環(huán)境噪聲檢測儀

1、. .- 優(yōu)選遼遼 寧工寧工 業(yè)業(yè) 大大 學學單片機原理及接口技術(shù)單片機原理及接口技術(shù)課程設(shè)計課程設(shè)計論文論文題目：題目：環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計院院系系： 電氣工程學院電氣工程學院專業(yè)班級：專業(yè)班級：電氣電氣1111班班學學 號：號：111902021111902021學生學生*：X X小強小強指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：簽字起止時間：起止時間：2012-06-242012-06-24至至2012-07-062012-07-06課程設(shè)計課程設(shè)計論文論文任務(wù)及評語任務(wù)及評語院系：電氣工程學院 教研室： . . .word.zl.注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 辯論20% 以百分制計算

2、摘 要學 號111902021學生*X小強專業(yè)班級電氣11課程設(shè)計論文題目環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計課程設(shè)計論文任務(wù)環(huán)境噪聲檢測儀的主要功能實時檢測城市環(huán)境噪聲，并利用 3 位大型數(shù)碼管實時顯示環(huán)境噪聲大小，數(shù)碼管每段正常工作電參數(shù) 12V/50mA?？刂破饔葾C220V 供電，噪聲測量范圍 30130dB(A)，分辨率 0.1dB。主要設(shè)計內(nèi)容：主要設(shè)計內(nèi)容：硬件電路設(shè)計：1. CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計包括 CPU 選擇，晶振電路，復(fù)位電路2. 噪聲傳感器選擇、放大電路及接口電路設(shè)計3. 顯示電路設(shè)計軟件設(shè)計：1.編程程序流程圖 2.程序清單編寫進度方案第 1 天 查閱收集資料第 2 天 總體設(shè)計方案確

3、實定第 4 天 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計第 5 天噪聲傳感器選擇、放大電路及接口電路設(shè)計第 6 天顯示電路設(shè)計第 7 天 程序流程圖設(shè)計第 8 天 軟件編寫與調(diào)試第 9 天 設(shè)計說明書完成第 10 天 辯論指導(dǎo)教師評語及成績平時： 論文質(zhì)量： 辯論：總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日. . .word.zl.隨著現(xiàn)代工業(yè)、科技的開展，噪聲已經(jīng)變得隨處可聞，噪聲已經(jīng)大大的影響了人們的日常生活，所以說對噪聲的監(jiān)測已經(jīng)變得必不可少。本文詳細介紹了噪聲檢測系統(tǒng)的測量原理和系統(tǒng)組成，包括：噪聲信號的轉(zhuǎn)換、放大、A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)設(shè)計。外界噪聲信號通過傳聲器轉(zhuǎn)換成音頻信號，電信號經(jīng)過放大和 A

4、/D 變換輸入到單片機進展處理，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的噪聲分貝值通過 LED 顯示，從而實現(xiàn)噪聲的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)具有實現(xiàn)簡單，準確度高，可用于實際進展噪聲的實時監(jiān)測等特點。關(guān)鍵詞：A/D 轉(zhuǎn)換器；單片機；運算放大器；LED 顯示目 錄第 1 章 緒論 11.1 環(huán)境噪聲檢測儀概況 11.2 本文研究內(nèi)容 2第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計 32.1 環(huán)境監(jiān)測儀總體設(shè)計方案 32.2 CPU 的選擇 32.3 數(shù)據(jù)存儲器擴展 42.4 復(fù)位電路設(shè)計 52.5 時鐘電路設(shè)計 62.6 CPU 最小系統(tǒng)圖 7第 3 章 噪聲監(jiān)測儀輸入輸出接口電路設(shè)計 83.1 聲音傳感器的選擇 83.2 噪聲監(jiān)測儀檢測接

