環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計

遼 寧 工 業(yè)大學單片機原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計（論文）題目： 環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計院（系： 電氣工程學專業(yè)班級： 電氣學 號學生姓名指導教師： （簽字）起止時刻：課程設(shè)計（論文）任務(wù)及評語院（系：電氣工程學院 教研室：（論文題目課程設(shè)計（論文）任務(wù)

學生姓名 專業(yè)班級環(huán)境噪聲檢測儀設(shè)計3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。控制器由AC220V30~130dB(A)，分辨率。主要設(shè)計內(nèi)容：硬件電路設(shè)計：CPU最小系統(tǒng)設(shè)計（CPU選擇，晶振電路，復位電路）噪聲傳感器選擇、放大電路及接口電路設(shè)計顯示電路設(shè)計軟件設(shè)計：1.編程程序流程圖2.程序清單編寫124第5天

查閱收集資料總體設(shè)計方案的確定CPU最小系統(tǒng)設(shè)計噪聲傳感器選擇、放大電路及接口電路設(shè)計度進 第6天 顯示電路設(shè)計度計 第7天 程序流程圖設(shè)計劃 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 答辯語平時：論文質(zhì)量：語平時：論文質(zhì)量：答辯：總成績：指導教師簽字：注：成績：平時20%論文質(zhì)量60%答辯20%年 月 以百分制計算績及成績摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)、科技的進展，噪聲已經(jīng)變?nèi)〉锰幙陕?，噪聲已?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。換、放大、A/DA/DLED該系統(tǒng)具有實現(xiàn)簡單，精準度高，可用于實際進行噪聲的實時監(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 1環(huán)境噪聲檢測儀概況 1本文研究內(nèi)容 2第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計 3環(huán)境監(jiān)測儀整體設(shè)計方案 3CPU的選擇 3數(shù)據(jù)存儲器擴展 4復位電路設(shè)計 5時鐘電路設(shè)計 6CPU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 8聲音傳感器的選擇 8噪聲監(jiān)測儀檢測接口電路設(shè)計 9A/D轉(zhuǎn)換器選擇 9第1章AD536 10模擬量檢測接口電路圖 10噪聲監(jiān)測儀輸出接口電路設(shè)計 11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 13軟件實現(xiàn)功能綜述 13流程圖設(shè)計 13主程序流程圖設(shè)計 13模擬量檢測流程圖設(shè)計 15環(huán)境噪聲監(jiān)測儀流程圖設(shè)計 15程序清單 16第5章系統(tǒng)設(shè)計與分析 20系統(tǒng)原理圖 20系統(tǒng)原理綜述 20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第1章緒論環(huán)境噪聲檢測儀概況特點。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、早市和人的高聲說話等。89C52V/F關(guān)學校等需要對環(huán)境噪聲進行測量和控制的場合。隨著噪聲污染的日趨嚴峻，噪聲監(jiān)測技術(shù)的研究及設(shè)備的開發(fā)也取得迅速進展，世界發(fā)達國家的噪聲監(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)測設(shè)備產(chǎn)值已達到億元，“八五”期間用于噪聲治理的工程費用達到億元，上述產(chǎn)值尚不包括配套的噪聲振動監(jiān)測設(shè)備，估計我國配套的噪聲振動20噪聲監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備的研究和開發(fā)已取得專門大進展但應(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通過聽感修正的聲壓級（dB）或響度級（方）。