唐祥瑋

摘 要 系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)是以STM32F407微控制器為基礎(chǔ)，選用MDK5平臺(tái)，C語(yǔ)言編程，由溫濕度測(cè)量部分，粉塵測(cè)量部分，OLED顯示部分，藍(lán)牙串口部分，LED警告燈部分和蜂鳴器警報(bào)部分組成。系統(tǒng)通過(guò)軟件編程控制硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的所有功能，有著很好的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 STM32 MDK5平臺(tái)

1研究背景

當(dāng)今社會(huì)，大家越來(lái)越注重低碳環(huán)保的生活。國(guó)家以空氣質(zhì)量環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)劃分級(jí)別為基礎(chǔ)，對(duì)各大城市空氣污染指數(shù)，空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行研究和分析。得出結(jié)論，可吸入的顆粒粉塵是城市空氣污染的主要因子，同時(shí)研究表明：空氣的質(zhì)量受季節(jié)影響明顯，冬季因?yàn)樾枰∨脑?，污染是最?yán)重的，夏季相對(duì)而言較輕。本系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)就是為人們提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家庭環(huán)境的溫濕度和粉塵指標(biāo)等狀況，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)，準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境的粉塵濃度和溫濕度數(shù)據(jù)并且通過(guò)藍(lán)牙傳輸實(shí)時(shí)發(fā)送到移動(dòng)端。

2系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫濕度的測(cè)量、粉塵指數(shù)的顯示等功能，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)通信傳輸模塊發(fā)送到移動(dòng)端的藍(lán)牙助手顯示數(shù)據(jù)，從而反應(yīng)出環(huán)境空氣質(zhì)量的狀況。系統(tǒng)的概要圖如圖1所示。

被測(cè)環(huán)境的溫濕度通過(guò)功能檢測(cè)模塊顯示到OLED端，通過(guò)藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送到移動(dòng)端的藍(lán)牙助手上，且顯示部分可以劃分不同的等級(jí)。

粉塵檢測(cè)功能實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)環(huán)境的粉塵指數(shù)并通過(guò)OLED顯示，通過(guò)藍(lán)牙通訊模塊發(fā)送到移動(dòng)端的藍(lán)牙助手上。粉塵污染指數(shù)劃分為優(yōu)（很好），良（一般），輕度污染（偏高），重度污染（較差）四個(gè)等級(jí)。粉塵指數(shù)顯示越高，說(shuō)明污染越嚴(yán)重，對(duì)人體呼吸健康的相應(yīng)影響也越嚴(yán)重。系統(tǒng)的粉塵檢測(cè)功能設(shè)計(jì)如圖2所示。同時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)蜂鳴器模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)預(yù)警功能，當(dāng)粉塵指數(shù)超過(guò)閥值時(shí)，蜂鳴器就會(huì)發(fā)出警報(bào)。

3開(kāi)發(fā)工具和硬件模塊的簡(jiǎn)介

系統(tǒng)使用的開(kāi)發(fā)工具是Keil公司推出的Keil MDK v5，Keil可以高效的使用C語(yǔ)言編程，是開(kāi)發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)較實(shí)用的開(kāi)發(fā)工具之一，而且使用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言不僅限于C語(yǔ)言，對(duì)于匯編語(yǔ)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(nèi)核，具有成本低，功耗低，易學(xué)易懂等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也具備高效的處理能力；相比于M3運(yùn)算能力得到了非常大的提高，并且增加了一些實(shí)用的算法，如并行計(jì)算，浮點(diǎn)，DSP等。

粉塵傳感器使用的是光學(xué)灰塵傳感器（GP2Y1014AU0F），GP2Y1014AU0F具有極低的電流消耗，從而可以實(shí)現(xiàn)更低的功耗，同時(shí)附加搭載了7VDC傳感器，通過(guò)輸出一個(gè)模擬電壓正比，得到所測(cè)的粉塵指數(shù)，其相應(yīng)的敏感性為0.5V/0.1mg/m3。

溫濕度傳感器則采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它采用了定制的數(shù)字技術(shù)模塊采集和溫濕度感應(yīng)傳感技術(shù)，技術(shù)的先進(jìn)性使得其具有優(yōu)良的可靠性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。其技術(shù)原理是由一個(gè)電阻式測(cè)濕感應(yīng)元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件組成傳感器的核心。該傳感器響應(yīng)速度快，具有超一流的抗干擾能力，具有極高的性價(jià)比。DHT11中的各個(gè)傳感器都可以非常精確對(duì)溫濕度進(jìn)行校準(zhǔn)。數(shù)據(jù)傳輸方面，單線的串行接口能夠簡(jiǎn)易便捷地進(jìn)行系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)，具有低功耗，小體積的特點(diǎn)。

4總結(jié)

本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，結(jié)合了室內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)，從界面設(shè)計(jì)到功能設(shè)計(jì)都是從用戶體驗(yàn)出發(fā)。系統(tǒng)主要功能包括溫濕度的采集、粉塵數(shù)據(jù)的采集及報(bào)警、OLED顯示模塊，移動(dòng)端藍(lán)牙傳輸?shù)取Ｏ到y(tǒng)采用了STMF407開(kāi)發(fā)板，高精度的獲取傳感器數(shù)據(jù)反饋給用戶。使用了MDK5結(jié)合UCOS3進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使得系統(tǒng)具有很強(qiáng)的移植性和易于維護(hù)等特點(diǎn)。