5、口電路設(shè)計 103.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇 103.2.2 模擬量檢測接口電路圖 113.3 噪聲監(jiān)測儀輸出接口電路設(shè)計 113.4 人機對話接口電路設(shè)計 12第 4 章 噪聲傳感器軟件設(shè)計 134.1 軟件實現(xiàn)功能綜述 134.2 流程圖設(shè)計 134.2.1 主程序流程圖設(shè)計 134.2.2 模擬量檢測流程圖設(shè)計 15. . .word.zl.4.2.3 環(huán)境噪聲監(jiān)測儀流程圖設(shè)計 154.3 程序清單 16第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計與分析 205.1 系統(tǒng)原理圖 205.2 系統(tǒng)原理綜述 205.3 軟件調(diào)試結(jié)果 21第 6 章 課程設(shè)計總結(jié) 22參考文獻 23. . .word.zl.第 1

6、 章 緒論1.1 環(huán)境噪聲檢測儀概況噪聲即噪音，是一類引起人煩躁、或音量過強而危害人體*的聲音。 噪聲通常是指那些難聽的，令人厭煩的聲音。噪音的波形是雜亂無章的。從環(huán)境保護的角度看，但凡影響人們正常學習，工作和休息的聲音但凡人們在某些場合“不需要的聲音，都統(tǒng)稱為噪聲。如機器的轟鳴聲，各種交通工具的馬達聲、鳴笛聲，人的嘈雜聲及各種突發(fā)的聲響等，均稱為噪聲。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。噪音污染主要來源于交通運輸、車輛鳴笛、工業(yè)噪音、建筑施工、社會噪音如音樂廳、高音喇叭、早市和人的大聲說話等。 環(huán)境噪聲監(jiān)測，是人類提高生活質(zhì)量，

7、加強環(huán)境保護的一個重要環(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)境噪聲顯示器豎立街頭。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，無法作為民用品推廣普及。本文介紹一種以 89C52 單片機為核心，采用 V/F 轉(zhuǎn)換技術(shù)構(gòu)成的低本錢、便攜式數(shù)字顯示環(huán)境噪聲測量儀。該儀器工作穩(wěn)定、性能良好，經(jīng)校驗定標后能滿足一般民用需要，可廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、機關(guān)學校等需要對環(huán)境噪聲進展測量和控制的場合。隨著噪聲污染的日趨嚴重，噪聲監(jiān)測技術(shù)的研究及設(shè)備的開發(fā)也得到迅速開展，世界興旺國家的噪聲監(jiān)測設(shè)備的產(chǎn)值平均以 10-15%的速度增加，我國在 93年噪聲振動監(jiān)測

8、設(shè)備產(chǎn)值已到達 6.2 億元，“八五期間用于噪聲治理的工程費用到達 9.2 億元，上述產(chǎn)值尚不包括配套的噪聲振動監(jiān)測設(shè)備，預(yù)計我國配套的噪聲振動監(jiān)測設(shè)備 20 億左右。高速運輸系統(tǒng)和工具等一些新出現(xiàn)的噪聲源和計算機、數(shù)字處理、新材料等技術(shù)開展使噪聲監(jiān)測技術(shù)、設(shè)備的研究與開展面臨挑戰(zhàn)，又提供了機遇。噪聲監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備已開場進入標準化、標準化、系列化和配套化階段。噪聲監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備的研究和開發(fā)已取得很大進展但應(yīng)看到仍有一些技術(shù)不夠成熟，需進一步研究的問題仍然很多。聲級計是一種能夠把工業(yè)噪聲、生活噪聲和車輛噪聲等，按人耳聽覺特性近似地測定其噪聲級的儀器。噪聲級是指用聲級計測得的并經(jīng)過聽感修正的聲壓級

9、dB或響度級方。. . .word.zl.根據(jù)聲級計在標準條件下測量 1000Hz 純音所表現(xiàn)出的精度，六十年代國際上把聲級計分為兩類，一類叫精細聲級計，一類叫普通聲級計。我國也采用這種分法。70 年代以來有些國家推行四類分法，即分為 0 型、1 型、2 型和 3 型。它們的精度分別為0.46、0.76、1.00 和1.5dB。根據(jù)聲級計所用電源的不同，還可將聲級計分為交流式聲級計和用干電池的電池式聲級計兩類。電池式聲級計也稱為便攜式聲級計，這種儀器體積小、重量輕、現(xiàn)場使用方便。聲級計一般由傳聲器、前置放大器器、衰減器、放大器、計權(quán)網(wǎng)絡(luò)、檢波器、指示表頭和電源等組成，其原理方框圖如圖 1.1

