噪音檢測系統(tǒng)的設(shè)計

PAGEPAGEIV哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）I-摘要噪音會影響人們正常的生活，比如休息、上班等等，噪音還可以對人們的身體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，隨著社會的不斷往前發(fā)展，工業(yè)水平的要求不斷的提高，噪音的危害也越來越突顯。所以減少噪音已成為當(dāng)前面臨的重要問題。而對噪音進行檢測，不但可以預(yù)防及減少噪音對人們的危害，并且也可以提高人們的生活水平。本次設(shè)計主要是運用單片機進行控制，并且通過采用模塊化設(shè)計，系統(tǒng)的各個模塊，包括聲音傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊等一系列模塊相互作用，實現(xiàn)了低價格、結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全的噪聲檢測系統(tǒng)，從而得出物體通過振動發(fā)出的聲音通過傳感器進行接收，并且轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，聲音傳感器發(fā)出的電信號經(jīng)過放大器來進行放大，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換功能使得相應(yīng)的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，這一數(shù)字信號通過單片機進行處理后以分貝值的大小來通過LCD顯示屏進行顯示，即實時檢測該時刻產(chǎn)生的聲音分貝值。關(guān)鍵詞：聲音傳感器；噪聲檢測；液晶顯示AbstractNoiseaffectsthenormallifeofpeople,suchasrestandwork.Noisecanalsoseriouslyharmthehumanbody.Withthecontinueddevelopmentofthecompany,therequirementsofindustrystandardscontinuetoincreaseandthedamagecausedbynoiseisbecomingmorepronounced.Therefore,noisereductionisamajorproblemthatwefacetoday.Noisedetectionnotonlypreventsandreducesthedamagecausedbynoisetopeople,butcanalsoimprovethestandardoflivingofpeople.Thisdesignismainlycontrolledbyasingle-chipmicrocomputer.Byusingamodulardesign,thevariousmodulesofthesystem,suchassoundsensormodules,A/Dconversionmodulesandaseriesofmodules,interacttoachievelowcost,simplestructureandcompletenoise.Thedetectionsystemobtainsthatthesoundemittedbytheobjectbyvibrationisreceivedbythesensorandconvertedintoacorrespondingelectricalsignal.Theelectricalsignaltransmittedbythesoundsensorisamplifiedbytheamplifier.TheA/Dconversionfunctionconvertsthecorrespondingelectricalsignal.Thecorrespondingdigitalsignalisprocessedandthisdigitalsignalisprocessedbyasingle-chipmicrocomputeranddisplayedontheLCDscreenindecibelvalues.Inotherwords,real-timedetectionofthesounddecibelvalueatthistime.Keywords：Soundsensor；Noisechecking；Liquidcrystaldisplay目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1本設(shè)計的背景和意義 11.2本設(shè)計的主要方法和研究進展 21.3本設(shè)計的主要內(nèi)容 2第2章總體設(shè)計方案 42.