一種基于STM32的環境噪聲測量設計與實現

周群力 劉偉 于洋

一、功能簡介

本設計使用工業級噪聲分貝傳感器模塊（符合GB/T 3785.1-2010）進行噪聲數據的采集。根據需求設計了測量和調試兩種工作模式，測量模式用于一般測量，調試模式用于詳細分析。設計量程范圍為35dB～120dB，可以滿足一般噪聲控制工程需求。

二、組成

電路設計以STM32F107VCT（以下簡稱MCU）主控處理電路為核心，該MCU是基于Cortex-M3內核的32位ARM，最高工作頻率72MHz，片上資源和接口豐富適用于智能產品的控制。本設計使用了I2C接口，USART接口和GPIO進行輸入輸出管理。主控電路由MCU處理電路、按鍵電路、LCD顯示電路和RS232電路組成；傳感器由BYZ-08模塊和電容式駐極體話筒組成。組成圖如下：

三、硬件設計

（1）MCU處理模塊包括電源，MCU主控和復位電路。MCU主控完成對按鍵、LCD和UART的控制。看門狗電路和復位電路用于故障恢復。電源電路提供+5V，+3.3V和 +1.8V等工作電壓，整機采用電池或外接220V交流電源供電。

（2）LCD顯示電路：采用串口LCD屏與MCU的UART0口連接。數據通過RX/TX傳給LCD液晶屏顯示。

（3）按鍵電路：采用4×4矩陣鍵盤連接MCU的GPIO端口。MCU通過掃描獲取按鍵值。

（4）RS232電路：采用MAX232芯片與MCU的UART1端口連接，實現RS232通訊。

（5）傳感器電路模塊：使用工業噪聲傳感器BYZ-08模塊串行口與MCU互連。

四、軟件設計

1.MCU軟件設計

（1）初始化模塊：完成MCU配置、RS232（9600/N/8/1）、按鍵、LCD（115200/N/8/1）和傳感器（9600/N/8/1）初始化。

（2）數據接收與解算模塊：采用Modbus-RTU協議進行數據交互。測量模式為定時器按100ms周期發送請求指令，傳感器收到請求后回應噪聲數據幀給MCU，MCU解析數據幀并送LCD顯示。調試模式為收到的數據通過RS232鏈路送上位機處理。

（3）按鍵掃描模塊：掃描GPIO獲取鍵值，控制采集啟動/停止，設置傳感器參數等。

（4）LCD顯示模塊：把數據按照顯示格式傳給LCD電路。

（5）RS232通訊模塊：調試模式時發送數據給上位機。

（6）傳感器采集模塊：循環接收采集請求指令，并傳送傳感器打包后的數據幀到MCU。

2.上位機軟件設計

上位機軟件采用VS2010開發，通過RS232完成數據顯示和設置傳感器配置。

本文主要設計了一種基于STM32的環境噪聲測量電路，實現了環境噪聲數據的采集和顯示，可應用于便攜式環境噪聲檢測設備。

參考文獻：

[1]李志明，檀 永，徐石明，等.STM32嵌入式系統開發實戰指南[M].北京：機械工業出版社，2013

[2]劉向舉，李敬兆，劉麗娜.基于物聯網的環境噪聲監測系統研究[J].傳感器與微系統，2014（9）.