基于STM32噪音檢測器設(shè)計與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析................................................................................................................1

1.1設(shè)計背景及內(nèi)容................................................................................................1

1.2功能分析............................................................................................................1

2方案設(shè)計........................................................................................................................2

2.1液晶顯示屏的選擇方案.....................................................................................2

2.2單片機(jī)模塊的方案選擇.....................................................................................2

2.3聲音報警電路的選擇.........................................................................................2

2.4分貝傳感器的選擇.............................................................................................2

2.5系統(tǒng)框圖............................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設(shè)計................................................................................................................4

3.1STM32F103單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計...............................................................4

3.1.1STM32F103主要特性..............................................................................4

3.1.2STM32F103主要參數(shù)............................................................................4

3.2液晶顯示屏模塊電路設(shè)計.................................................................................5

3.3按鍵電路設(shè)計....................................................................................................6

3.4蜂鳴器報警電路設(shè)計.........................................................................................6

3.5分貝傳感器電路設(shè)計.........................................................................................7

4產(chǎn)品軟件設(shè)計................................................................................................................7

4.1單片機(jī)程序開發(fā)環(huán)境..........................................................................................8

4.2KeiluVision5軟件開發(fā)程序清單...............................................................8

4.3程序燒錄..........................................................................................................9

4.4主程序流程圖................................................................................................10

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試..........................................................................................................10

5.1電路組裝...........................................................................................................10

5.1.1手工焊接的基礎(chǔ)知識..............................................................................10

5.1.2手工焊接中的不良現(xiàn)象的分析、不良操作糾正................................10

5.1.3焊接步驟..................................................................................................11

III

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

5.2系統(tǒng)調(diào)試........................................................................................................11

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試...........................................................錯誤!未定義書簽。

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試........................................................................................12

5.3實物測試...........................................................................................................12

6產(chǎn)品使用說明..............................................................................................................13

參考資料.........................................................................................................................14

附錄1元器件清單.......................................................................................................15

附錄2電路原理圖.......................................................................................................15

附錄3PCB設(shè)計圖........................................................................................................15

附錄4作品實物照.......................................................................................................16

附錄5軟件程序代碼...................................................................................................17

IV

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

基于STM32噪音檢測器設(shè)計與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計背景及內(nèi)容

近期中國人大網(wǎng)進(jìn)行關(guān)于防治噪音污染法律草案的征集意見，許多群眾紛

紛各抒己見發(fā)表建議所以由此足以見得噪音對大多數(shù)人造成了困擾不僅僅影響

人們休息、學(xué)習(xí)，還尤其是對聲音敏感的人危害更加嚴(yán)重他們受到噪音的困擾

一度出現(xiàn)耳鳴的現(xiàn)象但是如今科技高速發(fā)展各種機(jī)械家電發(fā)出的聲音充斥著我

們的生活。

現(xiàn)如今噪音已經(jīng)儼然成為了一種污染，不僅使人煩躁，還對人體的身體有

很大的傷害，經(jīng)常在噪音的環(huán)境下工作和生活會使神經(jīng)系統(tǒng)衰弱。正常情況下，

小于80分貝的聲音是安全的，這個數(shù)值的聲音相當(dāng)于吸塵器的音量。大于85

分貝的聲音要引起注意了這個數(shù)值的聲音可以稱為噪音了，會對學(xué)習(xí)、休息、

工作產(chǎn)生影響。數(shù)值越高，音量越大，噪音危害越高，經(jīng)常在噪音的環(huán)境下會

對生理、心理產(chǎn)生影響

現(xiàn)在噪音檢測器廣泛用于生活檢測音量的大小從而提醒人們注意噪音防護(hù)

也注意不要制造噪音

（1）設(shè)計內(nèi)容：

1）系統(tǒng)方案的選擇；

2）硬件電路的組成及使用方法；

3）硬件、軟件調(diào)試。

（2）設(shè)計要求及預(yù)期成果：

1）顯示功能：采用顯示屏顯示，可以讀取當(dāng)前數(shù)值；

2）報警功能：當(dāng)感應(yīng)值超過設(shè)定值時，蜂鳴器報警；

1.2功能分析

（1）通過電壓數(shù)據(jù)換算，得出分貝的數(shù)值

（2）超過閥值，蜂鳴器報警，液晶顯示屏動態(tài)顯示數(shù)值。

1

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

2方案設(shè)計

2.1液晶顯示屏的選擇方案

方案一:

lCD602是一種顯示字符的液晶顯示器。功率小沒有很多輻射，顯示質(zhì)量高，

體積比較小，比傳統(tǒng)顯示器輕便，功耗小。

方案二:

傳統(tǒng)顯示器輻射比較大，散熱功能欠缺，體積較大，顯示效果沒有LCD好。

綜上所述，故選擇方案一。

2.2單片機(jī)模塊的方案選擇

方案一

STM32功能損耗低，成本比較低，性能較高在整合和集成方面有較大的優(yōu)勢，

符合方案設(shè)計

方案二

51單片機(jī)地址空間較小，運行速度較慢，容易燒壞，不符合方案設(shè)計。

綜上所述，故選擇方案一。

2.3聲音報警電路的選擇

方案一

無源蜂鳴器的特點就是對交流信號的電壓和頻率要求很高。不符合方案設(shè)

計

方案二

選擇DC5V電磁式有源蜂鳴器，他是蜂鳴器的一種。相比于其他蜂鳴器這個

操作更為方便，直接用一定的電源連接就可以驅(qū)動發(fā)聲，操作簡單。

綜上選擇方案二。

2.4分貝傳感器的選擇

分貝傳感器又被人們叫做聲音放大器。一個主要的環(huán)節(jié)是將聲音變化幅度

的變化經(jīng)過變換器轉(zhuǎn)換成為電參量的變化，是噪聲測量系統(tǒng)中必不可少的一個

環(huán)節(jié)。

2

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

根據(jù)膜片感受聲音壓力的情況不同，聲音壓力的不同膜片也有感受情況不

同，根據(jù)此特點傳聲器可分為：聲強(qiáng)式傳聲器，差壓式傳聲器，壓強(qiáng)和差壓組

合式傳聲器。在噪聲測量中常用的是壓強(qiáng)式傳聲器。

傳聲器按的膜片根據(jù)震動幅度大小不同將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能可分為：電容

式傳聲器，壓電式傳聲器，動圈式傳聲器

傳聲器按結(jié)構(gòu)各不相同，有動圈式、晶體式、鋁帶式、電容式、炭粒式、

立體聲話筒等多種，將膜片的振動機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。

傳聲器產(chǎn)生的電壓各有不同若按產(chǎn)生電壓的作用來分，可分為恒速式和恒

幅式兩類。對于輸出電壓來說恒定速度式傳聲器和其他運動元件的速度成正相

關(guān)。恒定幅度式傳聲器的輸出電壓和其他運動元件的位移幅度成正相關(guān)。常見

的有晶體傳聲器和電容傳聲器。

電容式的優(yōu)點是受沖擊性能好和受震蕩性比較好，頻率響應(yīng)很寬。缺點：

不能自身供電

晶體式傳聲器作為我們現(xiàn)在日常通信設(shè)備中所用到的傳聲器它有很大優(yōu)點

結(jié)構(gòu)的不同分為有膜片式和電池式。膜片式傳聲器物美價廉、輸出電壓高，使

用方便，性價比高

2.5系統(tǒng)框圖

本設(shè)計由STM32F103+液晶顯示屏+蜂鳴器+分貝采集頭+按鍵+電源電路+復(fù)位

模組組成

電源模組

LCD1602液晶顯示屏模組

按鍵摸組

復(fù)位模組STM32F103C8T6核心板模組DC5V電磁式有源蜂鳴器

時鐘模組分貝采集頭模組

圖1系統(tǒng)框圖

3

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

3產(chǎn)品硬件設(shè)計

3.1STM32F103單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計

STM32F103：在STM32系列屬于32位ARM微控制器,他們內(nèi)核為

Cortex-M3是專為嵌入式應(yīng)用而發(fā)明的的，相對來說嵌入式要求耗能較低所以才

有性能高的產(chǎn)品，為了滿足不同產(chǎn)品的需求我們可通過選擇不同產(chǎn)品從而優(yōu)化

相應(yīng)的功能、通過改變存儲器大小和引腳的多少來改變功能實現(xiàn)用途最大化。

3.1.1STM32F103主要特性

STM32F103增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM?Cortex?-M332位的內(nèi)核，里面配