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案 42.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 52.3控制芯片的選擇 5本章小結(jié) 6第3章系統(tǒng)硬件的設(shè)計 73.1介紹單片機STC89C52芯片 73.2最小系統(tǒng)基于單片機設(shè)計 103.2.1電路的復(fù)位 113.2.2時鐘電路設(shè)計 123.3聲音傳感器模塊設(shè)計 133.4設(shè)計之信號放大器模塊 143.5模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 143.5.1ADC0804簡介及各引腳功能 143.5.2ADC0804的工作原理 153.6液晶顯示模塊的設(shè)計 16本章小結(jié) 17第4章系統(tǒng)軟件部分設(shè)計 184.1主程序流程的設(shè)計 184.2數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計 194.3系統(tǒng)主函數(shù)的設(shè)計 19本章小結(jié) 20第5章整機電路原理及系統(tǒng)調(diào)試 215.1整機電路原理 215.2系統(tǒng)調(diào)試 225.2.1軟件調(diào)試方案 225.2.2硬件調(diào)試方案 22本章小結(jié) 23結(jié)論 24致謝 錯誤!未定義書簽。參考文獻 錯誤!未定義書簽。附錄1譯文 錯誤!未定義書簽。附錄2英文參考文獻 錯誤!未定義書簽。附錄3整機電路原理圖 錯誤!未定義書簽。附錄4原程序清單 錯誤!未定義書簽。附錄4元件清單 錯誤!未定義書簽。PAGE24第1章緒論1.1本設(shè)計的背景和意義 由于噪音通過物理的振動產(chǎn)生，所以噪音無處不在，很早以前，人們就意識到噪音的危害，并開始著手研究如何防止噪音，工業(yè)革命發(fā)展以來，由于在科學(xué)技術(shù)方面的發(fā)展，人們開始著手進行如何檢測噪音方面的研究。下面簡單介紹國內(nèi)外對噪音檢測方面的發(fā)展與研究：通過去設(shè)計一個基于單片機噪音檢測的系統(tǒng)，目的是使該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對噪音進行實時檢測的功能。由于該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉，可用于實時檢測的特點。所以使得該系統(tǒng)不僅能夠滿足公共場合、普通工廠或家庭對于噪聲檢測方面的基本需求，而且符合廣大消費者的需求，能夠?qū)υ胍魴z測系統(tǒng)的發(fā)展起到推廣作用，減少噪音給人們帶來的危害。國外：國外對噪音檢測的系統(tǒng)研究時間比較早，進入20世紀(jì)60年代以來，由于人們意識到噪音對人們的危害越來越嚴(yán)重，于是便加快了對噪音檢測技術(shù)的發(fā)展與研究。目前在發(fā)達國家噪音檢測技術(shù)已經(jīng)達到噪音可以完全自動檢測的水平。噪聲自動檢測和傳統(tǒng)手工檢測噪音的顯著區(qū)別之一就是噪聲自動檢測是一個全自動化的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對噪音數(shù)據(jù)的自動采集、自動傳輸和自動處理的功能。國內(nèi)：我國研究噪音檢測較晚，雖然我國正在不斷發(fā)展科技，但隨之產(chǎn)生的噪聲危害也漸漸突顯出來。然而我國大部分城市還是采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測的方法進行環(huán)境噪聲監(jiān)檢。目前，我國還沒有制定一套完整的噪音自動檢測技術(shù)規(guī)范體系。不過我國正在引進、吸收、國產(chǎn)化國外先進的噪音檢測系統(tǒng)。2007年我國發(fā)布關(guān)于“噪聲自動檢測系統(tǒng)與應(yīng)用研究”的認識，從而正式啟動了對我國噪聲自動檢測的研究。隨著社會的發(fā)展，噪音自動檢測系統(tǒng)的應(yīng)用研究是我國的噪音檢測的必然趨勢。在21世紀(jì)以來，特別是最近這幾年，單片機在我國得到快速發(fā)展，由此也加快了我國對噪音自動檢測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。意義：目前，我國還沒有制定一套完整的噪音自動檢測技術(shù)規(guī)范體系。不過我國正在引進、吸收、國產(chǎn)化國外先進的噪音檢測系統(tǒng)。2007年我國發(fā)布關(guān)于“噪聲自動檢測系統(tǒng)與應(yīng)用研究”的認識，從而正式啟動了對我國噪聲自動檢測的研究。隨著社會的發(fā)展，噪音自動檢測系統(tǒng)的應(yīng)用研究是我國的噪音檢測的必然趨勢。