環(huán)境噪聲監(jiān)測器(軟件部分)本科畢業(yè)設(shè)計

1、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 系（院） xxxxxxxxxxxxxxx 專業(yè)題 目 環(huán)境噪聲監(jiān)測器（軟件部分） 學(xué) 生 姓 名 xxxxx 班 級 xxxxxxx 學(xué) 號 xxxxxxxx 指 導(dǎo) 教 師 xxxxx 日 期 2013 年 04 月 15 日南 昌 工 程 學(xué) 院 教 務(wù) 處 訂 制環(huán)境噪聲檢測器（軟件部分）the environmental noise detector (software)總計 畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 頁 表 格 3 個插 圖 14 幅摘 要本文詳細介紹了噪聲監(jiān)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、v/f

2、轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)的設(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v/ f 變換輸入到單片機進行處理，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，精確度高，可用于實際進行噪聲的實時監(jiān)測等特點。關(guān)鍵詞：傳聲器；運算放大器；v/f轉(zhuǎn)換器；單片機；ledabstractin the paper, the measurement principle and the system constitution are introduced in detail, including: the noise signal converting syst

3、em, signal magnifying system, v/f converting system, data collection and indication system. this paper introduces the ways to convert the real-time monitoring of the noise into acoustic frequency electrical signal by using microphone, operational amplifier and v/ f converter, which will act as singl

4、e chip micoyos input signal. then the scm will change it into a noise db value, which will be displayed on led. this system is simple 0and has high precision, so it is always used in monitoring the urban noise real-time.key words：microphone;operational amplifier; v/ f converter；single chip micoyo; l

5、ed目 錄摘 要iabstractii目 錄iii第一章 緒論11.1 噪音測量儀的選題背景11.2 噪音11.3 噪聲的分類21.4 噪聲的危害31.4.1 噪聲對聽力的損傷31.4.2 噪聲對健康的影響41.4.3 噪聲對正常生活和工作的干擾41.4.4 特強噪聲能損害儀器設(shè)備和建筑物51.5 噪聲的評價51.5.1 響度級和響度51.5.2 聲級6第二章 功能概述和總體方案設(shè)計82.1 功能概述82.1.1 噪聲測量原理82.2 系統(tǒng)設(shè)計方案82.2.1 噪聲監(jiān)測系統(tǒng)任務(wù)分析8第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計分析93.1 基于單片機環(huán)境噪音測量基本構(gòu)成及原理93.2 系統(tǒng)硬件總電路組成10第四章

6、 軟件設(shè)計114.1 頻率與聲壓級檢測算法114.2 程序流程圖114.3 設(shè)計程序如下124.4 噪聲監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計方案174.5 系統(tǒng)內(nèi)部ram的分配184.6 中斷服務(wù)程序的設(shè)計184.6.1 t0中斷子程序的設(shè)計194.6.2 t1中斷子程序的設(shè)計204.7 查表子程序224.8 顯示子程序234.9 指示范圍子程序24第五章 調(diào)試255.1 調(diào)試設(shè)備255.2 調(diào)試步驟255.3 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題26結(jié) 論27參考文獻28致 謝29附錄 噪聲監(jiān)測儀硬件系統(tǒng)原理圖30第一章 緒論1.1 噪音測量儀的選題背景噪聲即噪音，是一類引起人煩躁、或音量過強而危害人體健康的聲音。 噪聲通常

7、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，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，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

8、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)成的低成本、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(xué)校等需要對環(huán)境噪聲進行測量和控制的場合。1.2 噪音噪聲是一種聲音，聲音是由物體的機械振動而產(chǎn)生的。振動的物體稱為聲源，它可以是固體、氣體或液體。聲音可以通過介質(zhì)（空氣、固體或液體）進行傳播，形成聲波當(dāng)聲波到達人耳，人們就聽到聲音，聲波在傳播過程中可能會產(chǎn)生反射、繞射、折射和干涉。聲音有強弱之分，并用聲壓p來表

