2020
年
/
第
12
期
物联网技术
全面感知
Comprehensive Perception
15
0 引 言
随着生活水平不断提高
，
人们愈发重视环境问题
。
目前
，
社会发展迅速
，
建筑工地日益增多
，
施工时对周围环境造成
污染
，
如空气污染
、
噪声污染
、
水污染
、
光污染等
，
给人们
的生活带来诸多不便
[1]
。
如果能及时监测环境参数的变化
，
便能尽早进行污染治
理
[2]
。
基于此
，
本文设计了一款基于 STM32 单片机的扬尘
监测系统
。
1 系统总体设计
本系统主要包括电源模块
、
主控制器模块
、
数据采集
模块
、
显示模块和移动通信模块
。
为了使用方便
，
本系统
直接连接 220 V 交流电
，
再通过电源模块将 220 V 交流电转
化为 5 V 的直流电
，
以便系统其他部分使用
。
主控制器通过
STM32 单片机处理数据采集模块传送的数据
，
并在显示模块
实时显示
。
为方便远程查看扬尘系统采集的环境数据
，
本系统特
开发了一款专用微信小程序
。
移动通信模块
（
NB-IoT 模块
）
通过 HTTP 网络协议访问服务器
，
将单片机处理后的数据上
传到服务器
，
之后微信小程序与服务器进行数据交互
，
获取
并显示相关环境数据
[3-4]
。
系统运行示意如图 1 所示
。
2 系统硬件组成
2.1 STM32 单片机
本系统选用 STM32F103 单片机作为控制器
。
它属于
中低端 32 位 ARM 微控制器
，
其芯片为 ST 公司出品的
Cortex-M3 内核
。
芯片内置 128 KB 闪存和 20 KB SRAM 高
速存储器
，
最大工作频率为 72 MHz
，
拥有多个 I/O 端口及
与两条 APB 总线联接的外设
。
每个型号的 STM32 芯片都包
含 3 个通用的 16 位定时器
、
2 个 12 位的 ADC
、
1 个 PWM
定时器
。
此外
，
它还包含多个标准且先进的通信接口
[5]
，
如
I
2
C
、
SPI
、
USART
、
USB
、
CAN 等
。
图 1 系统运行示意图
在本系统中
，
STM32F103 单片机通过 USART3 连接数
据采集模块用以获取温度
、
湿度
、
PM
2.5
等数据
；
USART2
连接移动通信模块与服务器通信
；
SPI 连接显示模块
，
将需
要显示的数据通过 SPI 发送到显示屏
[6]
。
2.2 数据采集模块
数据采集选用 RS-BYH-M 模块
。
作为主要的环境数据
采集器
，
RS-BYH-M 模块采用一体式设计
，
将传感器安装在
百叶盒内
，
能便捷地测量周围环境的空气质量
、
噪声
、
温度
、
湿度
、
光照等参数
[7-8]
。
由于 STM32F103 单片机无 RS 485
接口
，
故本系统通过将 UART 转换成 RS 485 解决这一问题
。
2.3 显示模块
显示模块使用由 12 块小 LED 模块面板组成的 LED 显
示屏
，
采用 12 接口通信
，
通过四分之一扫描方式工作
。
单
基于 STM32 的扬尘监测系统设计
黄 晖，余继成，肖春明，曾 璐
（
江西理工大学 电气工程与自动化学院
，
江西 赣州 341000
）
摘 要
：
为了实现对粉尘的实时监测
，
文中设计一款基于 STM32 单片机的工地扬尘监测系统
。
该系统使用
环境参数传感器采集环境数据
，
经过单片机简单处理后
，
使用 LED 显示屏显示环境信息
；
利用移动通信模块将数
据发送到服务器
，
通过手机微信小程序获取并查看服务器存储的相关数据
。
该系统能够检测温度
、
湿度
、
PM
2.5
、
PM
10
、
噪声等环境参数
，
并实时显示
、
上报
，
也可根据需求添加报警与喷雾除尘功能
。
关键词 ：
STM32 单片机
；
扬尘监测系统
；
LED 显示屏
；
移动通信模块
；
数据上报
；
微信小程序
中图分类号 ：
TP216
文献标识码 ：
A
文章编号 ：
2095-1302
（
2020
）
12-0015-03
DOI
：
10.16667/j.issn.2095-1302.2020.12.004
收稿日期
：
2020-06-04
修回日期
：
2020-07-02
基金项目
：
2016江西省教育厅科学技术研究项目
（
GJJ160651
）；
2018年校级大学生创新创业训练计划项目
（
201810
407016
）