10、所示。前置放大輸入放大器輸入衰減器輸出衰減器輸出放大器檢波器表頭傳聲器圖1.1 聲級計原理方框圖1.2 本文研究內(nèi)容噪聲是日常生活中常見的物理現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，噪聲是有害的。噪聲在生理和心理上也會危害人類的*，因而已被列入需要控制的危害之一。但噪聲也有可以被利用的一面。無論是利用噪聲還是防止噪聲，都必須確定其量值。在長期的科學研究和工程實踐中已逐步形成了一門較完整的噪聲工程學科，可供進展理論計算和分析。但這些畢竟還是建立在簡化和近似的數(shù)學模型上，還必須用試驗和測量技術(shù)進展驗證。隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代科學技術(shù)的開展，對各種儀器設(shè)備提出了低噪聲的要求，需要進展噪聲的分析與設(shè)計，并通過實驗來驗證，改

11、進設(shè)計。總之，噪聲的測量不僅在噪聲研究領(lǐng)域里占有重要的地位，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機械制造、建筑工程、地球物探、生物醫(yī)療等各個領(lǐng)域。查閱資料，了解課題背景，了解環(huán)境噪聲的特點。學習、掌握聲壓計的測量機理、傳聲器測量根本原理。合理選擇噪聲測量傳感器，掌握其測量原理及應(yīng)用。學習單片機原理，熟悉單片機系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程。進展整體方案設(shè)計，做出開題報告。進展系統(tǒng)硬件電路設(shè)計，包括傳聲器測量系統(tǒng)設(shè)計、單片機系統(tǒng)硬件設(shè)計。編寫程序，仿真調(diào)試。仿真調(diào)試通過后，固化程序，脫離開發(fā)系統(tǒng)運行。第 2 章 CPU 最小系統(tǒng)設(shè)計2.1 環(huán)境監(jiān)測儀總體設(shè)計方案環(huán)境監(jiān)測儀系統(tǒng)構(gòu)造框圖如圖 2.1 所示。環(huán)境噪聲經(jīng)高靈敏度、無

12、指向性駐. . .word.zl.極體傳聲器轉(zhuǎn)換成電信號。放大電路由運放 LM386 構(gòu)成，精心調(diào)整相關(guān)外圍元件參數(shù)，可使其輸出幅頻特性滿足測量要求的電壓信號。通過 V/F 轉(zhuǎn)換器后，輸出頻率信號變?yōu)?TTL 電平送給單片機的 P3.4 引腳，經(jīng)軟件處理后，噪聲聲壓級顯示值由 P1 口輸出，驅(qū)動 LED 數(shù)碼管顯示。噪聲傳聲器單片機V/F 轉(zhuǎn)換電路交直流轉(zhuǎn)換LED 顯示圖 2.1 噪聲監(jiān)測儀硬件構(gòu)造圖2.2 CPU 的選擇CPU 是單片機的核心局部，它的作用是讀入和分析每條指令，根據(jù)每條指令的功能要求，控制各個部件執(zhí)行相應(yīng)的操作。89C51 每部有一個 8 位的 CPU，它是由運算器和控制器組

13、成的。運算器主要包括算術(shù)和邏輯運算部件 ALU、累加器 ACC、存放器 B、暫存器YMP1、TMP2、程序狀態(tài)字存放器 PSW、布爾處理器及十進制調(diào)整電路等?？刂破髦饕〞r鐘發(fā)生器、定時控制邏輯、指令存放器、指令譯碼器、程序計數(shù)器 PC、程序地址存放器、數(shù)據(jù)指針存放器 DPTR 和對戰(zhàn)指針 SP 等。本次設(shè)計采用 89C51 單片機，89C51 單片機有 5 中封裝形式,本設(shè)計采用 40腳 DIP 的封裝，其中 2 條主電源引腳，2 條外接晶振體引腳，4 條控制或與其他電源復(fù)用的引腳，32 條 I/O 引腳。89C51 的引腳圖如圖 2.2：其中 VSS 為接地端，VCC 接+5V 電源；X

