基于stm32的智能环境噪音监测系统.docx

基于STM32的智能噪音监测系统摘要：在国家逐渐发展壮大的今天，工业发展使我国经济快速增长，但也导致了各种在发展壮大之前没有被发现的问题日益浮现，噪音污染就是其中之一。环境噪音会给环境或周围人造成不良影响，严重的甚至会破坏环境或给人们的身心健康造成很大的影响，因此我们需要一种简易的噪音监测仪器，可以很方便地监测出当前环境的噪音分贝值是否适合人们生活，从而达到监控的目的。为了对环境噪音进行监测，本次毕业设计选题是对环境噪音监测系统，单片机采用的价格成本低、但功能性强大且稳定的STM32单片机芯片，用以对声音进行信号处理后得出当前环境分贝值。本设计还将增加一个环境粉尘浓度监测功能，用以模拟在工地上使用的扬尘噪声监测设备，将得到的分贝值和环境PM2.5浓度值显示在液晶屏中。最终通过蓝牙技术，将噪音分贝值和PM2.5浓度值发送给安卓手机的应用程序中，可以更加便捷地监测当前环境的情况。关键词：噪音监测，PM26,STM32,蓝牙IntelligentEnvironmentalNoiseMonitoringSystemBasedonSTM32Abstract:Inrecentyears,withthecountryisgraduallydevelopingandexpanding,industrialdevelopmentmakesourcountry'seconomygrowrapidly,butitalsoleadstovariousproblemsthatwerenotdiscoveredbeforethedevelopmentrapidlyofthecountry.Noisepollutionisoneofthem.Ambientnoiseaffectontheenvironmentoraroundpeople,seriousevencandamagetheenvironmentortopeople'sphysicalandmentalhealthcausedgreatinfluence.Therefbre,weneedasimplenoisemonitoringinstrument,whichcaneasilydetectwhetherthecurrentenvironmentalnoisedecibelvalueissuitableforpeople,slife,soastoachievethepurposeofmonitoring.Tomonitortheenvironmentalnoise,thegraduationprojecttopicistomonitortheenvironmentalnoisesystem,thesingle-chipmicrocomputerusedlowcost,butpowerfulandstablefunctionofSTM32single-chipmicrocomputerchip,usedforthesoundsignalprocessingtoobtainthecurrentenvironmentdecibelvalue.Thisdesignwillalsoaddanenvironmentaldustconcentrationmonitoringfunction,whichisusedtosimulatethedustnoisemonitoringequipmentusedontheconstructionsite.TheobtaineddecibelvalueandenvironmentalPM2.5concentrationvaluearedisplayedontheLCDscreen.Inaddition,thenoisedecibelvalueandPM2.5concentrationvaluewillbesendtotheandroidphoneappthroughbluetoothtechnology,whichcanmoreeasilymonitorthecurrentenvironment.Keywords:Noisemonitoring,PM2.5,Bluetooth,STM321绪论11.1 1.1研究背景和意义11.1.1 噪音监测系统的背景分析11.1.2 本课题的研究意义21.2 课题研究方法和内容题研究21.2.1 研究方法21.2.2 研究内容32系统分析42.1 系统背景及现状分析42.2 需求分析42.3 可行性分析53系统总体设计及硬件实现73.1 系统总体设计73.2 系统硬件实现83.2.1 STM32单片机模块83.2.2 声音监测模块93.2.3 PM2.5监测模块93.2.4 蓝牙通信模块103.2.5 液晶显示屏模块113.2.6 ADCO832模数转换模块113.2.7 硬件实现效果124系统软件设计与实现134.1 开发工具的介绍134.1.1 KeilUViSiOn4单片机开发工具134.1.2 AndroidStudio开发工具134.2 软件设计总体思路134.3 硬件控制代码设计144.3.1 Main主控函数144.3.2 AD转换模块154.3.3 分贝采集传感器模块174.3.4 粉尘传感器模块194.3.5 蜂鸣器模块214.4 客户端APP设计224.4.1 客户端APP总体设计思路224.4.2 逻辑流程234.4.3 数据接收并显示程序234.5 系统实现效果265总结28朝文献：29致谢301.11.1 研究背景和意义1.11.2 噪音监测系统的背景分析在科技飞速发展的21世纪，世界各国的经济情况也以快速的形式发展起来，人们一边享受着科技发达带来的摩登生活，一边也要承受着随它附来的各种问题，如气候的恶劣变化、温室效应、全球变暖、各类自然灾害等等，其中，环境噪音问题是我们如今所不能再回避的问题，尤其是生活在城市中的人们或近于施工处所的人们。