基于STM32的環境監測系統設計

劉承楊 晏坤山 羅浩宇

摘 要：采用STM32微控制器作為主控芯片，結合溫濕度傳感器、光照傳感器實時采集環境數據，用無線連接終端，并在移動終端上面顯示實時采集到的環境數據。通過采集到的數據可以實時監測環境數據，基于STM32設計的環境監測系統具有簡單易用、實用性強、成本低等特點。

關鍵詞： STM32，環境監測，溫濕度傳感器、光照傳感器

1 總體方案設計

本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。采用溫濕度傳感器和光照傳感器，環境變化由STM32單片機進行模數轉化，將結果顯示在OLED屏上。采用ESP8622無線模塊采集數據，并發送至移動終端，并由終端進行實時遠程監測。系統組成圖如1所示：

2 主控制模塊

單片機核心控制模塊采用的是STM32F103C8T6， STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M 內核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲容量是64KB，需要電壓2V～3.6V，[2]。電路如圖2所示。

3模塊設計

3.1 無線傳輸模塊

無線傳輸模塊采用的是ESP6266進行數據傳輸，該模塊性能穩定，對環境適應性強，芯片集成度高，例如天線開關、射頻巴倫、功率放大器、低噪聲接收放大器、濾波器等射頻模塊。因此，對外圍電路的需求較少，用很少的電路就能實現其功能。如下圖所示：

3.2 傳感器模塊

系統設計主要采用溫濕度傳感器和光照傳感器，檢測溫濕度變化和光照情況。DHT11數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性和卓越的長期穩定性。校準系數以程序的形式存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類應用中，在苛刻應用場合的最佳選擇。產品為4針單排引腳封裝，連接方便。如圖所示：

3.3 電源電路的設計

電源電路采取的是3.3V電壓以及ASM1117穩壓電源芯片。STM32單片機的工作電壓為3.3V，而電路中其他元器件需要5V供電，所以需要穩壓芯片器件，保證電路正常工作。如下圖所示。

4 軟件設計

根據以上硬件電路設計，針對每一個硬件進行軟件編程，軟件設計部分主要分為初始化模塊、傳感器讀取模塊、顯示模塊、無線模塊等。初始化模塊主要負責初始化單片機內部的外設。傳感器讀取模塊主要是負責讀取傳感器內部的數據，顯示開關模塊主要是負責將傳感器中讀取到的數據在 OLED 中顯示。無線模塊將單片機采集到的數據傳輸至手機終端的數據庫。如圖所示：

結 論

本文基于STM32微控制器，通過DHT11傳感器采集溫濕度環境信息，光照傳感器采集光照信息，通過無線模塊實時傳輸采集信息。結果表明該設計構思具有可行性，能夠采集溫濕度環境信息和光照強度，能夠適用于相關的環境監測場景中。

參考文獻

[1] 趙凱，楊淑連.溫室大棚環境參數無線監控系統[J].山東理工大學學報? ? （自然科學版），2010，24（02）：93-96.

[2] 陳紅，李瑋.基于單片機和12864LCD模塊的萬年歷設計與仿真[J].中小? ? ? 企業管理與科技（上旬刊），2011（12）.