14、TAL1 接外部晶體和微調(diào)電容的一端，XTAL2 接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；RST 是復(fù)位信號的輸入端，高電平有效；ALE 引腳是地址鎖存允許信號；VPP 是內(nèi)、外 ROM 的選擇端；P0、P1、P2、P3 口為輸入/輸出引腳；圖 2.289C51 引腳圖. . .word.zl.2.3 數(shù)據(jù)存儲器擴展89C51 片內(nèi)有 128 B 的 RAM 存儲器，在實際應(yīng)用當中僅靠這 128 B 的數(shù)據(jù)存儲器時遠遠不夠的。這種情況下可利用 89C51 單片機所具有的擴展功能，擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。89C51 單片機最大可擴展 64KB RAM。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器 RAM 和動態(tài)數(shù)據(jù)存儲器

15、，由于在實際應(yīng)用中，需要擴展的容量不大，所以一般采用靜態(tài) RAM,如 SRAM 6116、6264 等。數(shù)據(jù)存儲器空間地址同程序存儲器一樣，由 P2 口提供高 8 位地址，P0 口提供低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)線。數(shù)據(jù)存儲器的讀和寫由和信號控制，而RDWR程序存儲器由讀選通信號控制，兩者雖然共處同一地址空間，但由于控制PSEN信號不同，故不會發(fā)生總線沖突。本次設(shè)計主要擴展數(shù)據(jù)存儲器，選擇 6116 芯片，6116 是 2K8 位靜態(tài)隨機存儲器，采用 CMOS 工藝制造，單一+5V 電源供電，額定功耗 160mW，典型存取時間 200ns，為 24 線雙列直插式封裝。其硬件擴展圖如圖 2.

16、3圖 2.3 硬件擴展圖2.4 復(fù)位電路設(shè)計單片機的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機就能實現(xiàn)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可以可靠復(fù)位，在設(shè)計復(fù)位電路時，一般使 RESET 引腳保持10ms 以上的高電平，單片機便可以可靠地復(fù)位。當 RESET 從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從 0000H 地址開場執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE 和引腳輸PSEN出高電平。簡單的復(fù)位電路有上電復(fù)位電路和手動復(fù)位電路兩種，不管是哪一種復(fù)位電路都要保證在 RESET 引腳上提供 10ms 以上穩(wěn)定的高電平。本次設(shè)計選擇按鍵電平復(fù)

17、位，如圖 2.4 是按鍵式復(fù)位電路，它可以通過按鍵實現(xiàn)復(fù)位，按下鍵后，通過和形成回路，使 RESET 端產(chǎn)生高電平。按鍵的時間決定了復(fù)位時間。1R2R圖 2.4 復(fù)位電路2.5 時鐘電路設(shè)計時鐘電路應(yīng)用于產(chǎn)生但紛紛偏激工作所需的時鐘信號。詩*號可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，本次設(shè)計采用外部時鐘方式如圖 2.5：圖 2.5 晶振電路. . .word.zl.外部時鐘方式采用外部振蕩器，外部振蕩脈沖信號由 89C51 的 XTAL1 端接入后直接送至內(nèi)部時鐘發(fā)生器，輸入端 XTAL2 應(yīng)懸浮，由于 XTAL1 端的邏輯電平不是 TTL 的，故建議外接一個上拉電阻。一般要求，外接的

