LED室內(nèi)噪聲測試儀設(shè)計報告

1、LED噪聲測試儀設(shè)計報告目錄目錄2摘要3一、選題背景及方案設(shè)計41.選題背景42.方案設(shè)計41)信號采集42)信號處理43)信號輸出4二、電路原理4三、工作原理51.信號采集51)駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與工作原理62.輸入信號處理8方案18方案293.輸出信號處理10四、電路的制作與實(shí)驗(yàn)測試12五、元器件選擇14六、課程設(shè)計的收獲體會14參考文獻(xiàn)15LED室內(nèi)噪聲測試儀作者：朱葛龍09010110侯有越09010121指導(dǎo)教師：摘要：噪聲即噪音。是一類引起人煩躁、或音量過強(qiáng)而危害人體健康的聲音。 噪聲是一種主觀評價標(biāo)準(zhǔn)，即一切影響他人的聲音均為噪聲，無論是音樂或者機(jī)械聲等等。 從環(huán)境保護(hù)的角度看，凡

2、是影響人們正常學(xué)習(xí)，工作和休息的聲音凡是人們在某些場合“不需要的聲音”，都統(tǒng)稱為噪聲。如機(jī)器的轟鳴聲，各種交通工具的馬達(dá)聲、鳴笛聲，人的嘈雜聲及各種突發(fā)的聲響等，均稱為噪聲。 從物理角度看，噪聲是發(fā)聲體做無規(guī)則振動時發(fā)出的聲音。 噪聲污染屬于感覺公害，它與人們的主觀意愿有關(guān)，與人們的生活狀態(tài)有關(guān)，因而它具有與其他公害不同的特點(diǎn)。噪聲超過一定數(shù)值后會對人的身體造成很大的傷害，為了對噪聲有一個比較直觀的顯示，本小組決定設(shè)計一種噪聲指示裝置，通過LED顯示的方式直觀的顯示噪聲的可是范圍關(guān)鍵詞：噪聲 mic 運(yùn)算放大器 9013 LM3914 LED一、 選題背景及方案設(shè)計1. 選題背景噪聲即噪音，是

3、一類引起人煩躁，或音量過強(qiáng)引而危害人體健康的聲音，噪聲通常是指那些難聽的 ，令人厭煩的聲音，噪聲的波形是雜亂無章的。從環(huán)境報混的角度看，凡是影響人們正常學(xué)習(xí)工作和休息的聲音，凡是人們在某些場合“不需要”的嘈雜的聲音及各種突發(fā)的聲響等，均稱為噪聲。噪聲污染屬于柑橘危害，他與人們的主觀意愿有關(guān)，與人們的生活狀態(tài)有關(guān)，因而它具有與其他公危害不同的特點(diǎn)。環(huán)境噪聲監(jiān)測是人類提高生活質(zhì)量加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的一個重要環(huán)節(jié)，在各大城市的繁華街區(qū)和居民區(qū)已有大型環(huán)境噪聲顯示器樹立街頭。但目前國內(nèi)的便攜式噪聲測試儀，多為價格昂貴的進(jìn)口專用設(shè)備，除衛(wèi)生，計量等環(huán)保專業(yè)部門擁有外，無法作為民用推廣普及。所以本小組決定設(shè)計制

4、作一種能夠直觀顯示噪聲指數(shù)的裝置，本設(shè)計的主要任務(wù)是完成基于單片機(jī)的環(huán)境測試儀的設(shè)計系統(tǒng)，他的主要設(shè)計是以單片機(jī)為核心，采用VF轉(zhuǎn)換技術(shù)的噪聲測試儀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的實(shí)時測試量通過柱狀LED顯示。2. 方案設(shè)計根據(jù)內(nèi)容要求本設(shè)計分3個部分：1) 信號采集 這部分內(nèi)容由一個mic實(shí)現(xiàn)，通過連接一個mic進(jìn)行收集空間的聲音信號。2) 信號處理 方案1主要通過LM358運(yùn)放器實(shí)現(xiàn)信號的放大 方案2通過3極管放大3) 信號輸出 運(yùn)用LM3914實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號輸出二、 電路原理總設(shè)計流程圖2.1電路原理圖1圖2.2電路原理圖2三、 工作原理1. 信號采集極體話筒具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、電聲性能好、價格低的特點(diǎn)

5、，廣泛用于盒式錄音機(jī)、無線話筒及聲控等電路中。屬于最常用的電容話筒。由于輸入和輸出阻抗很高，所以要在這種話筒外殼內(nèi)設(shè)置一個場效應(yīng)管作為阻抗轉(zhuǎn)換器，為此柱極電容式話筒在工作時需要直流工作電壓圖3.1.1柱極電容話筒1) 駐極體話筒的結(jié)構(gòu)與工作原理 駐極體話筒的工作原理可以用圖3.1.2來表示。    圖3.1.2話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成。駐極體面與背電極相對，中間有一個極小的空氣隙，形成 一個以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個電極構(gòu)成一個平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。由于

6、駐極體薄膜上分布有自由電 荷。 當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動而產(chǎn)生位移時；改變了電容兩極版之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：Q =CU 所以當(dāng)C變化時必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號，實(shí)現(xiàn)聲電的變換。實(shí)際上駐極體話筒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖圖3.1.3。    圖3.1.3由于實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。因此，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應(yīng)管和一個二極管復(fù)合組成阻抗變換器。內(nèi)部電氣原理如圖3.1.4    圖3.1.