在21世紀(jì)以來，尤其是最近幾年，單片機在我國得到快速發(fā)展，由此也加快了我國對噪音自動檢測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對各種儀器及設(shè)備提出低噪聲要求，需要進行噪聲的分析與設(shè)計，并通過實驗去驗證，去改進設(shè)計?？傊?，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。通過去設(shè)計一個基于單片機噪音檢測的系統(tǒng)，目的是使該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對噪音進行實時檢測的功能。由于該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉，可用于實時檢測噪音數(shù)值的特點。所以使得該系統(tǒng)不僅能夠滿足公共場合、普通工廠或家庭對于噪聲檢測方面的基本需求，而且符合廣大消費者的需求，能夠?qū)υ胍魴z測系統(tǒng)的發(fā)展起到推廣作用，減少噪音給人們帶來的危害。1.2本設(shè)計的主要方法和研究進展本次設(shè)計的研究主要分為實物設(shè)計和論文報告兩個部分來進行，結(jié)合實際，本次設(shè)計采用文獻研究法、實驗法等研究方案。第一步要收集資料，查看所涉及技術(shù)的原理及其應(yīng)用，對市場的現(xiàn)狀有所了解，了解本課題所涉及的相關(guān)技術(shù)問題，例如，通過查閱相關(guān)文獻了解噪音檢測方面的研究情況，傳感器的使用情況及原理，單片機在噪音檢測方面的應(yīng)用等等。在實物設(shè)計的過程中，主要是通過一系列的實驗來設(shè)計符合課題要求的系統(tǒng)。在實驗中，首先通過Kiel開發(fā)軟件編寫相關(guān)功能的控制程序，將編譯好的程序燒錄到控制芯片上，在確保各個模塊之間連接正確，然后通過觀察實物設(shè)計結(jié)果來分析其產(chǎn)生的原因。并判斷是否符合課題的要求，做出相應(yīng)的調(diào)試。直至最終系統(tǒng)實現(xiàn)最佳結(jié)果，達到研究的要求。1.3本設(shè)計的主要內(nèi)容本次設(shè)計的主要任務(wù)是由52型單片機和ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為主要研究對象，主要對52單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計進行研究及如何去讀取芯片內(nèi)部信號A-D轉(zhuǎn)換過程來進行研究。其內(nèi)容主要包括：1、了解聲音傳感器性能及工作原理，主要了解傳感器是如何實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換；2、掌握信號放大器的工作原理，本次系統(tǒng)主要是對電壓信號進行放大；3、模數(shù)轉(zhuǎn)換是此次系統(tǒng)的關(guān)鍵，重點掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換過程及原理；此次轉(zhuǎn)器主要是將輸出的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后去結(jié)合單片機來進行轉(zhuǎn)換處理，最后輸出到LCD上；4、知道并掌握單片機的工作原理；5、接收到的值通過LCD來顯示。預(yù)期達到的目標(biāo)：1、實現(xiàn)環(huán)境噪聲的實時測量；2、采用LCD數(shù)字顯示分貝值。第2章總體設(shè)計方案2.1系統(tǒng)總體設(shè)計方案分貝是一種單位，用來測量聲音的相對響度。聽覺分類如表2-1所示：表2-1分貝聽覺分類表分貝數(shù)值（最低/最高分貝）感受聽覺程度0/20極靜，甚至聽不到聲音20/40安靜，輕聲細語的交流40/60正常，普通室內(nèi)交流60/70有點吵，損害神經(jīng)70/90吵，細胞神經(jīng)損壞90/100巨吵，聽力損害100/120無法接受，易導(dǎo)致暫時性聾大于120甚至全聾大于30020千米范圍不可修復(fù)的耳聾分貝是電流或電壓的兩個電功率或聲功率之比，或兩個值或相似體積的比。按照系統(tǒng)的設(shè)計功能規(guī)定，本次設(shè)計以52單片機為主干，主要完成對聲音信號的轉(zhuǎn)化、LCD分貝顯示等多個模塊進行協(xié)調(diào)。通過以上模塊的作用，本系統(tǒng)可以實現(xiàn)將聲音信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并顯示在LCD液晶顯示屏上。本設(shè)計使用STC89C52微控制器作為控件?？