一种基于STM32的环境噪声测量设计与实现

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  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).
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