9、示其大小，單位是pa (帕)，1 pa=1n/m2（牛頓/米2），一個大氣壓等于1.013 105 pa.。聲壓可以用峰值、平均值和有效值表示。聲壓的有效值是瞬時聲壓平方在一段時間平均數(shù)的平方根，又稱均方根值（rms），它直接與聲波的能量有關(guān)，所以用得最多，以下除非另外說明，所論聲壓均指有效值。由于聲壓變化的范圍很大，例如人耳剛能聽到的最小聲壓為210-5 pa，而噴氣式飛機附近的聲壓可達數(shù)百帕，兩者相差數(shù)百萬倍；同時考慮人耳對聲音強弱反應(yīng)的（對數(shù)）特性，用對數(shù)方法將聲壓分為百十個級，稱為聲壓級。聲壓級的定義是：聲壓與參考聲壓之比的常用對數(shù)乘以20，單位是db（分貝），即：lp = 20lg

10、p/ po 式中：p為聲壓（pa.），p0=210-5pa是參考聲壓，它是人耳剛剛可以聽到聲音的聲壓。聲波振動的快慢用頻率f來表示，單位是hz（赫），它表示物體在1秒內(nèi)振動的次數(shù)。頻率的倒數(shù)為振動周期t，單位是s（秒）。人類只能聽到20hz20000hz的聲音，低于20hz的聲音為次聲，高于20000hz的聲音為超聲。聲波的幅值隨時間的變化圖稱為聲波的波形。如果波形是正弦波，則稱為純音，純音的聲波可以用下述函數(shù)描述：p=psin（t+）式中：p-幅值；-角頻率，=2f，f-頻率；-初始相位。如1000hz聲音就是指頻率為1000hz的純音。如果波形是不規(guī)則的，或隨機的，則稱為噪聲。如果噪聲的幅

11、值對時間的分布滿足正態(tài)（高斯）分布曲線，則稱為“無規(guī)噪聲”。1.3 噪聲的分類 按照聲源的不同，噪聲可以分為機械噪聲、空氣動力性噪聲和電磁性噪聲。機械噪聲主要是由于固體振動而產(chǎn)生的，在機械運轉(zhuǎn)中，由于機械撞擊、磨擦、交變的機械應(yīng)力以及運轉(zhuǎn)中因動力不平均等原因，使機械的金屬板、齒輪、軸承等發(fā)生振動，從而輻射機械噪聲，如機床、織布機、球磨機等產(chǎn)生的噪聲。當(dāng)氣體與氣體、氣體與其它物體（固體或液體）之間做高速相對運動時，由于粘滯作用引起了氣體擾動，就產(chǎn)生空氣動力性噪聲，如各類風(fēng)機進排氣噪聲、噴氣式飛機的轟聲、內(nèi)燃機排氣、儲氣罐排氣所產(chǎn)生的噪聲爆炸引起周圍空氣急速膨脹亦是一種空氣動力性噪聲。電磁性噪聲是

12、由于磁場脈動、磁致伸縮引起電磁部件振動而發(fā)生的噪聲，如變壓器產(chǎn)生的噪聲。按照噪聲的時間變化特性，可分為四種情況：噪聲的強度隨時間變化不顯著，稱為穩(wěn)定噪聲（見圖1.1a），如電機織布機的噪聲。噪聲的強度隨時間有規(guī)律地起伏，周期性地時大時小的出現(xiàn)，稱為周期性變化噪聲（見圖1.1b），如蒸汽機車的噪聲。噪聲隨時間起伏變化無一定的規(guī)律，稱為無規(guī)噪聲（圖1.1c），圖1.1噪聲隨時間變化圖如街道交通噪聲。如果噪聲突然爆發(fā)又很快消失，持續(xù)時間不超過1s，并且兩個連續(xù)爆發(fā)聲之間間隔大于1s，則稱為脈沖聲（圖1.1d），如沖床噪聲、槍炮噪聲等。城市環(huán)境噪聲在噪聲研究中占有很重要的地位，它主要來源于交通噪聲、工