偟膩碚f，所有與Intel8031控制系統(tǒng)兼容的微控制器都稱為STC89C52微控制器。在開發(fā)英特爾8031微控制器和閃存技術(shù)的同時，廣泛使用該系列微控制器開發(fā)了8031微控制器，從而成為八種廣泛使用的微控制器之一。AT89系列廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)。目前，許多公司已經(jīng)發(fā)布了與51芯片單片機兼容的型號，現(xiàn)在它將長期占領(lǐng)許多市場。用于基本輸入的單片機是51單片機，這是最常用的單片機。通常，52系列的微控制器沒有自己的編程功能。51個單片機的價格低，使用方便，較適合于本系統(tǒng)的噪音檢測。本次設(shè)計方案包括硬軟件設(shè)計方案。其中，硬件方案主要是對各個模塊具體研究。軟件方案主要采用的是匯編語言來進行的編程，以此來實現(xiàn)對聲音信號的采集，轉(zhuǎn)換，顯示等功能。2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖首先要經(jīng)過單片機的處理來顯示在LCD的上面，該值即使我們要設(shè)定的噪音值外界聲音信號經(jīng)傳感器采集并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的微弱電壓，送入到放大器當(dāng)中，使得該電壓信號放大，然后來通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將電壓信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號送到單片機當(dāng)中，經(jīng)過單片機的處理，最后通過LCD來顯示并進行報警提示。結(jié)構(gòu)方框圖如圖2-1所示：聲音傳感器放大器模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊報警模塊聲音傳感器放大器模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊報警模塊單片機單片機分貝顯示模塊分貝顯示模塊圖2-1圖2-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.3控制芯片的選擇方案一：采用的是STM32F103單片機來作為主控的芯片。STM32F103單片機是目前比較流行的32位單片機，這種單片機功能強大，內(nèi)部有豐富的資源，同時它的開放性也很高，有自帶的庫函數(shù)，價格每10塊到幾百塊不等，多應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域，電子領(lǐng)域。方案二：采用AVR單片機。這種單片機是16位的單片機，而且芯片內(nèi)配置各種資源，相對于的單片機多了很多的資源，同時它不需外接ADC，內(nèi)部有多個定時器，價格與STC的單片機接近，但是資源相對匱乏，在某種程度上延長了開發(fā)時間。方案三：STC89C52系列的微控制器用作芯片，豐富強大的微控制器STC89C52系列，功能強大，它是8位控制的單片機，每次數(shù)據(jù)可以同時接受發(fā)送8位，相比其他單片機而言，一次只能發(fā)送一個字節(jié)，但52單片機在很多的嵌入式系統(tǒng)中都有很大的應(yīng)用，且穩(wěn)定性也很好，它的內(nèi)部資源和寄存器都有很大的發(fā)揮余地，至今很多的設(shè)備還是用這種單片機作為主控芯片。前兩中單片機雖然比較強大，但是考慮到本課題是以經(jīng)濟、高效為核心思想，因此我們最終采取STC89C52單片機來52是系統(tǒng)控制芯片，它控制超聲模塊的發(fā)送和接收。2.4選擇數(shù)據(jù)顯示的模塊方案一：選擇了對LED數(shù)碼管的動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格合理，顯示更多的數(shù)字肯定會增加數(shù)字電子管的使用，使連接非常沉重且編程復(fù)雜，最終可能會影響整體效率，所以不會優(yōu)先選擇數(shù)碼管顯示。方案二：選取點陣式的數(shù)碼管來顯示，它是由八行八列的發(fā)光二級管來組成的，在很多的場合當(dāng)中都可以看到這一種顯示方式?？墒撬陔娮又酗@示時間就變得不太合適了，用在文字上的話，點陣式比較有優(yōu)勢，但是如果要顯示數(shù)字的話，就會存在一定的劣勢了，不夠直觀并且顯得有點浪費。綜合考慮后決定排除點陣式這個方法。方案三：選取LCD1602來做液晶的顯示屏，這種液晶顯示屏非常常用，它能顯示出每一行十六個文字或者是字符，表達清楚明確。它和數(shù)碼管顯示來做比較，在亮度清晰度的上面以及直觀程度的上面都存在著許多優(yōu)點，并且它在液晶顯示上已經(jīng)成為了主流，被大眾所普遍接受，符合人們的口味。