基于STM32的粉尘温湿度检测系统的研究与设计

唐祥玮

摘 要 系统的研究和设计是以STM32F407微控制器为基础，选用MDK5平台，C语言编程，由温湿度测量部分，粉尘测量部分，OLED显示部分，蓝牙串口部分，LED警告灯部分和蜂鸣器警报部分组成。系统通过软件编程控制硬件实现系统的所有功能，有着很好的稳定性。

关键词 STM32 MDK5平台

1研究背景

当今社会，大家越来越注重低碳环保的生活。国家以空气质量环保标准划分级别为基础，对各大城市空气污染指数，空气质量状况进行研究和分析。得出结论，可吸入的颗粒粉尘是城市空气污染的主要因子，同时研究表明：空气的质量受季节影响明显，冬季因为需要取暖的原因，污染是最严重的，夏季相对而言较轻。本系统的研究和设计就是为人们提供实时监测家庭环境的温湿度和粉尘指标等状况，系统能够实时，准确检测环境的粉尘浓度和温湿度数据并且通过蓝牙传输实时发送到移动端。

2系统功能的设计

系统可以方便地实现实时温湿度的测量、粉尘指数的显示等功能，实时数据通过蓝牙技术通信传输模块发送到移动端的蓝牙助手显示数据，从而反应出环境空气质量的状况。系统的概要图如图1所示。

被测环境的温湿度通过功能检测模块显示到OLED端，通过蓝牙通讯模块发送到移动端的蓝牙助手上，且显示部分可以划分不同的等级。

粉尘检测功能实时采集实验环境的粉尘指数并通过OLED显示，通过蓝牙通讯模块发送到移动端的蓝牙助手上。粉尘污染指数划分为优（很好），良（一般），轻度污染（偏高），重度污染（较差）四个等级。粉尘指数显示越高，说明污染越严重，对人体呼吸健康的相应影响也越严重。系统的粉尘检测功能设计如图2所示。同时，系统通过蜂鸣器模块实现了实时预警功能，当粉尘指数超过阀值时，蜂鸣器就会發出警报。

3开发工具和硬件模块的简介

系统使用的开发工具是Keil公司推出的Keil MDK v5，Keil可以高效的使用C语言编程，是开发检测系统较实用的开发工具之一，而且使用的开发语言不仅限于C语言，对于汇编语言编程也同样十分适合。

硬件模块方面，使用了STM32F407芯片，该芯片使用的是Cortex-M4内核，具有成本低，功耗低，易学易懂等特点和优势，同时也具备高效的处理能力；相比于M3运算能力得到了非常大的提高，并且增加了一些实用的算法，如并行计算，浮点，DSP等。

粉尘传感器使用的是光学灰尘传感器（GP2Y1014AU0F），GP2Y1014AU0F具有极低的电流消耗，从而可以实现更低的功耗，同时附加搭载了7VDC传感器，通过输出一个模拟电压正比，得到所测的粉尘指数，其相应的敏感性为0.5V/0.1mg/m3。

温湿度传感器则采用DHT11数字温湿度传感器，它采用了定制的数字技术模块采集和温湿度感应传感技术，技术的先进性使得其具有优良的可靠性和长期的稳定性。其技术原理是由一个电阻式测湿感应元件和一个NTC测温元件组成传感器的核心。该传感器响应速度快，具有超一流的抗干扰能力，具有极高的性价比。DHT11中的各个传感器都可以非常精确对温湿度进行校准。数据传输方面，单线的串行接口能够简易便捷地进行系统集成设计，具有低功耗，小体积的特点。

4总结

本系统具有较强的实用性，结合了室内环境的特点，从界面设计到功能设计都是从用户体验出发。系统主要功能包括温湿度的采集、粉尘数据的采集及报警、OLED显示模块，移动端蓝牙传输等。系统采用了STMF407开发板，高精度的获取传感器数据反馈给用户。使用了MDK5结合UCOS3进行开发，使得系统具有很强的移植性和易于维护等特点。