13、業(yè)噪聲、建筑施工噪聲和社會生活噪聲。由于城市中機動車輛的日益增多和超聲速飛機的大量使用，運輸工具（如汽車、拖拉機、火車、飛機等）產(chǎn)生的噪聲成了城市環(huán)境噪聲的主要污染源之一。工業(yè)噪不僅直接對生產(chǎn)工人帶來危害，而且影響附近居民。工業(yè)噪聲中，紡織廠的噪聲90106db，機械工業(yè)在80120db，大型球磨機、大型鼓風(fēng)機在130db以上。工業(yè)噪聲是造成噪聲性的主要原因。建筑施工噪聲是由于建筑工地使用各種打樁機、攪拌機、切割機等施工機械引起的噪聲。社會活動和家庭生活噪聲也是普遍存在的，例如為了宣傳活動而過量地使用高音喇叭，就會產(chǎn)生令人煩惱的噪聲。在社會生活中，不當(dāng)?shù)厥褂檬找魴C、錄音機、電視機，在很多情況下

14、也會成為一種對鄰居干擾的噪聲源。電風(fēng)扇、電冰箱、洗衣機等家用電器，如設(shè)計制造不合理，或使用不當(dāng)亦會成為噪聲源。1.4 噪聲的危害1.4.1 噪聲對聽力的損傷短時間處于高噪聲環(huán)境中，雙耳難受、頭痛、不舒服，過一段時間適應(yīng)了，但這以后，雙耳嗡鳴，一般令聽力損失15db。休息幾小時后，聽力會逐漸恢復(fù)，這叫暫時性聽力損傷（聽閾偏移、聽覺疲勞），聽覺器官未受到器質(zhì)性損害。如果長期在高噪聲環(huán)境下工作，日積月累，內(nèi)耳器官會發(fā)生器質(zhì)性病變，聽覺疲勞不能恢復(fù)，成為永久性聽閾偏移，這就是噪聲性耳聾。如何確定為耳聾？iso規(guī)定在500、1000、2000hz三個倍頻程內(nèi)聽閾提高的平均值在25db以上時，即認為聽力受

15、到損傷，又叫輕度噪聲性耳聾。噪聲性耳聾與噪聲強度、頻率以及作用時間的長短有關(guān)。強度越大，頻率越高，作用時間越長，噪聲性耳聾發(fā)病率就越高。工人在85db（a）環(huán)境下工作15年，發(fā)病率為5%。90db為14%。105db則達50%以上。如達到120db，即使短時間也會造成永久性聽力損傷。當(dāng)達到140db時，聽覺器官會發(fā)生急性創(chuàng)傷，致使鼓膜破裂出血，雙耳突然失聽，這是一次性使人耳聾的惡性噪聲性耳聾。噪聲性耳聾分兩種情況：一是機械傳導(dǎo)性耳聾，由外耳道阻塞、耳鼓或聽覺系統(tǒng)損壞或功能降低引起。二是神經(jīng)感覺性耳聾，由耳蝸中聽覺神經(jīng)功能衰退引起，也可由傳導(dǎo)神經(jīng)和大腦聽覺中樞功能的降低引起。噪聲性耳聾兩個特征：

16、一是有一個持續(xù)積累的過程，一開始感覺不明顯，容易被忽視；二是不能治愈。1.4.2 噪聲對健康的影響1作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起頭痛、腦脹、耳鳴、失眠、全身無力、為神經(jīng)官能癥。2引起消化不良，食欲不振、惡心嘔吐、導(dǎo)致腸胃病和潰瘍病。3引起心跳加快，心律不齊，血壓升高，動脈硬化，冠心病。4視覺器官：眼睛、視力減退、眼花、使勞動生產(chǎn)率下降。5內(nèi)分泌功能影響，胎兒正常發(fā)育的影響，及胎兒聽覺器官影響。機場噪聲無論大小對兒童健康都有不良影響，引起兒童的血壓升高和緊張荷爾蒙凝聚度顯著上升。1.4.3 噪聲對正常生活和工作的干擾1影響睡眠。40db（a）連續(xù)噪聲就會讓10%的人睡眠受到影響，70db（a）影