我盡管對液晶這方面的知識比較欠缺，不過在查閱了相關(guān)資料之后，我一定會把硬件電路連好的。根據(jù)設(shè)計要求本設(shè)計選用LCD1602來直觀的顯示數(shù)據(jù)。本章小結(jié)本章節(jié)主要講述的是噪音檢測系統(tǒng)中所涉及到的各個器件的對比與選擇，并且進行了較為謹(jǐn)慎的對比考慮，篩選出適合本設(shè)計的最佳方案，在建造設(shè)備之前，必須清楚電路設(shè)計方案。系統(tǒng)硬件的設(shè)計3.1介紹單片機STC89C52芯片STC89C52單片機的芯片有40個引腳，HMOS工藝的制造芯片由兩種在線方法控制。引腳圖如下圖3-1所示。STC89C52的四十個引腳當(dāng)中有時鐘引腳，有源引腳以及控制引腳，還有I/O口引腳。STC89C52選擇了處理器來控制芯片，該89C52可以實現(xiàn)數(shù)以萬計的擦除和來自編程器的閃存寫入，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于使用，等，并且與MCS-51系列微控制器完全兼容，特點。STC89C51單片機是一種低壓可擦寫只讀存儲器，可以通過高性能的8位CMOS微處理器（通常稱為單片機）用4字節(jié)閃存進行編程。該器件采用ATMEL高密度非易失性存儲器制造技術(shù)，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51輸出引腳和指令集兼容。STC89C51重點摘要：鎖定三級程序存儲器；數(shù)據(jù)保留十年；掉電模式；內(nèi)部RAM8*128位；可編程存儲器四千字節(jié)；中斷源有五個；零到二十四赫茲的全靜態(tài)工作；串行通道的可編程；擦向循環(huán)壽命；定時器為十六位；I/O線為三十二位可編程。由于閃存和8位多功能處理器結(jié)合在一個芯片中，STC89C52就由此構(gòu)成了微控制器并且高效。1、引腳：電源在單片機工作過程中將電源引腳加入進去：（1）VCC：將+5V電源，接入；（2）VSS：接入，地端。2、引腳：時鐘兩個時鐘形成放大器，向微控制器去提供，時鐘控制信號由這兩個時鐘完成。時鐘引腳為（XTAL1和XTAL2），由一個外部晶體和片上反相放大器，組成，也可連接到一個獨立的，晶體振蕩器。圖3-1STC89S52單片機的引腳得示意圖XTAL1：與晶體在外部的接壤。微控制器內(nèi)部是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入。（2）XTAL2：與晶體在外部的其他一端接壤。在微控制器內(nèi)部，它從反相振蕩器的輸出連接到片上振蕩器的反相放大器的輸出。3、引腳：控制提供信號控制，則是該引腳，而且具有以下功能：（1）RST/VPD:RST又叫做RESET，重置信號輸入。一旦微控制器振蕩器開始工作，如果該引腳上繼續(xù)兩個高電平機器周期，則可以完成復(fù)位操作并將微控制器恢復(fù)到其原始狀態(tài)。當(dāng)微控制器正常運行時，引腳9低于0.5V。第二個功能對于此引腳，就是VPD，也就是說備用電源的輸入。如果主電源VCC未能降低到低電平或預(yù)定值，則+5V電源引腳將移至RST自動端子，提供電源，備用的是RAM，內(nèi)部的。復(fù)位后正常運行，RAM使微控制器在里面。為了確保芯片上的數(shù)據(jù)不會丟失..ALE/PROG：地址鎖定使能信號為ALE，正常運行單片機的話，則ALE引腳信號正脈沖持續(xù)輸出。訪問外部存儲器在微控制器可以的情況下，則微控制器發(fā)送的，8位的地址的鎖定控制信號，被ALE輸出信號的負沿將用作。就算外部存儲器，不訪問，正脈沖信號輸出，ALE端子也始終具有，并且該頻率是，振蕩器時鐘，頻率的1/6。每當(dāng)外部數(shù)據(jù)存儲器被MCS-51去勘測之時，僅發(fā)生一次的ALE兩個機器周期左右。因此，不應(yīng)將ALE用作同步信號，或準(zhǔn)確時鐘源對于用戶。可驅(qū)動八個LS型TTL負載即使ALE端子。第二功能在此引腳，是/PROG，撰寫的時候，在片內(nèi)EPROM型單片機，撰寫脈沖的輸入端就是這個引腳。（3）/PSEN：輸出控制端子，程序存儲器有效。外部程序存儲器，被微控制器訪問之時，輸出脈沖的負沿，即這個引腳上的，可以用作，外部程序存儲器，選通信號。外部程序存儲器OE，被此引腳連接。搜索指令時，通過數(shù)據(jù)總線的每臺機器的每個周期/PSEN周期均有效口讀回的指令或常數(shù)。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的時候，兩次有效的/PSEN不會在出現(xiàn)了。（4）/EA/VPP（31腳)：內(nèi)和外程序存儲器，選擇與控制端，就是它的作用。內(nèi)程序存儲器，在單片機訪問時，高電平，只是PC超過OFFFH（4Kbyte地址范圍，對8051）之時，將會自動的轉(zhuǎn)向來執(zhí)行外部的程序存儲器之內(nèi)的程序。