环境对我们生活中的方方面面都有着巨大的影响，而环境因素又是随着环境时时刻刻变化的，声音本是无害的，甚至可以是悦耳的，但是过大嘈杂的声音却有时候会使人感到不舒适，即环境噪音，它会引起人们烦躁，如果音量过大或音调过高的高噪声环境，则可能危害到人们的生理和心理上的健康。其造成的危害可能是：L对听力造成损害2.对视力造成损害3.对人们的心血管造成损害4.对神经系统造成损害，即容易愤怒、激动甚至失去理智5.对睡眠造成影响，即容易疲倦、睡眠不足等等。因此对环境噪音的监测与控制在对人的身体健康和身心健康方面有着十分重要的作用，而加强对环境噪音的检测与控制则显得尤其重要。我国对噪音污染的关注开始于二十世纪70年代，1979年，第一期噪声训练班被举办，明确了培养噪声监测人员的决定，噪声监控从简单的噪音监测往多功能、便捷式、小型化发展，直至现在，噪音监控技术现在发展的己经相当成熟，并且衍生出多种功能。工地扬尘噪声监测设备就是这么一款多功能、应用性强的环境保护设备，它不仅能做到噪声的监测，还可监控工地扬尘浓度以及温湿度监控和图像抓拍与录制。不仅解决了民众对施工工地质疑的问题，也为工地环境奠定了良好自查基础。随着时代的发展，工业的发展规模也逐步扩大，因此很多为了发展而建造的场所如高楼、立交、地铁等的数量也逐渐增多，因此噪音防治迫在眉睫，而要进行防治，则必须从技术、经济和效果等方面进行综合权衡，具体问题具体分析。本文就是一款针对环境分贝值简易测量设计方案，用于监测当前环境分贝值是是否达到人们适宜居“百度百科z.https:/WWW.taodocs.8mp161811482.himl住的一个健康环境。1.11.3 本课题的研究意义随着国家政策的引导，城市的发展、交通、建筑工业和社会生活的规模不断扩大，就很容易导致各种污染问题丛生，环境噪声污染即是其中之一，它会对人体构成许多影响，如生理或心理上的，说它是人们最容易直观感受到的自然环境污染因素之一的原因是不同人类活动对环境分贝的要求也不尽相同。长期的处于噪音环境中生活容易导致人们会过激行动，甚至引发一些群发性事件从而影响社会的和谐和稳定。因此我们应该对声源进行控制和整治，而噪声监控系统则是助我们对环境噪声污染进行监控和改善的有力帮手，通过从噪声监控系统中得回的数据，我们可以知道当前环境质量是否良好，从而做出是否改变或改善当前环境使得人们生活更舒适的决策。本课题研究实现一个对噪音和空气质量值进行检测的系统，它具备监控当前环境的分贝噪音值和空气PM2.5浓度值功能，用于提示当前生活环境是否舒适，同时满足携带方便、价格低廉、操作简便等方法，希望能够对地球的环境健康保护有一定的帮助。1.2课题研究方法和内容题研究1.2.1 研究方法本论文在编写过程中主要采用了以下的研究方法：文献研究法：通过网络、查阅书籍和相关的文献来取得一些对于课题有用的资料和前人设计的结果，从中获取其中有用的信息，论证其可行性，从而科学、客观、全面地了解所要研究的问题，找出问题的本质属性，更高效的寻找解决问题的办法。实验法：通过对问题的研究和分析，从已得出的结论和经验出发，形成一种新的假设，再将形成的假设计划出一个可控的实验方法，通过多次的科学实验验证，观察自变量在变化过程中因变量的变化，从而的得出自变量和因变量的关系，最后统计得出假设是否成立。1.2.2研究内容本论文总共分为五个部分，每个部分内容安排如下：第1章：绪论。主要阐述本论文的研究内容和背景的，以及讲述研究过程中使用的方法。第2章：系统分析。主要对系统进行需求分析，从经济，技术等方面对噪音检测系统进行可行性分析。第3章：系统总体设计及硬件环境搭建设计。主要介绍硬件模块的描述及功能，逻辑流程，模块设计以及硬件模块的设计思路。第4章：系统软件功能设计与实现。主要介绍系统的全部模块的实现代码以及逻辑流程和APP端是如何实现从而得出运行效果。第5章：总结。主要对系统所实现的效果进行总结，并对系统存在的问题和可改进之处作出说明。最后是参考文献以及致谢内容。2系统分析随着噪音污染日益对人们的生活造成困扰，在经过对相关资料的收集整理之后，对智能噪音监测系统的现状以及系统的需求进行分析，包括对智能噪音监测系统的用户需求和功能需求，和对智能噪音监测系统的完成进行可行性的分析。2.1 系统背景及现状分析随着社会经济的发展，各大城市的建设发展进程加快，城市交通的扩建、人口基数的增大、各类施工项目持续增长等造成的噪音污染已然成为当今社会环境污染的四大污染之一，人们对噪音污染的看法与关注度也越来越高，其对人类健康的危害也引起了极大关注。因此为了减少这种污染带来的危害，人们便想出通过了解周围环境的声音的分贝值来知道当前环境的声音是否属于噪音污染，检测噪音的仪器便应运而生。噪音检测仪器从最初的指针式人工读数声级计发展到数字式声级计，再到后来的能够自动采集、存贮、处理数据等功能的自动监测环境噪音的仪器，到现在的小型化、便携式、多功能使用仪器，环境噪音监测技术发展的十分迅速也越加成熟。本设计拟采用声音传感器LM386作为分贝采集传感器。它可以将采集到的声音进行放大，再通过AD转换电路对信号进行处理，从模拟信号转换成数字信号，再通过蓝牙连接手机并在APP中显示出具体分贝值。2.2 需求分析2.3 2.1用户需求对于智能噪音检测系统，用户需求基本分析如下：(1)设备：低功耗、低成本方、操作简单且便于携带。(2)检测功能：系统在正常情况下能测出当前环境分贝值和PM2.5浓度值。(3)报警：一旦PM2.5浓度值高于设置的报警值马上