一種基于STM32的環(huán)境噪聲測量設(shè)計與實現(xiàn)

周群力 劉偉 于洋

一、功能簡介

本設(shè)計使用工業(yè)級噪聲分貝傳感器模塊（符合GB/T 3785.1-2010）進行噪聲數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)需求設(shè)計了測量和調(diào)試兩種工作模式，測量模式用于一般測量，調(diào)試模式用于詳細分析。設(shè)計量程范圍為35dB～120dB，可以滿足一般噪聲控制工程需求。

二、組成

電路設(shè)計以STM32F107VCT（以下簡稱MCU）主控處理電路為核心，該MCU是基于Cortex-M3內(nèi)核的32位ARM，最高工作頻率72MHz，片上資源和接口豐富適用于智能產(chǎn)品的控制。本設(shè)計使用了I2C接口，USART接口和GPIO進行輸入輸出管理。主控電路由MCU處理電路、按鍵電路、LCD顯示電路和RS232電路組成；傳感器由BYZ-08模塊和電容式駐極體話筒組成。組成圖如下：

三、硬件設(shè)計

（1）MCU處理模塊包括電源，MCU主控和復(fù)位電路。MCU主控完成對按鍵、LCD和UART的控制。看門狗電路和復(fù)位電路用于故障恢復(fù)。電源電路提供+5V，+3.3V和 +1.8V等工作電壓，整機采用電池或外接220V交流電源供電。

（2）LCD顯示電路：采用串口LCD屏與MCU的UART0口連接。數(shù)據(jù)通過RX/TX傳給LCD液晶屏顯示。

（3）按鍵電路：采用4×4矩陣鍵盤連接MCU的GPIO端口。MCU通過掃描獲取按鍵值。

（4）RS232電路：采用MAX232芯片與MCU的UART1端口連接，實現(xiàn)RS232通訊。

（5）傳感器電路模塊：使用工業(yè)噪聲傳感器BYZ-08模塊串行口與MCU互連。

四、軟件設(shè)計

1.MCU軟件設(shè)計

（1）初始化模塊：完成MCU配置、RS232（9600/N/8/1）、按鍵、LCD（115200/N/8/1）和傳感器（9600/N/8/1）初始化。

（2）數(shù)據(jù)接收與解算模塊：采用Modbus-RTU協(xié)議進行數(shù)據(jù)交互。測量模式為定時器按100ms周期發(fā)送請求指令，傳感器收到請求后回應(yīng)噪聲數(shù)據(jù)幀給MCU，MCU解析數(shù)據(jù)幀并送LCD顯示。調(diào)試模式為收到的數(shù)據(jù)通過RS232鏈路送上位機處理。

（3）按鍵掃描模塊：掃描GPIO獲取鍵值，控制采集啟動/停止，設(shè)置傳感器參數(shù)等。

（4）LCD顯示模塊：把數(shù)據(jù)按照顯示格式傳給LCD電路。

（5）RS232通訊模塊：調(diào)試模式時發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機。

（6）傳感器采集模塊：循環(huán)接收采集請求指令，并傳送傳感器打包后的數(shù)據(jù)幀到MCU。

2.上位機軟件設(shè)計

上位機軟件采用VS2010開發(fā)，通過RS232完成數(shù)據(jù)顯示和設(shè)置傳感器配置。

本文主要設(shè)計了一種基于STM32的環(huán)境噪聲測量電路，實現(xiàn)了環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)的采集和顯示，可應(yīng)用于便攜式環(huán)境噪聲檢測設(shè)備。

參考文獻：

[1]李志明，檀 永，徐石明，等.STM32嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實戰(zhàn)指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013

[2]劉向舉，李敬兆，劉麗娜.基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2014（9）.