在/EA腳為低電平之時，單片機則只是去訪問外部的程序存儲器，無論是否具有內(nèi)部的程序存儲器，對8031來說，因其不具有內(nèi)部程序的存儲器，則該腳要接地。功能為內(nèi)/外程序的存儲器選擇其VPP控制端子執(zhí)行此引腳的功能。在EPROM8051型的單片機中，進行改進和編程時，對EPROM。它用于施加高的撰寫電壓。對于89C51，電壓為+5V，施加到VPP端子的。4、引腳：I/O口（1）P0口：可以調(diào)用P0.0至P0.7到端口P0。未擴展I/O接口并且沒有連接外部存儲器，雙向8位輸入/輸出接口。，可將其用作。連接外部存儲器后，擴展I/O接口并。多接口時間/數(shù)據(jù)地址接口，端口P0可用作。開放的8位I/O接口，端口P0用作，每個引腳都可以吸收來自8TTL端口的電流。記錄的第一個P1端口引腳被認為具有高阻抗。FIASH編程允許P0用作本機代碼的輸入端口。運行FIASH測試時，P0顯示原始代碼?，F(xiàn)在需要降低P0。（2）P1口（1腳至8腳）：P1.0至P1.7，都可以稱為P1端口，可以用作偽雙向I/O接口。引腳端口1寫入1后，內(nèi)部上拉電路上拉，并可用作輸入。當(dāng)端口P1被拉至外部低電平時，將發(fā)射電流。這是由于內(nèi)部拉力。對于程序驗證和EPROM編程，P1口可作為接收輸入的低8位地址。第8位地址接收，可有P1口，編程校驗FLASH前。（3）P2口（21腳至28腳）：P2.0至P2.7都可以稱為P2。8位雙向I/O端口，帶有內(nèi)部電阻的，P2用作，接收和傳輸四個TTL門電流，P2緩沖器。引腳由內(nèi)部電阻提升，當(dāng)端口寫為1時，該并用作撰寫。結(jié)果，進行輸入，從外部被拉出，端口引腳P2，將產(chǎn)生功率。這主要是由于內(nèi)部牽引力。外部程序存儲器或16位外部數(shù)據(jù)存儲器，在P2端口用作，進行存儲時，地址的前8位，端口P2可顯示。給定地址1時，它使用內(nèi)部牽引力將數(shù)據(jù)讀取和寫入8位外部地址存儲器。特殊功能寄存器內(nèi)容，P2端口將顯示，此時，將接收控制信號。（4）P3口（10腳至17腳）：P3口可代表，P3.0至P3.7。它可以用作簡單的模擬I/O接口。這是雙重服務(wù)門戶。每個位都可用于第二個功能。每個端口端口P3可以分別定義為第一功能/輸入或第二操作的輸出。P3口第二功能如下表3-1所示：表3-1第二功能-P3口

端口引腳第二功能P3.0RXDP3.1TXDP3.2INT0P3.3INT1P3.4T0P3.5T1P3.6WRP3.7RD3.2最小系統(tǒng)基于單片機設(shè)計由于低光計算機軟件技術(shù)的發(fā)展，該操作系統(tǒng)能夠代替由數(shù)字和數(shù)字轉(zhuǎn)換創(chuàng)建的控制系統(tǒng)。這是通過計算機系統(tǒng)完成的了電子線路外圍的控制，并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。電路所組成的，最簡單電路，平時工作時，最小系統(tǒng)電路，就是單片機的。STC89C52最小系統(tǒng)如圖3-2所示。圖3-2單片機最小系統(tǒng)3.2.1電路的復(fù)位按鍵手動復(fù)位、上電自動復(fù)位。單片機復(fù)位分類。由22個按鈕，1K電阻，10K電阻組成，組成手動復(fù)位電路由。原理是：按下開關(guān)時，RST通過高電平復(fù)位直接連接到VCC，并且電解電容器短路而無電荷。按下按鈕時，請對電容器充電以對VCC充電。電流電阻較高，RST仍較高，并且始終復(fù)位。上電后，電容器等效于開路，RST較弱并且可以工作。電路，上電復(fù)位：主要由10K電阻，10uf電解電容，將其組成。這里選取的就是上電復(fù)位來實現(xiàn)的，電路圖如圖3-3所示。圖3-3電路的復(fù)位原理是電容器的額定電流是最大電流，并且電容器短路。RST端子將自動重置。電容器中的電容器的評估值為0，電容器完全斷開，RST端子弱，軟件可以正常運行。3.2.2時鐘電路設(shè)計單片機在時鐘信號控制下，各部件它們之間的同步和同步允許微控制器為微控制器創(chuàng)建耗時的信號。有兩個內(nèi)部和外部電路，具體取決于它們的形成方式。有一個用于在芯片內(nèi)部制造振蕩器的高性能模型。輸入是XTAL1，我們的產(chǎn)品是XTAL2。除了XTAL1和XTAL2之外，與光連接的電壓和中斷振蕩器也是振蕩器，并且XTAL1和XTAL2通道具有3V的劇烈電流。如圖3-4所示。圖3-4系統(tǒng)時鐘電路3.3聲音傳感器模塊設(shè)計聲音傳感器就比方是個話筒麥克風(fēng)，可以用作接收聲波。