一种基于STM32的环境噪声测量设计与实现

周群力 刘伟 于洋

一、功能简介

本设计使用工业级噪声分贝传感器模块（符合GB/T 3785.1-2010）进行噪声数据的采集。根据需求设计了测量和调试两种工作模式，测量模式用于一般测量，调试模式用于详细分析。设计量程范围为35dB～120dB，可以满足一般噪声控制工程需求。

二、组成

电路设计以STM32F107VCT（以下简称MCU）主控处理电路为核心，该MCU是基于Cortex-M3内核的32位ARM，最高工作频率72MHz，片上资源和接口丰富适用于智能产品的控制。本设计使用了I2C接口，USART接口和GPIO进行输入输出管理。主控电路由MCU处理电路、按键电路、LCD显示电路和RS232电路组成；传感器由BYZ-08模块和电容式驻极体话筒组成。组成图如下：

三、硬件设计

（1）MCU处理模块包括电源，MCU主控和复位电路。MCU主控完成对按键、LCD和UART的控制。看门狗电路和复位电路用于故障恢复。电源电路提供+5V，+3.3V和 +1.8V等工作电压，整机采用电池或外接220V交流电源供电。

（2）LCD显示电路：采用串口LCD屏与MCU的UART0口连接。数据通过RX/TX传给LCD液晶屏显示。

（3）按键电路：采用4×4矩阵键盘连接MCU的GPIO端口。MCU通过扫描获取按键值。

（4）RS232电路：采用MAX232芯片与MCU的UART1端口连接，实现RS232通讯。

（5）传感器电路模块：使用工业噪声传感器BYZ-08模块串行口与MCU互连。

四、软件设计

1.MCU软件设计

（1）初始化模块：完成MCU配置、RS232（9600/N/8/1）、按鍵、LCD（115200/N/8/1）和传感器（9600/N/8/1）初始化。

（2）数据接收与解算模块：采用Modbus-RTU协议进行数据交互。测量模式为定时器按100ms周期发送请求指令，传感器收到请求后回应噪声数据帧给MCU，MCU解析数据帧并送LCD显示。调试模式为收到的数据通过RS232链路送上位机处理。

（3）按键扫描模块：扫描GPIO获取键值，控制采集启动/停止，设置传感器参数等。

（4）LCD显示模块：把数据按照显示格式传给LCD电路。

（5）RS232通讯模块：调试模式时发送数据给上位机。

（6）传感器采集模块：循环接收采集请求指令，并传送传感器打包后的数据帧到MCU。

2.上位机软件设计

上位机软件采用VS2010开发，通过RS232完成数据显示和设置传感器配置。

本文主要设计了一种基于STM32的环境噪声测量电路，实现了环境噪声数据的采集和显示，可应用于便携式环境噪声检测设备。

参考文献：

[1]李志明，檀 永，徐石明，等.STM32嵌入式系统开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013

[2]刘向举，李敬兆，刘丽娜.基于物联网的环境噪声监测系统研究[J].传感器与微系统，2014（9）.