17、響50%。突發(fā)噪聲40db（a），可使10%的人驚醒，60db可使70%的人驚醒。我國大城市的交通噪聲（7085db）、火車噪聲（75db）、飛機噪聲（95120db）、工廠噪聲（6070db）、建筑施工噪聲（8090db），均會影響居民的睡眠。2影響交談和通訊。通常談話聲不大于70db，大聲可達85db，當(dāng)噪聲級與談話聲級相接近時，正常交談會受到干擾。噪聲級比談話聲級高10db以上時，談話聲安全被掩蔽。一般65db噪聲就會干擾普通談話。如果噪聲級超過90db，大喊大叫也聽不清。3影響工作。分散人的注意力，使人容易疲勞，反應(yīng)遲鈍，影響工作效率，增高工作差錯率。工作時受噪聲干擾，使人們提高嗓門，

18、增加勞累。1.4.4 特強噪聲能損害儀器設(shè)備和建筑物噪聲引起儀器設(shè)備振動，高噪聲超過135db時，會使電子儀器發(fā)生故障；超過150db時，元器件可能損壞。在特強噪聲作用下，會使材料或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞而斷裂聲疲勞現(xiàn)象。1.5 噪聲的評價1.5.1 響度級和響度聲壓和聲強都是客觀物理量，聲壓越高，聲音越強；聲壓越低，聲音越弱，但是它們不能完全反映人耳對聲音的感覺特性。人耳對聲音的感覺，不僅和聲壓有關(guān)，也和頻率有關(guān)。一般對高頻聲音感覺靈敏，對低頻聲音感覺遲鈍，聲壓級相同而頻率不同的聲音聽起來可能不一樣響。為了既考慮到聲音的物理量效應(yīng)，又考慮到聲音對人耳聽覺的生理效應(yīng)，把聲音的強度和頻率用一個量統(tǒng)一起來，

19、人們仿照聲壓級引出了一個響度級的概念。使用等響實驗方法，可以得到一族不同頻率、不同聲壓級的等響度曲線。實驗時用1000hz的某一強度（例如40db）的聲音為基準，用人耳試聽的辦法與其它頻率（例如100hz）聲音進行比較，調(diào)節(jié)此聲音的聲壓級，使它與1000hz聲音聽起來響度相同，記下此頻率的聲壓級（例如50db）。再用其它頻率試驗并記下它們與1000hz聲音響度相等的聲壓級，將這些數(shù)據(jù)畫在坐標上，就得到一條與1000hz、40db聲壓級等響的曲線。這條曲線用1000hz時的聲壓級數(shù)值來表示它們的響度級值，單位為方，這里就是40方。同樣以1000hz其它聲壓級的聲音為基準，進行不同頻率的響度比較，

20、可以得出其它的等響度曲線。經(jīng)過大量試驗得到的并由國際標準化組織（iso）推薦為標準的等響度曲線圖：圖1.2 等響度曲線圖從圖中可以看出：（1）當(dāng)響度級比較低時，低頻段等響度曲線彎曲較大，也就是不同頻率的響度級（方值）與聲壓級（db值）相關(guān)很大，例如同樣40方響度級，對1000hz聲音來說聲壓級是40db，對100hz聲音是50db，對40hz聲音是70db，對20hz聲音是90db。（2）當(dāng)響度級高于100方時，等響度曲線變得比較平坦，也就是聲音的響度級主要決定于聲壓級，與頻率關(guān)系不大。（3）人耳對高頻聲音，特別是30004000hz的聲音最敏感，而對低頻聲音則頻率越低越不敏感。響度級雖然定量