置高速存儲器所以它的工作頻率高達(dá)70HZ;閃存可高達(dá)128k字節(jié)另外還有20k

字節(jié)的SRAM，2個12位的ADC、3個通用16位定時器和1個PWM定時器。

要耗能低就要省電模式，此類模式要求產(chǎn)品供電電壓為2到3.6v。溫度差

為-40°C至+85°C和溫度可上升到到+105°面對此要求此中等容量增強(qiáng)型系列

產(chǎn)品就很符合要求。這種增強(qiáng)型系列產(chǎn)品提供多種封裝不同的封裝形式在外觀

上和設(shè)備零件配置上各有不同，六種不同形式的封裝使得可以滿足各種個性化

需求

STM32F103產(chǎn)品之所以能夠使應(yīng)各種用途滿足個性化應(yīng)用需求是因為它具

備高性能的配置。

3.1.2STM32F103主要參數(shù)

內(nèi)核：ARM32位的Cortex-M3。

存儲器：從16K到512K字節(jié)的閃存程序存儲器。

電源管理：2.0-3.6V供電和I/O引腳；

低功耗：三種模式

模數(shù)轉(zhuǎn)換器：2個12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1us轉(zhuǎn)換時間（轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V）。

DMA：2個DMA控制器，共12個DMA通道：DMA1有7個通道，DMA2有5個通道，

幾乎所有的端口均可容忍5V信號。

調(diào)試模式：串行單線調(diào)試（SWD)和JTAG接口。

計算單元：CRC計算單元。

封裝：ECOPACK封裝。

單片機(jī)引腳圖如圖所示：

4

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖2STM32F單片機(jī)引腳圖

3.2液晶顯示屏模塊電路設(shè)計

一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD,這是字符型液晶顯示模

塊的定義，它分為帶背光和不帶背光

（1）LCD1602主要技術(shù)參數(shù)

顯示字符容量:16×2個字符。

芯片的工作電壓:4.5—5.5V。

工作的電流:2.0mA(5.0V)。

最佳工作的電壓為:5.0V。

顯示字符的尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。

（2）LCD1602液晶顯示屏實物如圖所示

圖3顯示屏實物圖

（3）LCD1602液晶顯示屏電路原理圖

5

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖4LCD1602液晶顯示屏電路原理圖

3.3按鍵電路設(shè)計

在STM32系統(tǒng)中，復(fù)原按鍵有唯一的復(fù)位功能以及有專門的復(fù)位電路，可

以用按鍵開關(guān)狀態(tài)來實現(xiàn)控制的功能。按下所設(shè)置的功能鍵時，系統(tǒng)即將完成

該功能按鍵所設(shè)定的特定功能，按減鍵閥值減，按加鍵閥值加。

圖5按鍵電路原理圖

3.4蜂鳴器報警電路設(shè)計

有源蜂鳴器通電就會叫，但是有連續(xù)間斷的區(qū)別，它是一種一體化結(jié)構(gòu)的

電子訊響器，采用直流電壓供電能通過輸出的電平自動判斷是否報警。它的電

路原理圖如圖所示：

6

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖6蜂鳴器報警電路原理圖

3.5分貝傳感器電路設(shè)計

該傳感器是由兩部分組成的，它里面放置的是一個對聲量分貝大小敏感的

電容式駐極體話筒。它通過聲音大小變化不同使得駐極體薄膜振動變化不同導(dǎo)

致電容的變化從而實現(xiàn)聲電的轉(zhuǎn)換,電容變化產(chǎn)生的微小電壓轉(zhuǎn)化成被數(shù)據(jù)采

集器轉(zhuǎn)化成更容易接受的電壓，最后傳送至計算機(jī)