18、脈沖信號應(yīng)當是高、低電平的持續(xù)時間大于 20ms，且頻率低于 24MHz 的方波。這種方式適合于多塊芯片同時工作，便于同步。2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖圖 2.6 CPU 最小系統(tǒng)圖第 3 章 噪聲監(jiān)測儀輸入輸出接口電路設(shè)計3.1 聲音傳感器的選擇傳聲器Microphone又稱話筒，俗稱“麥克風。傳聲器是將聲波轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號的傳感器。傳聲器包括聲波接收器和力-電換能器兩個局部。根據(jù)膜片感受聲壓的情況不同，傳聲器可分為三類：聲強式傳聲器，其膜片的一面感受聲壓；差壓式傳聲器，其膜片的兩面均感受聲壓，引起膜片振動的力取決于膜片兩面差壓的大?。粔簭姾筒顗航M合式傳聲器。在噪聲測量中常用的是壓強式傳聲器。

19、假設(shè)按照膜片振動轉(zhuǎn)換成電能的方式來分，傳聲器可分為：電容式傳聲器，它利用電場耦合的方式將膜片的振動轉(zhuǎn)換成電量；壓電式傳聲器，通過聲壓使晶體產(chǎn)生電荷；動圈式傳聲器，利用磁場耦合的方式將膜片的振動轉(zhuǎn)換成電量。通信設(shè)備常用到的傳聲器類型一般是晶體式傳聲器。晶體式傳聲器又稱壓電式傳聲器，它是利用晶體的壓電效應(yīng)制成的，化工材料酒石酸鉀鈉和鈦酸鋇晶體都有較強的壓電效應(yīng)。當晶體的兩面受到壓力時，在兩面間出現(xiàn)正負電荷，產(chǎn)生某一方向的電動勢：當受到相反方向的應(yīng)力時，晶體兩面那么產(chǎn)生與受壓力相反的電荷和電動勢。當晶體受到交變聲波的作用時，便產(chǎn)生音頻電動勢。晶體式傳聲器按構(gòu)造的不同可分為膜片式和聲電池式兩種。膜片式

20、傳聲器價格低廉、輸出電壓高，使用方便，考慮元器件的性價比和應(yīng)用功能選用的是膜片式晶體傳聲器。膜片式傳聲器實物外形如圖 3.1 所示。圖 3.1 膜片式傳聲器實物外形圖. . .word.zl.LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為 20 倍。但在 1 腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至 200。輸入端以地為參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半，在 6V 電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為 24mW,使得 LM386 特別適用于電池供電的場合。功率放大器的作用相當于揚聲器的音量調(diào)節(jié)器。

21、音頻功率放大電路的作用主要是將信號處理器發(fā)送過來的信號功率放大，使其信號的功率到達設(shè)計要求。對該局部電路的要求是輸出功率大。在電路設(shè)計過程中進展比照，通過比較發(fā)現(xiàn)LM386 集成電路使用簡單，根本沒有外圍器件，而且它還有體積小、電源范圍寬、外接元件少、電壓增益可調(diào)整、頻率響應(yīng)好、輸出功率大、總諧波失真小等優(yōu)點。因此選用 LM386 來組成音頻功率放大電路。LM386 的引腳圖如圖 3.2 所示。圖 3.2 LM386 引腳圖20 倍的音頻放大器如圖 3.3 所示。由于傳聲器輸出的電信號比較弱，只有毫伏級，為了使數(shù)據(jù)采集卡能很好的采集到相應(yīng)數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過電壓放大器進展電壓放大，采用 LM386

22、芯片電壓增益 200 倍的接法，即在 1 和 8 引腳間接 10uF 的電容。圖 3.3 20 倍的音頻放大器3.2 噪聲監(jiān)測儀檢測接口電路設(shè)計3.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換器選擇A/D 轉(zhuǎn)換接口是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)采集是在模擬信號源中采集信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機的過程。因此，完成數(shù)據(jù)采集應(yīng)具備下述根本部件：模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和信號調(diào)節(jié)電路，采樣/保持放大器，模擬/數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，通道控制電路。圖 3.4 是由 AD536 構(gòu)成真有效值 TRMS/DC 轉(zhuǎn)換電路，AD536 內(nèi)含有源整流器絕對值電路 ，平方/除法電路，鏡像電流源及緩沖放大器。圖中的 R2 和 R3

