基于STM32的粉塵溫濕度檢測系統的研究與設計

唐祥瑋

摘 要 系統的研究和設計是以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。系統通過軟件編程控制硬件實現系統的所有功能，有著很好的穩定性。

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保的生活。國家以空氣質量環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。本系統的研究和設計就是為人們提供實時監測家庭環境的溫濕度和粉塵指標等狀況，系統能夠實時，準確檢測環境的粉塵濃度和溫濕度數據并且通過藍牙傳輸實時發送到移動端。

2系統功能的設計

系統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送到移動端的藍牙助手顯示數據，從而反應出環境空氣質量的狀況。系統的概要圖如圖1所示。

被測環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境的粉塵指數并通過OLED顯示，通過藍牙通訊模塊發送到移動端的藍牙助手上。粉塵污染指數劃分為優（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。系統的粉塵檢測功能設計如圖2所示。同時，系統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，蜂鳴器就會發出警報。

3開發工具和硬件模塊的簡介

系統使用的開發工具是Keil公司推出的Keil MDK v5，Keil可以高效的使用C語言編程，是開發檢測系統較實用的開發工具之一，而且使用的開發語言不僅限于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良的可靠性和長期的穩定性。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集成設計，具有低功耗，小體積的特點。

4總結

本系統具有較強的實用性，結合了室內環境的特點，從界面設計到功能設計都是從用戶體驗出發。系統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。系統采用了STMF407開發板，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，使得系統具有很強的移植性和易于維護等特點。