针对上述缺点，论文综合了嵌入式处理技术、传感器技术、无线网络通信等技术，设计了一个基于STM32及LabVIEW的无线环境监测系统，系统主要实现了对湿度、温度、有毒气体参数进行实时监测的功能。为了实现无线数据传输功能，采用了ZigBee无线组网技术和GSM技术。为了达到实时监测要求，利用LabVIEW编写了系统上位机软件。系统的测试分析表明系统整体数据采集性能良好，数据传输稳定性可靠，到达了预期目标。
系统与传统的监测技术相比，具有监测数据准确，监测范围广，智能化高等特点。且系统具有一定的创新性，在实际的工程运用和理论研究上体现出了一定的研究价值。
关键词环境监测；
嵌入式技术；
虚拟仪器；
紫蜂技术 1 ABSTRACT With the improvement of living standard, people pay more and more attention to the living environmental problems. The government has taken a lot of improvement at the same time. But on the whole environmental monitoring technology is relatively backward in our country. The technology of traditional monitoring is single and monitored data is also not accurate. The technology has cost a lot of manpower and financial resources, but the result is unsatisfactory. For the above shortcomings, combining the embedded processing technology, sensor technology, wireless network communication technology, this paper designs a wireless environment monitoring system based on STM32 and LabVIEW. The system mainly realizes the real-time monitoring of temperature, moisture and toxic gas. The system adopts wirelesswaytotransfer data based on ZigBee and GSM technique. In order to realize the real-time monitoring, the author programmed of a PC interface with LabVIEW. A series of analyses indicated that the system excellently operates with stable perance, and has realized desired goals. Compared with the traditional monitoring technology, the wireless environment monitoring network has the accurate monitoring data, wide monitoring range, high intelligence, etc. The wireless environment monitoring network system also has certain innovation. It has research value in engineering application and academic theory. Key words environmental monitoring;STM32; LabVIEW; ZigBee 1 目 录 1绪论1 1.1 环境监测系统的研究背景和意义1 1.2 环境监测系统的研究现状2 1.3 论文主要研究内容及结构3 2 系统方案分析与关键技术介绍4 2.1 系统的功能分析与设计4 2.2 LabVIEW介绍5 2.3 ZigBee技术5 2.3.1 ZigBee技术概述5 2.3.2 ZigBee网络协议6 2.3.3 ZigBee网络拓扑结构7 2.4 GSM技术8 2.5 本章小结8 3系统硬件设计9 3.1 系统总体硬件设计9 3.2 数据采集发送部分硬件设计9 3.2.1 ZigBee模块选型与设计9 3.2.2 传感器选型11 3.3 数据接收控制部分硬件设计12 3.3.1 嵌入式微处理器选型12 3.3.2 控制器电源电路设计13 3.3.3 晶振和复位电路设计13 3.3.4 下载电路设计14 3.3.5 串口通讯电路设计14 3.3.6 