基于STM32的室内环境监测系统的设计与开发

56•电子技术与软件工程 ElectronicTechnology&SoftwareEngineering软件开发•SoftwareDevelopment【关键词】环境监测STM32单片机远程监控1引言随着社会经济和科技的飞速发展，人们对美好生活高质量的追求，对居住环境的要求也不断提高，对环境各类数据测量值（如PM2.5、噪声、温湿度）都十分注重；同时在农业种植方面，蔬菜大棚的日益增多，如何控制棚内环境参数也是目前农业科技发展中必不可少的环节，了解了环境的光照，温度、湿度才能更好地改善种植环境，提高产品质量与产量。本文提供的室内环境监测系统既可以用在居家环境又可以用在蔬菜大棚，同时通过手机APP或者网页远程监控室内环境变化。2系统总体设计本系统采用多种传感器，包括温湿度传感器、噪声传感器、光照传感器、PM2.5传感器，监测到的信号变化通过STM32单片机进行模数计算，将结果显示在OLED屏幕上，便于观察，同时采用无线模块ESP8266将采集到的数据，通过互联网传输至阿里云端的数据库。同时采用配套开发的手机APP客户端进行远程监测，在电脑端用网页进行查看。因此对于本系统而言主要硬件电路设计与软件编程设计两个部分。3硬件电路设计硬件电路主要有STM32单片机核心控制模块、电源转换电路、放大电路、OLED显示基于STM32的室内环境监测系统的设计与开发文/陈红1印春晓1韦金言1王文策1李玮2本文设计了一种基于STM32F103C8T6单片机对室内的光照度、噪声、PM2.5、温度、湿度进行监测，同时显示在OLED屏上，并通过WIFI模块ESP8266将监测数据传输至阿里云平台数据库；开发了环境监测网站及安卓手机APP客户端，实现对光照度、噪声、PM2.5、温度、湿度的远程实时监控，改善了现场监测时间空间的局限性。该系统不仅适用于家庭居住环境，还适用于蔬菜大棚环境，有较好的实用性、经济性。摘要电路、无线传输电路、以及多传感器采集电路组成。通过电源转换电路将5V电压转换成STM32的供电电压3.3V，保证正常的额定电压。STM32单片机采集各传感器发送来的信号，通过模数转换，转换成数字信号，显示在OLED显示屏中。同时通过无线模块ESP8266将数据传送至阿里云端的服务器，并将数据存放在云端数据库。手机客户端和网页端都可以从阿里云服务器端获取数据，进行实施显示和更新，做到远程访问。3.1STM32核心控制电路核心控制板采用的单片机为STM32F103C8T6。STM32F103单片机使用了ARM公司的Cortex-M3内核与一些常用工业协议的硬件电路、使用哈佛数据结构、RISC指令集。有着远超普通单片机的大容量可在线擦写的FLASH以及丰富的片上外设,。STM32采用了3级流水线的取指令方式与函数跳转预测方式，加速了代码执行的效率并且●基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目（201813112005Y）。图1：系统组成图2：单片机核心控制电路图3：无线传输模块SoftwareDevelopment•软件开发ElectronicTechnology&SoftwareEngineering电子技术与软件工程•57缩短了函数间所浪费的时间。核心控制电路如图2所示。3.2无线传输模块在该系统中采用ESP6266无线传输模块进行数据传输，该模块性能稳定，适用于各种传输环境，并且集成度比较高，比如一些功率放大、滤波电路、天线开关等模块和外部接口都有所集成，因此只要很少的外围电路就可以实现本身的功能。如图3所示。3.3电源电路采用输出电压为3.3V的ASM1117芯片进行稳压，它是一种高效线性用于交换式电源5V至3.3V。STM32单片机的工作电压为3.3V，而电路中其他的元器件需要5V供电，所以在这里用到稳压器件，保证电路的正常工作。如图4所示。3.4传感器电路本系统中使用的传感器较多，噪声传感器、温湿度传感器、光照传感器、以及PM2.5粉尘传感器。主要用来检测当前环境的声呗、照度、温度、湿度、以及PM2.5值。如图5所示。4软件设计根据以上硬件电路设计，针对每一个硬件进行软件编程，软件设计部分主要有几大块组成，初始化模块、传感器读取模块、显示模块、无线模块等。初始化模块主要负责初始化单片机内部的外设。传感器读取模块主要是负责读取传感器内部的数据，显示开关模块主要是负责将传感器中读取到的数据在OLED中显示。无线模块将单片机采集到的数据传输至网络端的数据库。如图6所示。5结论本系统经过总体的电路设计和软件编程，采用AD软件进行硬件设计，同时采用keil软件进行编程，并制作了实物，通过调试，能够对室内的环境数据进行采集并显示，实现对光照度、噪声、PM2.5、温度、湿度的远程实时监控，改善了现场监测时间空间的局限性。本系统适用于家庭居住环境和蔬菜大棚环境，有较好的实用性、经济性。参考文献[1]陈红,韦金言,孟鹏飞,尹友鑫.基于Android手机APP控制的篮球赛计时计分器设计[J].产业与科技论坛,2017.[2]陈红,李玮.基于单片机和12864LCD模块的万年历设计与仿真[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(12).[3]陈红,宁成仕,张楠,许腾.基于手机APP控制的LED单色旋转显示屏设计[J].产业与科技论坛,2018(18).[4]彭伟.单片机C语言程序设计实训100例[M].北京:电子工业出版社,2010.[5]郭志勇.单片机应用技术项目教程（C语言版）[M].北京:中国水利水电出版社,2011.[6]郭天祥.51单片C语言教程[M].北京:电子工业出版社,2010.[7]龚运新.单片机C语言项目式教程[M].北京:北京邮电大学出版社,2016.作者简介陈红（1981-），女，硕士研究生。讲师。主要从事电子信息及光电技术方向。作者单位1.南京信息职业技术学院江苏省南京市2100232.江苏方天电力技术有限公司江苏省南京市210000图4：电源电路图5：传感器电路图6：主程序流程图