7、4電容器的兩個電極接在柵源極之間，電容兩端電壓既為柵源極偏置電壓Ucs，Ucs變化時，引起場效應(yīng)管的源漏極之間Idc的電流變化，實(shí)現(xiàn)了阻抗變換。一般話筒經(jīng)變換后輸出電阻小于2千歐。圖3.1.5mic連接方法2. 輸入信號處理方案1LM358是由兩個獨(dú)立的高增益運(yùn)算放大器組成，可以有單電源工作也可以由雙電源工作，電源的電流消耗與電源電壓大小無關(guān)，應(yīng)用范圍包括變頻放大器、DC增益部件和所有常規(guī)運(yùn)算放大器。特性如下：l 內(nèi)部頻率補(bǔ)償l 直流電壓增益搞（100db）l 單位增益頻帶寬（1MHz）l 電源電壓范圍寬,單電源（330V）雙電源（1.5-15+-）l 低功耗電流適用于電池供電l 低輸入電流l

8、 低輸入失調(diào)電壓電流圖3.2.1LM358內(nèi)部原理由LM358進(jìn)行運(yùn)算放大，放大倍數(shù)為200倍，將十幾到幾時毫伏的電壓放大到伏級單位。 圖3.2.2LM358信號放大電路原理圖方案2通過3極管進(jìn)行信號放大圖3.2.3 3極管放大電路9013 結(jié)構(gòu)：NPN 集電極-發(fā)射極電壓 25V 集電極-基電壓 45V 射極-基極電壓 5V 集電極電流0.5A 耗散功率 0.625W 結(jié)溫150 特怔頻率 最小 150MHZ 放大倍數(shù)：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300上式電路將信號放大將近20倍，由于mic產(chǎn)生的信號較小所以此處采用2級放大處

9、理1級放大20倍2級放大40倍總體為80倍放大，經(jīng)測試符合實(shí)驗(yàn)要求。對比上述兩種方案：方案1在兩極放大后產(chǎn)生干擾波形影響正常需求，并且所需要的芯片LM358容易燒毀。方案2所需元器件較少且多為電容電阻，容易監(jiān)測，并且不易燒毀，放大信號較為理想。最終選擇方案2進(jìn)行設(shè)計。3. 輸出信號處理LM3914是10位發(fā)光二極管驅(qū)動器，他可以吧輸入模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出驅(qū)動10位發(fā)光二極管倆進(jìn)行點(diǎn)顯示或柱顯示4腳和6腳之間連接有10個精密的分壓電阻，7腳和8腳之間是一個參考電壓源，9腳為點(diǎn)柱選擇，5腳為信號輸入端。將放大處理后的信號經(jīng)過分壓處理連接到LM3914，LM3914為LED驅(qū)動器可以根據(jù)輸入信號的

10、強(qiáng)度柱狀或點(diǎn)狀點(diǎn)亮LED。圖3.3.1LM3914內(nèi)部原理圖圖3.3.2LM3914連接電路 1，10-18引腳連接了LED，用以驅(qū)動LED燈。2腳接地為芯片提供工作電源。3腳接正電源為芯片提供工作電源。4腳接地將LED最低亮度設(shè)置為>0.5腳連接驅(qū)動信號。6腳設(shè)置最高亮度7腳為ref輸出比較信號8腳為調(diào)節(jié)LED亮度區(qū)間9腳連接高電勢使LED柱狀顯示四、 電路的制作與實(shí)驗(yàn)測試圖4.1實(shí)物實(shí)際測試結(jié)果顯示輸入信號為4mv時電路正常工作圖4.2經(jīng)過測試聲音信號可在4-50mv之間顯示，當(dāng)超過時最上端紅燈常亮電路處于保護(hù)狀態(tài)，并且設(shè)置有滑動變阻器可根據(jù)具體數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，是顯示更加靈敏。五、 元器件選擇名稱數(shù)量Mic1LM3582LM39142電阻包1極性電容包1LED20電路板1901310非極性電容包1六、 課程設(shè)計的收獲體會此次可設(shè)主要完全發(fā)揮了個人的主觀意愿，自己選擇課題自己設(shè)計方案，在實(shí)際方案設(shè)計總我們遇到了各種困難，這主要體現(xiàn)在電路的設(shè)計上，以及芯片的功能原理，但是我們通過查閱資料以及及時的和老師探討最終敲定了方案及電路，在實(shí)際制作中也同樣遇到了問題，在一次次的反復(fù)調(diào)試之后最終拿出了完善的設(shè)計產(chǎn)品。通過這次