23、 為偏置電阻，兩電阻的公共連接端接到 AD536 的，由于 AD536 的內(nèi)部為 CMOS 電路，阻抗較高，流經(jīng)端的電流僅為數(shù) uA。C1 為輸入隔直電容，CAV 為平均電容，它與內(nèi)部的電阻 r25K構(gòu)成低通濾波器，以獲得平均值電壓，有效值電壓通過AD536 的第 6 腳輸出。由于電路采用了隔直電容，所以這樣的電路僅適合于測量交流電，不能測量直流或變化緩慢的電壓。AD536 的滿量程電壓為 7V，如果使用的 AD 轉(zhuǎn)換器輸入C21C31Vin +VsVsCAV bufout RLbufin IoutCAV 1VinC1 1R1 1K10Koutput+5VR220KR3 10K圖 3.4 AD

24、536 構(gòu)成真有效值電壓表AD536. . .word.zl.電壓范圍不匹配，應(yīng)設(shè)一個電壓轉(zhuǎn)換電路。3.2.2 模擬量檢測接口電路圖圖 3.5 模擬量檢測接口電路圖3.3 噪聲監(jiān)測儀輸出接口電路設(shè)計圖 3.6 輸出接口電路圖3.4 人機對話接口電路設(shè)計本設(shè)計中采用三位大型實時顯示環(huán)境顯示。LED 顯示器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)常用的輸出器件。它是由假設(shè)干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫點亮。控制不同的組合的二極管導(dǎo)通就能顯示出各種字符。本設(shè)計主要是考慮人耳對噪聲的主觀評價，對于不同分貝的聲音，人產(chǎn)生的感覺是不一樣的，因此用三個發(fā)光二極管來指示聲壓級的范圍，指示電路的設(shè)計如圖

25、 3.10，圖左邊的三個端口分別連接 89C51 的 P1.0、P1.1 和 P1.2 口，通過單片機編程來控制聲壓級的選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，那么同一時刻，只有選同位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使各位顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同指示范圍。圖 3.7 指示電路. . .word.zl.第 4 章 噪聲傳感器軟件設(shè)計4.1 軟件實現(xiàn)功能綜述研制一臺智能儀器是一個復(fù)雜的過程，這一過程包括分析儀表的功能要求和擬定總體設(shè)計方案，確定硬件構(gòu)造和軟件算法，研制邏輯電路和編制程序，以及儀

26、表的調(diào)試和性能的測試等等。軟件的設(shè)計應(yīng)遵循構(gòu)造化設(shè)計原那么，在總體概況設(shè)計的根底上進展具體的詳細設(shè)計，功能分解，模塊劃分，細化軟件層次，優(yōu)化軟件構(gòu)造，以到達模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性?？傊O(shè)計的程序應(yīng)該到達可讀性，可理解性，可維護性，有效性，可修改性。4.2 流程圖設(shè)計4.2.1 主程序流程圖設(shè)計在單片機系統(tǒng)的程序的設(shè)計開發(fā)中，單片機就如同整個系統(tǒng)的交通中樞，而程序就是組成交通中樞的條條大道，各個局部的模塊化的程序就是整個系統(tǒng)的組成成份。軟件編寫的好壞，語句運用的是否簡潔直接關(guān)系單片機的工作效率。在各個模塊化的程序中盡量用最少的語句作最多的事情，不讓語句出現(xiàn)歧義，這樣就可以使整個程序可以

27、在系統(tǒng)中更好的運行，使單片機工作效率大大的提高。下面就對本次畢業(yè)設(shè)計的軟件局部作些介紹，如圖 4.1 所示為軟件總體流程圖。子程序包括：中斷效勞程序的設(shè)計、查表子程序、顯示子程序、指示子程序。由于要實現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計，下面就其主要局局部別分析。中斷效勞程序主要實現(xiàn)的功能是：T0 中斷子程序是將電壓/頻率轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的頻率信號接入計數(shù)器的 T0 口，然后計數(shù)器開場計數(shù)，當計數(shù)到一定數(shù)目后，計數(shù)器就產(chǎn)生溢出中斷。查表子程序?qū)⑦M入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程查表顯示所需要的值。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。指示子程序是對顯示結(jié)果范圍的一個指

