噪聲音量檢測

1、 成員： 鄧方 易凡 馬心聞 班級： 英才班1301 學院： 電氣與電子工程學院 專業(yè)： 電氣信息類 教師： 胡淑均 目錄前言第一章 系統(tǒng)整體設計1 設計目的 2 設計功能3 框架模塊描述第二章 系統(tǒng)硬件設計1基本運放模塊2多諧振蕩模塊3A/D轉換模塊4二進制轉8421BCD模塊5數(shù)碼管顯示模塊.Multisim仿真參考文獻附錄前言噪聲是發(fā)聲體做無規(guī)則振動時發(fā)出的聲音，聲音由物體的振動產(chǎn)生，以波的形式在一定的介質（如固體、液體、氣體）中進行傳播通常所說的噪聲污染是指人為造成的。產(chǎn)業(yè)革命以來，各種機械設備的創(chuàng)造和使用，給人類帶來了繁榮和進步，但同時也產(chǎn)生了越來越多而且越來越強的噪聲。交

2、通噪聲包括機動車輛、火車、地鐵、船舶、飛機等的噪聲。由于機動車輛數(shù)目的迅速增加，使得交通噪聲成為城市的主要噪聲源。工業(yè)噪聲工廠的各種設備產(chǎn)生的噪聲。工業(yè)噪聲的聲級一般較高，對工人及周圍居民帶來較大的影響。建筑噪聲主要來源于建筑機械發(fā)出的噪聲。建筑噪聲的特點是強度較大，且多發(fā)生在人口密集地區(qū)，因此嚴重影響居民的休息與生活。社會噪聲包括人們的社會活動和家用電器、音響設備發(fā)出的噪聲。這些設備的噪聲級雖然不高，但由于和人們的日常生活聯(lián)系密切，使人們在休息時得不到安靜，尤為讓人煩惱，極易引起鄰里糾紛。 噪聲對人體最直接的危害是聽力損傷。人們在進入強噪聲環(huán)境時，暴露一段時間，會感到雙耳難受，甚至會出現(xiàn)頭痛

3、等感覺。離開噪聲環(huán)境到安靜的場所休息一段時間，聽力就會逐漸恢復正常。這種現(xiàn)象叫做聽覺疲勞。但是，如果人們長期在強噪聲環(huán)境下工作，聽覺疲勞不能得到及時恢復，且內(nèi)耳器官會發(fā)生器質性病變，即形成噪聲性耳聾。突然暴露于極其強烈的噪聲環(huán)境中，聽覺器官會發(fā)生急劇外傷，引起鼓膜破裂出血，迷路出血，螺旋器從基底膜急性剝離，可能使人耳完全失去聽力，即耳聾。目前市場上存在著許多種型號不一功能各異的噪聲測量儀，按用途可分為一般聲級計、脈沖聲級計和積分聲級計（噪聲暴露計或噪聲劑量計）。按準確度可分為四種類型,即0型、1型、2型和3型。0型聲級計的準確度是±0.4分貝，是實驗室標準聲級計；1型聲級計的準確度是

4、±0.7分貝,一般在實驗室或聲學條件可以嚴格控制的現(xiàn)場使用；2型聲級計的準確度是±1分貝，適用于一般現(xiàn)場噪聲測量；3型聲級計的準確度是±1.5分貝，一般用于現(xiàn)場噪聲的普查。目前聲級計的指示方式大部分采用電表指示。測量有效值時的平均時間有3種：(快）電表電路的時間常數(shù)約為125ms；二“S”（慢）電表電路的時間常數(shù)約為1s;三“I”（脈沖）電表電路的時間常數(shù)是35ms。具有“I”時間計權特性的聲級計,可用來測量脈沖噪聲，近年來有些聲級計采用數(shù)字顯示,還可通過BCD碼輸出使它能同其他分析處理儀器和電子計算機配合使用。第1章 系統(tǒng)整體設計1. 設計目的噪聲與人們的生活密

5、切相關，它影響人們的學習，生活和休息。并且長時間接觸噪聲會對聽力造成損傷，并誘發(fā)多種疾病。因此檢測噪聲很有必要，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)合理的降噪措施，并應用與實際之中，基于此我們組設計開發(fā)了噪聲音量檢測系統(tǒng)。 2.模塊功能1) 噪聲監(jiān)測模塊：將咪頭（MIC）通過一個上拉電阻和電源Vcc相連，再將咪頭正級接到運放，負極接地，通過咪頭把空氣中噪聲轉換為電信號。2) 運放放大模塊：將咪頭產(chǎn)生的微弱的電信號接到運放的同相放大端，引入負反饋，將輸入信號放大100倍后輸出。3) 多諧振蕩模塊：將NE555集成塊與外部電阻，電容連接，構成多諧振蕩器，產(chǎn)生10KHZ的方波，供后面電路使用。4) A/D轉換模塊：將前面放