傳聲器工作原理是外界產(chǎn)生的聲波使話筒內(nèi)駐極體薄膜進行振動，聲波通過震動促使應(yīng)變片與極板進行接觸從而使電路導(dǎo)通，這樣能將聲音變換轉(zhuǎn)換為電壓變換，并實現(xiàn)聲音信號到電信號轉(zhuǎn)變。由于內(nèi)部電容小，輸出的阻抗高，輸出的電信號弱。所以，一定要連接阻抗變換器，它不可以和放大電路直接相連。因此，駐極體內(nèi)部使用了阻抗非常高的場效應(yīng)管進行阻抗匹配。大多數(shù)時鐘通過場輸出管通過電容器傳輸開關(guān)，一旦打開，您就能獲得與聲音相同的電壓。由于強大的FET硬件需要較少的工作量和靈活性來計算功率，因此R1與電容器和DC插孔組合在一起即可工作。聲音來自混凝土轉(zhuǎn)換成的是一個交流電壓信號，為了使其減小直流干擾，所以用C1將信號耦合到后級電路。產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，并通過輸出引腳OUT來輸出，接5V的電源電壓用VCC引腳，而GND引腳用來保持接地。相應(yīng)的電路圖如圖3-5和圖3-6所示：圖3-5聲音傳感器內(nèi)部原理圖圖3-6電路圖之聲音傳感器3.4設(shè)計之信號放大器模塊輸出的電信號，很微弱，在傳感器，產(chǎn)生的電難以去實現(xiàn)控制動作，所以要結(jié)合放大電路一起使用。聲音傳感器輸出電壓信號經(jīng)過此放大電路得到了放大，并且被A/D轉(zhuǎn)換芯片讀取進行轉(zhuǎn)換。放大電路原理圖如圖3-7所示。本實驗的放大器選擇具有雙運放、高性能NE5532。它的噪音顯示性能要比其他放大器好。前級是射隨放大器，后級是電壓放大器。電信號前幾電放大器輸入內(nèi)阻越高越好，輸出越低越好，射隨器就解決這問題。電源電壓設(shè)為5V，由于輸出端要與ADC0804連接，單片機的電壓不能超過5V。放大的倍數(shù)可以調(diào)節(jié)電阻的值。設(shè)定R1=50K、R2=5K。這兩個電阻可構(gòu)成電壓負反饋。圖3-7聲音傳感器級及大電路原理圖3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3.5.1ADC0804簡介及各引腳功能本次設(shè)計綜合考慮選取ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，此芯含有方便的CMOS以及TTL標(biāo)準(zhǔn)接口，可滿足于差分電壓的輸入，具有參考電壓的輸入端，含時鐘發(fā)生器，工作電壓在0V～5V比較符合此次設(shè)計需求。引腳名稱及作用如下圖3-8所示：1、引腳1：低電平工作，高電平時芯片不工作，從芯片中選擇信號；2、引腳2：如果外部數(shù)據(jù)控制，指示信號很弱，則ADC0804將所有數(shù)據(jù)，更改發(fā)送到DB端口；3、引腳3：外部寫數(shù)據(jù)控制信號，此信號的優(yōu)點是它可以啟動ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換；4、引腳5：轉(zhuǎn)換后的信號信號，可以稱為觸發(fā)微控制器，中斷信號。當(dāng)ADC0804完成A/D轉(zhuǎn)換時，此引腳產(chǎn)生一個弱脈沖；5、Vin（+）：輸入信號的電壓正極；6、Vin（—）：可連接電源地，輸入信號的電壓負極；7、AGND：模擬電源地線；8、Vref/2：參考電源的輸入端。圖3-8ADC0804引腳分布圖3.5.2ADC0804的工作原理ADC0804片選段CS連接在U3鎖存器Q7的輸出端，控制于鎖存器CS，這樣的原因是可以為單片機的主控芯片節(jié)省I/O口；該電容器用于在GND和CLR、CLKR之間產(chǎn)生RC振蕩電路，從而為ADC0804提供工作所需的脈沖，脈沖頻率為1/（01.1RC）。端子Wreck/2被兩個電阻分壓以獲得Vcc/2。它為2.5V。使用該電壓作為內(nèi)部A/D參考芯片RD和WR電抗器連接到P3.6和P3.7引腳微控制器。數(shù)字量輸出輸出端連單片機P1口。AGND、DGND同時接地，這也是為達到和穩(wěn)定性好以及精度高的目的。A/D轉(zhuǎn)換的電路圖如圖3-9所示：圖3-9A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.6液晶顯示模塊的設(shè)計顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)為LCD液晶顯示器功能，本設(shè)計通過LCD顯示噪音值及預(yù)設(shè)噪音值。由LCD驅(qū)動器和控制器構(gòu)成LCD1602?？刂破靼ㄗ址善鳎–GROM），自定義字符生成器（CGRAM）和存儲器實現(xiàn)（DDRAM）。是典型的液晶顯示控制器。5該端口用作讀/寫選擇器，無法從LCD讀取，數(shù)據(jù)，只能寫入命令，以顯示數(shù)據(jù)，因此端口選擇，必須為為作者狀態(tài)，地面回答。LCD6端口是一個開放信號端子。下圖為LCD與單片機電路引腳電路圖，如圖3-10所示：圖3-10LCD部分電路圖本章小結(jié)本章節(jié)通過列舉各個芯片的設(shè)計方案及其工作原理，進一步的研究其作用以及連接方法，并且舉例介紹主要引腳的作用和連接方式。