傳聲器前置放大輸出放大器檢波器表頭1000Hz01傳聲器前置放大輸出放大器檢波器表頭輸輸輸入入出衰放衰減大減器器器圖聲級計原理方框圖本文研究內(nèi)容噪聲是日常生活中常見的物理現(xiàn)象。在大多數(shù)情形下，噪聲是有害的。噪聲在生理和心理上也會危害人類的健康，因此已被列入需要控制的危害之一。但噪聲也有能夠被利用的一面。無論是利用噪聲仍是避免噪聲，都必需肯定其量值。在長期的科學研究和工程實踐中已慢慢形成了一門較完整的噪聲工程學科，可供進行理論計算和分析。但這些畢竟仍是成立在簡化和近似的數(shù)學模型上，還必需用實驗和測量技術(shù)進行驗證。隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代科學技術(shù)的進展，對各類儀器設(shè)備提出了低噪聲的要求，需要進行噪聲的分析與設(shè)計，并通過實驗來驗證，改良設(shè)計?？傊肼暤臏y量不僅在噪聲研究領(lǐng)域里占有重要的地位，而且已經(jīng)普遍應(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、掌握聲壓計的測量學習單片機原理，熟悉單片機系統(tǒng)設(shè)計和軟件編程。進行整體方案設(shè)計，做出開題報告。進行系統(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)試通事后，固化程序，離開開發(fā)系統(tǒng)運行。第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境監(jiān)測儀整體設(shè)計方案環(huán)境監(jiān)測儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。環(huán)境噪聲經(jīng)高靈敏度、無指向性駐極體LM386V/FTTLP1LED噪聲噪聲傳聲器交直流轉(zhuǎn)換V/F轉(zhuǎn)換電路單片機LED顯示圖噪聲監(jiān)測儀硬件結(jié)構(gòu)圖CPUCPU89C518由運算器和控制器組成的。ALUACCB一、TMPPSW、布爾處置器及十進制調(diào)整電路等?？刂破髦饕〞r鐘發(fā)生器、按時控制邏輯、指令寄放器、指令譯碼器、程序計數(shù)器PC、程序地址寄放器、數(shù)據(jù)指針寄放器DPTR和對戰(zhàn)指針SP等。89C5189C51540DIP2源復用的引腳，32I/O89C51913333333913333333331234567818302917151614131211102827262524232221RSTXTA L2XTAL1ALEEAPS ENP0 .0(AD0)RD/P3.7P0 .1(AD1ER1/P3.5P0 .2(AD2)WR/P3.6P0 .3(AD3ER0/P3.4P0.4(AD4) INT R1 /P3. 3P0.5(AD5) INT R0 /P3. 2P0.6(AD6) TX D/P3.1P0.7(AD7) RXD /P3 .0P1.0P2 .7(A15)P1.1P2.6(A14)P1.2P2.5(A13)P1.3P2.4(A12)P1.4P2.3(A11)P1.5P2.2(A10)P1.6P2.1(A9)P1.7P2.0(A8)圖89C51引腳圖數(shù)據(jù)存儲器擴展89C51128BRAM128B89C5164KBRAM。常常利用的數(shù)據(jù)存儲器有靜RAMRAM,SRAM6116264P28P088RD和WRPSEN控制，二者雖然共處同一地址空間，但由于控制信號不同，故不會發(fā)生總線沖突。6116，61162K×8CMOS+5V160mW，200ns，241716232221321733143413358367374383391889C513189C5131XTAL2RDWR6116OEWE32XTAL1 P2.1P2.033VCCP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.07D6D5D4D3D2D1D0D74LS3737Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0Q161512965219131211A10A9A834GEORST10987654335A7A6A5A4A3A2A1A0VSS6373ALE304544434241403938I/O7I/O6I/O5I/O4I/O3I/O2I/O1I/O0復位電路設(shè)計RESET24RESET10msRESET0000H，ALEPSEN輸出高電平。RESET10ms復位，如圖是按鍵式復位電路，它能夠通過按鍵實現(xiàn)復位，按下鍵后，通過R和1RRESET2+5vRE SET C122uFR5200