圖7分貝傳感器電路原理圖

4產(chǎn)品軟件設(shè)計

一個完整的控制系統(tǒng)部分由各個元器件線路組成的即硬件系統(tǒng)的和程序編

寫燒錄即軟件系統(tǒng)組成，它們相互依存，兩者密切地交織在一起，前一部分主

要說明了了系統(tǒng)的硬件電路的選擇和設(shè)計方案，后一部分則闡述軟件系統(tǒng)部分

就是燒寫到單片機(jī)內(nèi)部的程序。

7

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

4.1單片機(jī)程序開發(fā)環(huán)境

針對這一設(shè)計這次選擇的程序軟件是keil5，Keil5提供了一個功能強(qiáng)大的

仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這

些C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理部分組合在一起。keil5比keil4功能更

為強(qiáng)大，會補(bǔ)充很多元件，仿真功能會強(qiáng)大了。它是STC公司推出集編譯、連接

和調(diào)試為一體的集成環(huán)境?？梢詼p少開發(fā)時間，從而減少很多人力物力成本。

增加了很多新的功能。更加增強(qiáng)了對內(nèi)核微控制器的開發(fā)支持。

圖8KeiluVision5開發(fā)界面圖

4.2KeiluVision5軟件開發(fā)程序清單

具體開發(fā)流程如圖所示。

8

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖9KeiluVision5軟件開發(fā)流程圖

4.3程序燒錄

在KeiluVision5軟件中完成程序的編寫后找到OptionsforTarget，點擊

Debuy，點擊setting，點擊Utilities后開始下載

圖10燒錄軟件對話框

9

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

4.4主程序流程圖

這次設(shè)計決定選擇KeiluVision5軟件編寫調(diào)試程序。

開始

初始化

初始化完成按鍵設(shè)置閥值

開啟分貝的檢測

按減鍵

按鍵判斷

閥值減

小于20

設(shè)定閥值為20

蜂鳴器不報警按加鍵

閥值加

超過20

蜂鳴器報警

圖11系統(tǒng)運行流程圖

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試

5.1電路組裝

5.1.1手工焊接的基礎(chǔ)知識

本次焊接選擇恒溫焊鐵，焊鐵過程中需要注意焊鐵過程的安全，錫絲接觸

到高溫的電烙鐵頭后會從固態(tài)變成液態(tài)，要注意液態(tài)錫高溫以及電烙鐵頭高溫

避免燙傷。

5.1.2手工焊接中的不良現(xiàn)象的分析、不良操作糾正

焊接手法不熟練容易導(dǎo)致焊接短路、起皮、少錫、多錫、焊接不美觀等一

系列問題。引起短路的主要原因是不是一條線路上的兩個的錫焊接到一起去了，

沒有發(fā)現(xiàn)并繼續(xù)操作會造成元器件的損壞。少錫表現(xiàn)為焊盤上的錫不飽滿，焊

盤上的焊點有空缺。多錫則相反多錫，焊錫量太多，超過焊點之外，類似于與

一個很圓潤的小水滴狀不僅影響焊點外觀，可能還存在外觀上看起來很圓潤飽

滿其實里面沒有錫空洞的質(zhì)量隱患。導(dǎo)致這些不良現(xiàn)象形成的原因主要加熱時

10

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

間問題加熱時間不足錫絲不能充分受熱均勻形成固液共存狀態(tài)造成焊點虛焊加

熱時間長會造成元器件損壞，以及焊點不美觀發(fā)黃、出現(xiàn)粗糙、暗淡、有顆粒

感、其次會破壞印制板上銅箔的粘合層，導(dǎo)致銅箔焊盤的剝落

5.1.3焊接步驟

第一步焊接前確認(rèn)電路鐵是否完好是不是在正常被使用的溫度范圍內(nèi)。選

擇合適的烙鐵頭和便于和焊點接觸的位置才會得到飽滿的焊點。保持桌面無雜

物干凈整潔后準(zhǔn)備操作一般我們是左手拿焊錫，右手握烙鐵，要烙鐵頭保持光

澤確保上面沒有黑色的固體氧化物，第二步加熱焊件焊鐵加熱時間不用很長，

將烙鐵頭放在與需要焊接的元器件與錫絲的連接處，要注意的是錫絲要同時接

觸焊盤和元器件觸碰。第三步：在焊鐵達(dá)到合適溫度時將焊錫絲從烙鐵對面接

觸焊件一般焊鐵達(dá)到合適溫度只需要兩秒。第四步：焊錫受到高溫會熔化當(dāng)焊

錫熔化差不多的時候就可以移開焊錫，把焊錫從上方移開注意不要接觸到其他

器件。第五步：關(guān)閉焊烙鐵電源仔細(xì)端詳焊接點是不是圓潤飽滿、明亮、牢固，

有沒有與其它管腳或焊點相連在一起了。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

完成后上電調(diào)試前，觀察焊點與焊點之間是否相連會造成短路的現(xiàn)象，用

萬用表檢測是否有短路等問題。

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試

軟件調(diào)試步驟如下：首先打開Keil軟件，打開一個工程，點擊編譯圖標(biāo)，

編譯軟件

11

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖13程序編譯

若程序編譯無錯誤后點擊下載圖標(biāo)軟件程序下載完成，開始仿真

圖14程序下載

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試

硬件調(diào)試，要運用萬用表進(jìn)行整體調(diào)試，主要檢查每一個器件是不是都正