28、示。本噪聲監(jiān)測系統(tǒng)軟件總體流程圖如圖 4.1 所示。圖 4.1 單片機軟件系統(tǒng)方案框圖開場設(shè)置 SP定時/計數(shù)器 T0/T1 初始化89C51 初始化關(guān)中斷讀計數(shù)器置表首地址取表中雙字節(jié)數(shù)xi(TH0)(TH1)允許高位顯示送顯示值交換顯示位掃描完畢嗎？顯示值亮指示燈關(guān)中斷i=i+1. . .word.zl.4.2.2 模擬量檢測流程圖設(shè)計波長選擇初始化 ADAD 轉(zhuǎn)換溢出？計算當前功率絕對顯示db 處理功率處理顯示結(jié)果圖4.2 模擬量檢測流程圖A/D轉(zhuǎn)換接口是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)采集是模擬信號源中采集信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入計算機的過程。4.2.3 環(huán)境噪聲監(jiān)測儀流程

29、圖設(shè)計環(huán)境噪聲測量系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計，由主程序、中斷效勞程序、查表子程序和顯示子程序組成。各程序模塊的流程圖如圖 2.2 所示。在圖中 xi 表示讀取的計數(shù)值，i 從 0 開場。主程序處于循環(huán)工作狀態(tài)，主要完成定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)的初始化，并循環(huán)調(diào)用查表和顯示子程序。值得指出的是，查表程序程序?qū)崿F(xiàn)了計數(shù)值向聲壓級的轉(zhuǎn)換。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，除了需要在硬件上采取相應(yīng)的措施外，軟件上采用冗余設(shè)計法即重復(fù)重要的指令，未用空間設(shè)置操作指令，以防止程序跳飛而. . .word.zl.死機。查表子程序入口取表中雙字節(jié)數(shù) xixi(TH0)(TH1)數(shù)值顯示返回i=i+1顯示子程序入口置掃描次

30、數(shù)允許高位顯示送顯示值延時交換顯示位掃描完畢嗎返回圖 4.3 查表子程序和顯示子程序4.3 程序清單ML8155 EQU 0DF00H;DTIMER0 EQU 30H;DTIMER1 EQU 31H;ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000HMAIN:MOV SP,#60H MOV A,#00H MOV DPTR,#0DF02H MOVX DPTR,A SETB P1.0 SETB P1.1 SETB P1.2 CLR C MOV TMOD,#15H MOV TL0,#00H MOV TH0,#00H MOV R0,#00H QQ1: MOV TL1,#0B0H MOV TH1

31、,#3CH SETB TR0 SETB TR1. . .word.zl. QQ: C TF1,QQ3 AJMP QQ QQ3: INC R0 CJNE R0,#0AH,QQ1 AJMP LOOP RETLOOP:CLR TR1 MOV 40H,TH0 MOV 41H,TL0 MOV R0,#00H MOV R1,#00H MOV DPTR,#TAB LAB:CLR A MOVC A,A+DPTR MOV R2,A MOV A,40H XCH A,R2 SUBB A,R2 JZ A1 INC DPTR INC DPTR INC DPTR INC DPTR SJMP LAB A1: CLR A C

32、LR C INC DPTR MOVC A,A+DPTR MOV R3,A MOV A,41H XCH A,R3 SUBB A,R3 JC A2 CLR A MOVC A,A+DPTR MOV R3,A MOV A,41H XCH A,R3 SUBB A,R3 JZ A2 INC DPTR INC DPTR INC DPTR SJMP LAB A2: CLR A INC DPTR MOVC A,A+DPTR MOV R0,A MOV 40H,R0 CLR A INC DPTR MOVC A,A+DPTR MOV R1,A MOV 41H,R1 LCALL PPL LJMP LL1 RET LL1