RE SETR610KVSS圖復位電路時鐘電路設(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。詩中信號能夠由兩種pfY1XTAL2方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘方式pfY1XTAL230

部時鐘方式，本次設(shè)計采用外部時鐘方式如圖：11.059211.0592C2XTAL130pf 圖晶振電路89C51XTAL1XTAL2XTAL1TTL一般要求，外接的脈沖信號應(yīng)當是高、低電平的持續(xù)時刻大于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。CPU1716232221321733143413358367374383391830pF89C5130pF89C51311415Y1RDXTAL2WR6116OEWE11.05923230pFXTAL1P2.2P2.1P2.074LS373P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.233 VCC P0.1P0.07D6D5D4D3D2D1D0D7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0Q16151296521913 A1012 A911 A8S?SW-PR?RES234EGORST109876543C?CAP35A7A6A5A4A3A2A1A0VSS6373R?RES2ALE304544 I/O743 I/O642 I/O541 I/O440 I/O339 I/O238 I/O1I/O0第3章噪聲監(jiān)測儀輸入輸出接口電路設(shè)計聲音傳感器的選擇傳聲器又稱話筒，俗稱“麥克風應(yīng)電信號的傳感器。傳聲器包括聲波接收器和力-電換能器兩個部份。按照膜片感受聲壓的情形不同，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，引發(fā)膜片振動的力取決于膜片兩面差壓的大小；壓強和差壓組合式傳聲器。在噪聲測量中常常利用的是壓強式傳聲器。若依照膜片振動轉(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)備常常利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，晶體兩面則產(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歷時，便產(chǎn)生音頻電動勢。晶體式傳聲器按結(jié)構(gòu)的不同可分為膜片式和聲電池式兩種。膜片式傳聲器價錢低廉、輸出電壓高，利用方便，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所示。圖膜片式傳聲器實物外形圖LM386是美國國家半導體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消2018一只外接電阻和電容，即可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地為參6V24mW,LM386功率放大器的作用相當于揚聲器的音量調(diào)節(jié)器。音頻功率放大電路的作用主如果將信號處置器發(fā)送過來的信號功率放大，使其信號的功率達到設(shè)計要求。對該部份電路的要求是輸出功率大。在電路設(shè)計進程中進行對比，通過比較發(fā)覺LM386LM386LM386的引腳圖如圖所示。圖LM386引腳圖20為了使數(shù)據(jù)收集卡能專門好的收集到相應(yīng)數(shù)據(jù)，必需通過電壓放大器進行電壓放LM3862001810uF圖20倍的音頻放大器噪聲監(jiān)測儀檢測接口電路設(shè)計A/DA/D轉(zhuǎn)換接口是數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)收集是在模/器，模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器，通道控制電路。+5VVinC1C+Vs2R220AD5KVsouCR1 31K~1R3圖AD536構(gòu)成真有效值電壓表AD536TRMS/DC，AD536（絕對值電路，平方/R2R3AD536AD536COM+5VVinC1C+Vs2R220AD5KVsouCR1 31K~1R3圖AD536構(gòu)成真有效值電壓表AD536AD壓范圍不匹配，應(yīng)設(shè)一個電壓轉(zhuǎn)換電路。模擬量檢測接口電路圖P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1GNDVCCRVCCR11K37J?V89C51SCK34C110.1uF38GND DATA3612345678R2S1VCC91KSW -PBC20.1uFR3VCC3K101112131415161710uF0.1uFY119182012MHzVCCG12C930pFC1030pF

圖模擬量檢測接口電路圖噪聲監(jiān)測儀輸出接口電路設(shè)計DP0DP0口U+5v12345678DS?abcdefgdpDPYaR10k1fgb89C512ecddpP1.0p1.134DPY_7-SEG_DP12345678abcdefgdpDPYa鍵盤C0.1ufgbNGecd+2.5~+5.5dpDPY_7-SEG_DDS?12345678abcdefgdpDPYafgbecddp

圖輸出接口電路圖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)常常利用的輸出器件。它是由若干個發(fā)光二極管組成，當發(fā)光二極管導通時，相應(yīng)89C51是在不同時刻出現(xiàn)的，而在同指示范圍。圖指示電路第4章噪聲傳感器軟件設(shè)計軟件實現(xiàn)功能綜述研制一臺智能儀器是一個復雜的進程，這一進程包括分析儀表的功能要求和擬定整體設(shè)計方案，肯定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，研制邏輯電路和編制程序，和儀表的調(diào)試和性能的測試等等。軟件的設(shè)計應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計原則，在整體概況設(shè)計的基礎(chǔ)上進行具體的詳細設(shè)計，功能分解，模塊劃分，細化軟件層次，優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達到模塊功能的獨立性，執(zhí)行的高效性?？傊?，設(shè)計的程序應(yīng)該達到可讀性，可理解性，可保護性，有效性，可修改性。流程圖設(shè)計主程序流程圖設(shè)計在單片機系統(tǒng)的程序的設(shè)計開發(fā)中，單片機就猶如整個系統(tǒng)的交通中樞，而程序就是組成交通中樞的條條大道，各個部份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，語句運用的是不是簡練直接關(guān)系單片機的工作效率。在各個模塊化的程序中盡可能用最少的語句作最多的情形，不讓語句出現(xiàn)歧義，如此就可以夠使整個程序能夠在系統(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)計的軟件部份作些介紹，如圖所示為軟件整體流程圖。子程序包括：中斷服務(wù)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，下面就其主要部份別離分析。中斷服務(wù)程序主要實現(xiàn)的功能是：T0中斷子程序是將電壓/T0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必然的對應(yīng)關(guān)系，通過軟件編程查表顯示所需要的值。指示子程序是對顯示結(jié)果范圍的一個指示。本噪聲監(jiān)測系統(tǒng)軟件整體流程圖如圖所示。開始開始設(shè)置SP圖單片機軟件系統(tǒng)方案框圖模擬量檢測流程圖設(shè)計初始化AD初始化ADAD溢出？波長選擇計算當前功率絕對顯示db功率處理顯示結(jié)果圖模擬量檢測流程圖A/D轉(zhuǎn)換接口是數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)前向通道中的一個重要環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)收集是模擬信號源中收集信號并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送入運算機的進程。環(huán)境噪聲監(jiān)測儀流程圖設(shè)計xi計數(shù)值，i0/的轉(zhuǎn)換。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，除需要在硬件上采取相應(yīng)的辦法外，軟件上采用冗余設(shè)計法即重復重要的指令，未用空間設(shè)置操作指令，以避免程序跳飛而死機。查表子程序入口查表子程序入口xii=i+1xi>(TH0)(TH1)數(shù)值顯示返回顯示子程序入口置掃描次數(shù)允許高位顯示送顯示值延時交換顯示位掃描結(jié)束嗎返回圖查表子程序和顯示子程序程序清單ML8155EQU0DF00H;DTIMER0EQUDTIMER1EQUORG0000HLJMPMAINORGMAIN:MOVMOVA,#00HMOVDPTR,#0DF02H