常工作，是否出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，輕輕摸動元器件觀察元器件焊點是否緊固。觀

察元器件是否有異常我們還需要通過通電進(jìn)行檢查如果出現(xiàn)發(fā)燙、冒煙說明元

器件損壞。最后通過對實驗后產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理看是否符合我們的

設(shè)計要求，如若達(dá)不到我們預(yù)期的要求則要仔細(xì)檢查通過對元器件參數(shù)的調(diào)整

來達(dá)到我們的要求。如還是達(dá)不到要求，那就說明部分電路出現(xiàn)問題用過萬用

表找到有問題的電路進(jìn)行修改。

5.3實物測試

經(jīng)過測試，系統(tǒng)測試正常，如下圖所示。

12

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

圖15系統(tǒng)測試圖

6產(chǎn)品使用說明

（1）使用前檢查線路是否連接好，用5v的USB電腦電源線供電因為電腦

電源更為干凈。

（2）通電后，電子顯示屏上動態(tài)顯示數(shù)據(jù)，閥值可以通過按鍵來調(diào)節(jié)，

超過閥值蜂鳴器報警。

（3）完成測試后按下開關(guān)，關(guān)閉電源，整理好器件。

13

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

參考資料

[1]趙小蘭,胡征,王培坤,林曉歡,莊衍豎,黃維沛.多功能自行車碼表設(shè)計[J].電子測

試,2013,(20):1-2.

[2]鄭人杰.計算機(jī)軟件測試技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,1992.

[3]胡漢才.單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社,2002.

[4]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù).北京：高等教育出版社.2009.30～46.

[5]馬建國.電子系統(tǒng)設(shè)計.北京：高等教育出版社，2004.1.

14

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

附錄1元器件清單

附錄2電路原理圖

附錄3PCB設(shè)計圖

15

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

附錄4作品實物照

16

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

附錄5軟件程序代碼

//#include"led.h"

#include"delay.h"

#include"sys.h"

#include"usart.h"

//#include"lcd.h"

#include"adc.h"

#include"lcd1602.h"

#include<stdio.h>

u16adcx;

floattemp;

floatfazhi=60;

chardis0[10];//液晶數(shù)組顯示暫存

charfazhi1[10];//液晶數(shù)組顯示暫存

voidyinjiao()

{

//76按鍵5蜂鳴器

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB,

ENABLE);//使能A端口時鐘

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化

//GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_6;//76是按

鍵

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;/*配置按鍵的引腳為上

拉*/

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_15);

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

}

17

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

//按鍵PA67蜂鳴器PA5分貝PA1

intmain(void)

{

delay_init();//延時函數(shù)初始化

//uart_init(9600);//串口初始化為9600

//LED_Init();//初始化與LED連接的硬件接口

//LCD_Init();

Adc_Init();//ADC初始化

Lcd_GPIO_init();//初始化lcd引腳

Lcd_Init();//初始化lcd屏幕

yinjiao();

//POINT_COLOR=RED;//設(shè)置字體為紅色

//LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"MiniSTM32");

//LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"ADCTEST");

//LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");

//LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2014/3/9");

//顯示提示信息

//POINT_COLOR=BLUE;//設(shè)置字體為藍(lán)色

//LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"ADC_CH1_VAL:");

//LCD_Sho