21、地確定了響度感覺與頻率和聲壓級的關(guān)系，但是卻未能確定這個聲音比那個聲音響多少。頻率20hz40hz100hz1khz4k10k15k聲壓級90 db70 db50 db40 db38 db49 db45 db1.5.2 聲級聲壓級只反應(yīng)聲音強度對人響度感覺的影響，不能反映聲音頻率對響度感覺的影響。響度級和響度解決了這個問題，但是用它們來反映人們對聲音的主觀感覺過于復(fù)雜，于是又提出了計權(quán)聲壓級的概念。計權(quán)聲壓級就是用一定頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)測量得到的聲壓級，計權(quán)聲壓級簡稱聲級。在聲學(xué)測量儀器中，通常根據(jù)等響度曲線，設(shè)置一定的頻率計權(quán)電網(wǎng)絡(luò)，使接收的聲音按不同程度進行頻率濾波，以模擬人耳的響度感覺特性。當(dāng)

22、然我們不可能做無窮多個電網(wǎng)絡(luò)來模擬無窮多根等響度曲線，一般設(shè)置a，b和c三種計權(quán)網(wǎng)絡(luò)，其中a計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對40方純音的響度，當(dāng)信號通過時，其低、中頻段（1000hz以下）有較大的衰減。b計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對70方純音的響度，它對信號的低頻段有一定衰減。而c計權(quán)網(wǎng)絡(luò)是模擬人耳對100方純音的響度，在整個頻率范圍內(nèi)有近乎平直的響應(yīng)。利用具有一定頻率計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和時間計權(quán)的聲學(xué)測量儀器對聲音進行聲壓級測量，所得到的讀數(shù)稱計權(quán)聲壓，簡稱聲級，單位為db。第二章 功能概述和總體方案設(shè)計2.1 功能概述1、能測量固定聲源的分貝值，測量范圍達到4070db。2、分辨率：0.5db。3、頻率范圍：30080

23、00hz 。4、具有顯示噪聲分貝值的功能 。2.1.1 噪聲測量原理外部聲音信號傳播到傳聲器,并通過運算放大器將輸入的微弱音頻信號轉(zhuǎn)換為一信號電平(電壓信號) ,此電壓信號則由v /f轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的具有一定頻率的脈沖信號,以便單片機接收。單片機根據(jù)輸入的脈沖信號進行處理,并經(jīng)量綱轉(zhuǎn)換出所對應(yīng)的db值,最后在單片機控制下由led實時顯示出來。2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案2.2.1 噪聲監(jiān)測系統(tǒng)任務(wù)分析本設(shè)計的任務(wù)是要完成基于單片機的環(huán)境噪聲監(jiān)測儀的設(shè)計系統(tǒng)，它的主要是設(shè)計以單片機為核心、采用v/f轉(zhuǎn)換技術(shù)的便攜式環(huán)境噪聲測量儀，實現(xiàn)環(huán)境噪聲的實時測量和led數(shù)字顯示，給出噪聲水平的大致指示。基于本次

24、任務(wù)，該設(shè)計方案由硬件和軟件兩部分組成。噪聲測量儀的硬件電路系統(tǒng)，包括噪聲信號的轉(zhuǎn)換、放大、交直流轉(zhuǎn)換與電壓、頻率轉(zhuǎn)換電路以及單片機系統(tǒng)的硬件電路、led顯示電路等。軟件部分主要是用單片機語言編程，實現(xiàn)對信號的采集、轉(zhuǎn)換及顯示。在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先進行硬件電路的計，再進行軟件編程，進行模塊化設(shè)計，并對各模塊進行調(diào)試，最后進行軟硬件聯(lián)合調(diào)試和故障的排除。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計分析3.1 基于單片機環(huán)境噪音測量基本構(gòu)成及原理按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定控制系統(tǒng)包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。其中硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3.1所示。環(huán)境噪聲經(jīng)高靈敏度、無指向性駐極體傳聲器轉(zhuǎn)換成電信號。放大電路

25、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)閠tl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交直流轉(zhuǎn)換v/f轉(zhuǎn)換電路單片機led顯示圖3.1硬件結(jié)構(gòu)框圖傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，是噪聲測量系統(tǒng)中的一個主要環(huán)節(jié)。根據(jù)膜片感受聲壓的情況不同，傳聲器可分為三類：壓強式傳聲器，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壓差的大小；壓強和壓差組合式傳聲器。在噪聲測量中常用的壓強式傳聲器。功率放大器的作