MOVXSETBSETBSETBCLRMOV MOV TL0,#00HMOV TH0,#00HMOV R0,#00HQQ1:MOVTL1,#0B0HSUBBA,R3MOVTH1,#3CHJCA2SETBTR0CLRASETBTR1MOVCA,@A+DPTRQQ:JBCTF1,QQ3MOVR3,AAJMPQQMOVA,41HQQ3:INCR0XCHA,R3CJNER0,#0AH,QQ1SUBBA,R3AJMPLOOPJZA2RETINCDPTRLOOP:CLRTR1INCDPTRMOV40H,TH0INCDPTRMOV41H,TL0SJMPLABMOVR0,#00HA2:CLRAMOVR1,#00HINCDPTRMOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRLAB:CLRAMOVR0,AMOVCA,@A+DPTRMOV40H,R0MOVR2,ACLRAMOVA,40HINCDPTRXCHA,R2MOVCA,@A+DPTRSUBBA,R2MOVR1,AJZA1MOV41H,R1INCDPTRLCALLPPLINCDPTRLJMP LL1INCDPTRRETINCDPTRLL1:MOV A,40HSJMPLABMOV DPTR,#BCD2A1:CLRAMOVCA,@A+DPTRCLRCMOV 5FH,AINCDPTRMOV A,41HMOVCA,@A+DPTRMOV DPTR,#BCD2MOVR3,AMOVCA,@A+DPTRMOVA,41HMOV 5EH,AXCHA,R3MOV 5DH,#5EHMOV 5CH,#7CHLCALLINIT_8155LCALLWRITE_LED1WRITE_LED1: PUSH DPLPUSH DPHPUSH ACC

RETINIT_8155: DPLPUSH DPHPUSH MOVMOVR0,#5CHDPTR,#ML8155MOVR1,#00HMOV A,#03HMOVR3,#0F7HMOVX @DPTR,AMOVA,R3POP ACCAGAIN1:MOVPOP DPHDPTR,#0DF01HPOP DPLMOVX@DPTR,ARETMOVA,@R0PPL:MOV R0,40HMOVMOV A,R0DPTR,#0DF02HSUBBA,#4MOVX@DPTR,AJZ B1LCALLDELAY01MOV A,R0LCALLDELAY01SUBBA,#5INCR0JZ B1MOVA,R3MOV A,R0JNB,OUT2SUBBA,#6RRAJZ B2MOVR3,AMOV A,R0LJMPAGAIN1SUBBA,#7OUT2: MOVR0,#5CHJZ B2MOVR3,#0F7HMOV A,R0MOVA,R3SUBBA,#8INCR1JZ B3CJNEMOV A,R0R1,#3AH,AGAIN1SUBBA,#9LJMP MAINJZB3POP ACCRETPOP DPHB1:CLRPOP DPLRETB2:CLRRETB3:CLRRETB4:RETDELAY:PUSH PUSH DELAY1:MOV DELAY2:NOPNOPDJNZ