6、大的模擬信號轉換成數(shù)字信號。5) 分級測電壓模塊：將數(shù)字信號與計數(shù)器數(shù)值比較，當兩者一致時，取此時計數(shù)器的值。6) 譯碼模塊：將計數(shù)器的二進制轉換為8421BCD碼。 7) 數(shù)碼管顯示模塊：將8421BCD碼通過譯碼器在數(shù)碼管上顯示。3.框架模塊描述555多諧振蕩產(chǎn)生時鐘信號數(shù)碼管顯示前置放大咪頭檢測噪聲信號 A/D轉換分級測電壓二進制轉8421BCD碼第二章 系統(tǒng)硬件設計1.基本運放模塊將咪頭產(chǎn)生的微弱的電信號接到運放的同相放大端，根據(jù)理想運放的特性有：虛短Vp=Vn；Ip=In=0；由圖知 Vo=Vi+(Vi/R1) ×R2 分析看出，因反相端電流為零，因此由R1和R2組成的電路

7、實際上是一個分壓器，它將輸出電壓V0的一部分返回給運放的反相輸入端Vn得電壓增益Av=1+（R2/R1）。則此圖中運放將輸入信號放大100倍后輸出。2. 多諧振蕩模塊圖1由555定時器構成的多諧振蕩器如圖1所示，R1，R2和C是外接定時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳） 和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C充電，使 電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當uc上升到

8、（2/3）Vcc時，輸出uo為低電平，放電管VT導通，把uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短與電容的充電時間有關 。充電時間常數(shù)T充=（R1R2）C。不難理解，接通電源后，電 路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/32/3）Vcc 之間變化。圖1（b）所示為工作波形。仿真電路圖其中，為VC由上升到所需的時間，為電容C放電所需的時間。555電路要求R1與R2均應不小于1K，但兩者之和應不大于3.3M。外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度

9、的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應用很廣。一般多諧振蕩器的工作過程可分為以下四個階段:(1) 暫穩(wěn)態(tài) I(Otl): 電容 C 充電 , 充電回路為 VDD R1 R2 C 地 , 充電時間常數(shù)為 為1=(R1+R2)C, 電容 C 上的電壓 uc 隨時間 t 按指數(shù)規(guī)律上升 , 此階段內(nèi)輸出電壓 uo 穩(wěn)定在高電平. (2) 自動翻轉 I(t=tl): 當電容上的電壓 uc 上升到了 VDD 時 , 由于 555 定時器內(nèi) S=0,R=1, 使觸發(fā)器狀態(tài)Q由 1 變?yōu)?0, 由0變成 1, 輸出電壓 uo由高電平跳變?yōu)榈碗娖?, 電容 C 中止充電.(3) 暫穩(wěn)

10、態(tài) (t1t2): 由于此刻=1, 因此放電管 V 飽和導通 , 電容 C 放電 , 放電回路為 C R2 放電管 V 地 , 放電時間常數(shù)2=R2C( 忽略 V 管的飽和電阻 ), 電容電壓 uc 按指數(shù)規(guī)律下降 , 同時使輸出維持在低電平上。(4) 自動翻轉(t=t2): 當電容上的電壓 uc下降到了 VDD 時 , 由于 555 定時器內(nèi) S=1,R=0, 使觸發(fā)器狀態(tài)Q由0 變?yōu)?1, 由1變成0, 輸出電壓uo由低電平跳變到高電平 , 電容 C 中止放電.由于=0, 放電管截止 , 電容 C 又開始充電 , 進入暫穩(wěn)態(tài) I.以后 , 電路重復上述過程 , 電路沒有穩(wěn)態(tài) , 只有兩個暫穩(wěn)態(tài) , 它們交替變化 , 輸出連續(xù)的矩形波脈沖信號。根據(jù)T=tw1+tw2 tw1=0.7(R1+R2)C tw2=0.7R2C可知，電路輸出10KHZ方波。3A/D轉換及二進制轉8421BCD碼模塊通過AD轉換功能，將一定范圍的模擬信號分為256級，分別對應噪音的大