26、用相當(dāng)于揚聲器的音量調(diào)節(jié)器。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，使其信號的功率達到設(shè)計要求。此方案中的v/f轉(zhuǎn)換電路主要是由lm331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。lm331使用了新型溫度補償能隙基準電路，在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)和4伏電源電壓下都有較高精度。lm331可得到只有價格高的v/f轉(zhuǎn)換器才有的高水平精度溫度。由lm331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，輸出的頻率信號變成ttl電平送給單片機的p3.4引腳，作為t0的計數(shù)脈沖。該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出頻率范圍在10100khz以上，優(yōu)于普通8位并行a/d轉(zhuǎn)換器，有利于提高系統(tǒng)的測量范圍。89c52單片機是本

27、設(shè)計的核心部分。lm331直接與單片機定時/計數(shù)器連接，這種方式簡單。led顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，常用的led顯示器為8段，每一段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。led顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。此設(shè)計中用的是動態(tài)顯示方式。3.2 系統(tǒng)硬件總電路組成實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用89c52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機最小系統(tǒng)，顯示模塊。此系統(tǒng)硬件電路主要由七個部分組成：傳聲器、音頻放大器、交直流轉(zhuǎn)換、v/f轉(zhuǎn)換電路、單片機采集處理和led顯示電路。噪聲源系統(tǒng)（揚聲器

28、）發(fā)射非單一頻率的寬頻噪聲音頻信號；由傳聲器等構(gòu)成的接收系統(tǒng)接受該噪聲音頻信號并進行轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過由單片機等構(gòu)成的處理系統(tǒng)進行調(diào)理，最后輸入到計算機中，進行數(shù)據(jù)分析和處理。第四章 軟件設(shè)計4.1 頻率與聲壓級檢測算法由于在電路中已經(jīng)檢出頻率信號，只要經(jīng)cpu換算即可得到頻率的大小，計算公式如下： f=n/t 電路中的基準電壓v0=5uv相當(dāng)與0db(已經(jīng)校準)，在此基礎(chǔ)上，進行換算與校準即可得到相應(yīng)的db數(shù)，計算公式如下： lp=20lg(v/v0) 4.2 程序流程圖開始定時、計數(shù)初始化開始測量（ff）start=1?ff=(tmpo/count)(ans= 1100 - f * 1

29、0ans=533- f / 3ans=503-11 * f / 40ans = 380 + f /50ans = 450 - f / 20ans = 215 + f / 35顯示結(jié)束 圖4.1程序流程圖中斷開始定時器重新賦值（th01）&(tl0100)count+start=1中斷停止count+中斷返回 圖4.2中斷流程圖4.3 設(shè)計程序如下#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longcode tab=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,

30、0x82,0xf8,/段碼0x80,0x90,0xff;void display(ulong cp);code wei=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/位碼ulong tmp,ff;uint count;bit start;ulong count_f(ulong f);/*函數(shù)名：init()參數(shù)：無返回值：無功能：初始化定時/計數(shù)器0為計數(shù)模式1，定時/計數(shù)器1為定時器 模式1。定時時間為50ms，開啟定時器中斷1，并啟動定時 器1，開啟總中斷。*/void init(void)tmod=0x15;/t0 計數(shù) t1定時ea=1;/ 開總中斷

31、th0=0;/tl0=0;tr0=1;/開計數(shù)器t0th1=0x4c;/50mstl1=0x00;et1=1;/ t1中斷允許tr1=1;/開定時器t1/*函數(shù)名：delay(unsigned char t)參數(shù)：短延時時間長度返回值：無功能：實現(xiàn)數(shù)碼管顯示時的短延時。*/void delay(uchar t)/短延時for(;t0;t-);void main()ulong db=0;init();while(1)db = count_f(ff);display(db);if(start)start=0;p2=0xff;tmp=th0;tmp=8;tmp+=tl0;ff=tmp*20/coun

