID的温度传感器，所以，数据在通过单总线进行传输的时候，控制器除了对传感器数据进行接收之外，还能够对传递信息的具体芯片进行准确识别[3]。

一般来说，传输距离能够达到600米左右，传输速度也能够达到每秒110Kb。采用RS－232、CAN、USB等接口，能够有效地连接监测计算机和STM32单片机控制系统。对于室内环境参数的相关数据，上位机在获取的同时，还能够确定具体的位置信息。控制器在对数据进行处理和采集的过程中，还能够读取实时时钟，然后将数据和时间显示在LED显示屏当中，并且以之前设定的时间间隔为准，将这些相应的数据存储在SD卡当中。这样一来，室内环境监测系统就具备了数据存储和数据查询的功能，因而在需要使用数据的过程中，能够对相应的历史数据进行调用[4]。

3 传感器电路的设计

3.1 反馈电路

在室内环境监测当中，一旦监测到二氧化碳、温度、湿度等参数超过了标准数值，STM32单片机会启动光电耦合器，隔离输出控制信号，再通过继电器对新风、空调、加湿器等系统进行控制开启，有效地调节室内空气质量和环境参数。在室内空气参数达到标准数值之后，继电器会自动切断，从而使STM32单片机动作停止[3]。

3.2 温度传感器

将热固聚酯电容式传感头应用在温度传感器当中，同时在内部继承信号处理功能电路。在运行当中，能够转换湿度值，得到电容值，然后传唤为输出线性电压。温度传感器具有很多的优势，例如稳定性好、温漂低、响应时间短、互换性好、精度高、抗腐蚀性强等。温度传感器不但能够测量室内环境温度，还能够对测量湿度时的温度进行补偿。通过对多路开关进行切换，能够得到单总线电压值和湿度测量值。相应的编定技术参数，能够存储在温度传感器内部，将采集得到的温度值，可通过信号输出引脚的方式，传输给控制器。

3.3 空气质量传感器

在室内环境监测系统中，采用空气质量传感器，能够对室内空气中的二氧化碳、烟雾、甲醛、甲苯等气体进行监测，能够体现出很高的灵敏度和很快的响应速度[4]。同时，在较低的功耗情况下，能够得到更为良好的感应特性。在室内环境监测系统当中，应用的空气质量传感器具有较为理想的适应性。在室内环境当中，如果存在着这些有毒有害气体，传感器的电导率会随着气体浓度的增加而增加，从而发挥出更好的监测效果。