ＳＴＭ３２系列微控制单元（ＭＣＵ）无论是运行速度、存储空间还是功能接口均远胜于Ｃ５１系列单片机，采用ＳＴＭ３２芯片能够提高气象数据在线监测仪整体性能；文中首先对监测仪进行内部结构与整体设计，其次在阐述气象传感器工作原理、信号类型特点的基础上进行了循环采样设计，最后介绍了数据质量控制方法和存储策略；经测试，监测仪实现了设计目的，各个通道的采样性能以及气象要素测量性能均能够满足气象数据在线监测的需要；该设计可以为基于ＳＴＭ３２的其他小型环境探测设备的研制提供参考。