SD卡电路设计15 3.3.7 LCD显示电路设计16 3.3.8 GSM电路设计17 3.3.9 本章小结18 4系统软件设计19 4.1 数据采集传输模块软件设计19 4.1.1 系统通信协议设计19 4.1.2 ZigBee节点程序设计20 4.2 数据处理显示模块软件设计23 4.2.1 总体任务程序设计24 4.2.2 GSM程序设计26 4.3 LabVIEW上位机软件设计27 4.4 本章总结30 5 系统测试分析31 5.1 ZigBee数据包抓包实验分析31 5.2 串口接收数据包实验分析31 5.3 控制器数据接收实验分析32 5.4 上位机数据接收实验分析32 5.5 本章总结33 结束语34 参考文献35 致 谢38 附 录39 1 1 绪论 环境污染的预防和监测逐渐成为人们日常的话题，随着2015年我国第一部环境保护法的施行，环境监测技术的发展与创新迫在眉睫。论文开始阐述了环境监测系统的研究背景和意义，接着介绍了环境监测系统的研究现状，提出了基于STM32和LabVIEW的环境监测系统的设计。最后简述了文章的基本章节结构。
1.1 环境监测系统的研究背景和意义 在改革开放三十年中，全国经济显著提高，一夜间出现很多大城市，城市的发展却也使得人们赖以生存的环境遭到污染。近年来，随着人们生活质量水平的提高，我们也越来越重视我们个人的心理健康与身体健康。同时我国为控制大气环境污染和保护环境，政府部门已经采取了相关办法来保护环境，但是由于监测技术上的缺陷和不足，严重制约了相关措施的实施进度。传统的环境监测技术已经跟不上社会经济发展的步伐，所以研究一种实时化、智能化、集成化的监测设备迫在眉睫。
嵌入式技术是近年发展很快的热门技术，其相关的嵌入式系统已经在很多领域得到应用，包括医疗设备、智能电器、军事工业、工业自动化等领域。人们的日常生活也与其息息相关，像手机、数字电视、电脑、数码相机等都是嵌入式技术的典型应用[1]。
虚拟仪器LabVIEW是一种将传统程序语言转化为图像化积木模式的开发环境，同时也是作为终端工具提供给用户使用。它的应用极为广泛，工业界、学术界和实验室等极为频繁使用。虚拟仪器具有许多优点，它非常方便快捷，能够加快自己项目的开发进程，大大提高工作效率[2]。
近年来无线通信技术的发展非常迅猛，使得由微控制器、传感元件和无线通信网络组成的无线传感器通信网络有了空前的成长。其中ZigBee技术由于其能耗较低、成本较低、速率较低、距离短和双向无线通信等优势，受到了广泛关注和应用。其网络节点多，能够极方便进行组网，所以ZigBee技术能够很好的达到信息采集处理要求，因此无线传感器网络适合用它构建[3]。目前，GSM网络的发展相当成熟，它的覆盖面积非常广、信号稳定、通信成本相对较低。国内外许多通信公司和开发商对GSM网络业务的扩展产生浓厚的兴趣，进行大量资金和人力投资，开发出自己的产品来抢占市场。
设计主要利用嵌入式处理技术及传感器数据采集组网技术来实现，该方法能够灵活的构成网络，并且能够实时监测空气中的温度、湿度、烟雾。使用Zigbee技术的无线传输进行局域网组网，并利用多传感器数据融合技术进行数据的存储和分析，且电脑端LABVIEW编写的上位机软件能够实时显示数据。论文设计的基于STM32和LABVIEW环境监测系统相对于工程应用来讲，它能够构成一个监测范围非常广泛的监测网络，并且能够实时存储处理各个节点的数据，此外，设计的节点构成简便，通过无线传输构成网络通信，极为可靠并有一定的应用价值，上述都优于单点式监测仪表与有线监测网络。系统使用 CC2530 无线单片机作为其硬件的主要构成部分，其构成简便、功耗低于其他产品；
系统采用μC/OS-Ⅱ操作系统作为网络节点的嵌入式应用程序设计，系统能够自我组织、扩展性强，系统的研究设计方案是基于无线传感器网络的设计理念以及其技术方式，拥有某种程度上的创新性，不管是在理论学术研究方面，还是在实际工程建设方面都具有重要的实际价值和研究意义。
1.2 环境监测系统的研究现状 随着环境污染的产生和程度加深，环境监测技术得以迅速发展起来。在绝大部分工业发达国家，环境监测从开始以一些重大环境污染事故调查和环境污染事故处理以及环境事故预防为主到上世纪五十年代，发达国家如美国，一些化工厂的有毒化学品泄漏造成的环境污染时常发生，致使用化学方法来检测污染源中的化学成分和含量成为当时环境监测的主要手段及特征。自从上世纪六十年代末以来，人们慢慢注意到环境污染的原因虽然以化学成分污染为主，但是同时还受到物理因素，生物因素等因素影响，所以环境监测技术开始慢慢牵涉到物理及生物领域的方法；
再者发达国家的环境立法已经趋于完备，相关环境法的执法越来越严格，而对于企业级别的污染物排放的监控越来越受到政府的重视，污染物的监测技术以及商业前景越来越受到重视。上述时期的实际监测工作主要是监督性质的监测为主。从上世纪七十年代中期至今，政府和群众对环境问题的认识不断升级和加深，发达国家如美国，把环境监测技术的研究焦点从污染物的源头监控，向现在的环境整体品质监控上来，使环境监测技术设计范围从当初的点监测逐渐向面监测发展，开始了有效预防[4]。
现今，我国环境