系統(tǒng)軟件部分設(shè)計4.1主程序流程的設(shè)計如圖4-1所示，即本次設(shè)計主程序流程圖，首先給單片機上電后，主程序因為單片機的控制而開始進行初始化設(shè)置，清除單片機中自帶的一些冗余信息后，并且會打開中斷，然后讀取聲音傳感器內(nèi)部信息，再判斷當(dāng)前讀取值的大小，將讀取的聲音值的大小信息傳入LCD1602進行顯示，然后單片機將會繼續(xù)讀聲音傳感器的內(nèi)部相關(guān)時間信息。開始開始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置聲音采集聲音采集A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換噪聲分貝值顯示噪聲分貝值顯示報警 是報警>60db？ >60db？否圖4-1主程序流程圖結(jié)束 否圖4-1主程序流程圖結(jié)束4.2數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計在數(shù)據(jù)處理模塊中，主要是對噪聲信號來進行采集，采集后進行信號的放大，采用ADC0804進行模數(shù)的轉(zhuǎn)換。采用軟件延時方法讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并按順序存入下位機中。具體轉(zhuǎn)換過程如下圖4-2所示，該模塊主要部分為A/D轉(zhuǎn)換子程序。開始開始CS片選CS片選發(fā)送時鐘信號發(fā)送時鐘信號選擇輸入形式選擇輸入形式讀出字節(jié)讀出字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)校驗字節(jié)數(shù)據(jù)校驗將值送入指定寄存器將值送入指定寄存器返回數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)圖4-2A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.3系統(tǒng)主函數(shù)的設(shè)計Voidmain()函數(shù)是程序的輸入函數(shù)，必須包含在整個程序中。在此功能開始時，通常需要初始化和重新定義某些設(shè)備變量，這些設(shè)備必須先進行初始化，然后才能正常使用，初始化之后，我們進入死循環(huán)。如果我們不進入死循環(huán)程序執(zhí)行一次，就會退出。如果我們加入周期程序，就會繼續(xù)執(zhí)行周期程序，以實現(xiàn)實時檢測和執(zhí)行的目標(biāo)。在設(shè)計主程序時，請務(wù)必注意，不建議在主函數(shù)中傳遞更多代碼。特定代碼通常用函數(shù)封裝，然后在主函數(shù)中調(diào)用，這樣也便于讀取更改。本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹的是硬件的流程設(shè)計圖以及數(shù)據(jù)處理，通過流程圖的形式呈現(xiàn)出了各個部分相互傳遞信息的方式，使整個電路更加清晰地展現(xiàn)出來，更加明確了各部分芯片的分工。整機電路原理及系統(tǒng)調(diào)試5.1整機電路原理隨著社會的發(fā)展，工業(yè)化水平也越來越高

,噪聲污染變得越來越嚴(yán)重。污染噪聲環(huán)境，成為主要的環(huán)境問題，通常會擾亂，中國城市的通平生活。據(jù)統(tǒng)計，每年道路交通污染，造成經(jīng)濟損失，約為216億，北京道路交通污染，造成的年經(jīng)濟損失，為15億或20億。據(jù)調(diào)查噪聲污染不滿程度在全國范圍內(nèi)逐年增加，甚至一直為各類環(huán)境污染投訴的首位。所以，為了給人們營造一個健康的居住環(huán)境，對噪聲的實時測試報警就顯得十分的重要。本設(shè)計將研究噪聲采集的實現(xiàn)方法。設(shè)計由單片機、麥克風(fēng)、放大電路AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、指示燈等模塊組成的電路，首先是麥克風(fēng)采集環(huán)境中的噪聲，經(jīng)過LM358構(gòu)成的信號放大電路，再由ADC0832把模擬信號轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號再通過STC89C51單片機讀取處理，呈現(xiàn)在LCD1602液晶上，并設(shè)置出報警值，當(dāng)檢測出來的噪