33、:MOV A,40H MOV DPTR,#BCD2 MOVC A,A+DPTR MOV 5FH,A MOV A,41H MOV DPTR,#BCD2 MOVC A,A+DPTR MOV 5EH,A MOV 5DH,#5EH MOV 5CH,#7CH LCALL INIT_8155 LCALL WRITE_LED1WRITE_LED1: PUSH DPL. . .word.zl. PUSH DPH PUSH ACC MOV R0,#5CH MOV R1,#00H MOV R3,#0F7H MOV A,R3AGAIN1: MOV DPTR,#0DF01H MOVX DPTR,A MOV A,R0

34、MOV DPTR,#0DF02H MOVX DPTR,A LCALL DELAY01 LCALL DELAY01 INC R0 MOV A,R3 JNB ACC.0,OUT2 RR A MOV R3,A LJMP AGAIN1 OUT2: MOV R0,#5CH MOV R3,#0F7H MOV A,R3 INC R1 CJNE R1,#3AH,AGAIN1 LJMP MAIN POP ACC POP DPH POP DPL RETINIT_8155: PUSH DPL PUSH DPH PUSH ACC MOV DPTR,#ML8155 MOV A,#03H MOVX DPTR,A POP

35、ACC POP DPH POP DPL RET PPL:MOV R0, 40H MOV A, R0 SUBB A,#4 JZ B1 MOV A, R0 SUBB A, #5 JZ B1 MOV A, R0 SUBB A, #6 JZ B2 MOV A, R0 SUBB A, #7 JZ B2 MOV A, R0 SUBB A, #8 JZ B3 MOV A, R0 SUBB A,#9 JZ B3 RET B1:CLR P1.0 RET B2:CLR P1.1 RET B3:CLR P1.2 RET B4:RET. . .word.zl. DELAY:PUSH DTIMER1 PUSH DTIM

36、ER0DELAY1:MOV DTIMER0,#125 DELAY2:NOP NOP DJNZ DTIMER0,DELAY2 DJNZ DTIMER1,DELAY1 POP DTIMER0 POP DTIMER1 RETDELAY01:NOP PUSH DTIMER1 MOV DTIMER1,#02H LCALL DELAY POP DTIMER1 RET. . .word.zl.第 5 章 系統(tǒng)設(shè)計與分析5.1 系統(tǒng)原理圖圖 5.1 系統(tǒng)原理圖5.2 系統(tǒng)原理綜述本文是開發(fā)一個以 89C51 單片機為核心的噪聲監(jiān)測系統(tǒng)。通過聯(lián)調(diào)，實驗驗證了系統(tǒng)的可行性，能滿足設(shè)計要求，到達設(shè)計的指標，實現(xiàn)對噪

37、聲信號的采集、處理功能，并用 LED 顯示出噪聲的分貝值，采用指示燈指示出聲壓級的大概范圍。這由于使用的是單片機作為核心的控制元件，本噪聲監(jiān)測器具有功能強、性能可靠、電路簡單、本錢低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其具有很高的智能化水平。但是該設(shè)計還是不夠完善，因為聲音信號本來就很不穩(wěn)定，而且也不知道它的聲壓級是多少分貝，所以說在校正上存在一定的困難。5.3 軟件調(diào)試結(jié)果由于條件有限，本課題中采用晶體式傳聲器，其測量精度不是很高，再加上聲音信號不容易控制，而且很不穩(wěn)定。再加上硬件電路中的一些系統(tǒng)誤差，所以測量結(jié)果不是十分準確。但是，當將被測量的聲音信號的音量變大時，LED 的顯示值變大，反之那么

38、變小。 。而且此系統(tǒng)的測量范圍為 30db-130db，完全符合設(shè)計要求，而且指示燈也能指示一定的聲壓級范圍。故本次設(shè)計符合設(shè)計的要求，能實現(xiàn)對噪聲信號的采集、處理及顯示，功能性較強，具有一定的實踐意義。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:7-Jul-2011 Sheet of File:C:UserslenovoDesktopMyDesign.ddb Drawn By:EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0