32、t;count=0;th0=0;tl0=0;th1=0x4c;/50mstl1=0x00;tr0=1;tr1=1;/*函數(shù)名：display(unsigned long cp)參數(shù)：unsigned long cp返回值：無功能：將參數(shù)cp顯示在數(shù)碼管上，并顯示單位db。*/void display(ulong cp)static uchar num=0;p2=0xff;switch(num)case 0: p0 = 0x83;break;case 1: p0 = 0xa1;break;case 2: p0 = 0xff; break;case 3:p0=tabcp%10;break;case

33、 4:p0=(tabcp/10%10&0x7f);break;case 5:p0=tabcp/100;break;p2=weinum;num+;num%=7;delay(100);/短延時void time1() interrupt 3if(th01) & (tl0=20)&(f40)&(f100)&(f500)&(f1000)&(f3000)&(f(th0)(tl0)置表首地址i=i+1數(shù)值顯示返回ny圖4.7 查表子程序流程圖4.8 顯示子程序根據(jù)一般城市內(nèi)噪聲等級、測量方法和標準，顯示只需四位即可滿足要求，顯示格式： d b。數(shù)據(jù)處理完后，顯示子程序開始工作，由于led顯示為段碼的顯示，

34、所以處理后的十進制數(shù)要首先取段碼，然后送顯示單元。本設(shè)計的顯緩單元為5ch-5fh，采用兩個四位led顯示，先把要顯示的數(shù)據(jù)存入顯緩單元，然后取段碼，再把段碼送到指定的位上，用r5進行位的選擇，顯示程序流程圖如圖4.8所示。 顯示子程序入口置表掃描次數(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ny圖4.8 顯示子程序流程圖4.9 指示范圍子程序本噪聲監(jiān)測系統(tǒng)采用三個不同顏色的發(fā)光二極管（分別為黃、紅、綠色），指示所測噪聲處于不同的聲壓級范圍。此指示程序的作用是：當(dāng)聲壓級為40-59db時，黃色燈點亮；當(dāng)聲壓級為60-79db時，紅色燈點亮；當(dāng)聲壓級為80-96db時，綠色燈點亮。具體的

35、流程圖如圖4.9所示高位數(shù)據(jù)送累加器p1.0口置0，黃色燈亮開始返回a累加器的內(nèi)容等于4或5？a累加器的內(nèi)容等于6或7？a累加器的內(nèi)容等于8或9？p1.1口置0，紅色燈亮p1.2口置0，綠色燈亮圖4.9 指示子程序流程圖第五章 調(diào)試正確的調(diào)試系統(tǒng)才能使各模塊電路正常工作，實現(xiàn)高精度，高穩(wěn)定的顯示。5.1 調(diào)試設(shè)備示波器1臺用于檢測實際頻率數(shù)字萬用表1個電腦1臺電烙鐵及焊接工具1套噪音計1臺用于噪聲對比 單片機開發(fā)板1塊電源2個5v 9v圖6-1調(diào)試設(shè)備框圖5.2 調(diào)試步驟1. 用直觀法檢查電路焊接是否正確，元器件極性是否正確。插上芯片，接上電源，用電壓法檢查各芯片、各引腳電壓是否正常。2. 用

36、數(shù)字萬用表測量各引腳之間是否連接正常，把其打到二極管檔位，用兩支表筆分別接觸需要測量的引腳，如果萬用表發(fā)出聲音，則兩引腳連接正常；如果萬用表不響，則表示兩點之間沒有連上。3. 使用keil uvision2編寫程序，通過acr_fighter將程序下載到單片機開發(fā)板上的89c52芯片內(nèi)。4. 連接好各硬件電路，觀察各端口是否定義正確，數(shù)碼管是否顯示正常。把程序下載到單片機內(nèi)，觀察是否正確運行工作，以及測量的結(jié)果和實際是否相符合5.3 調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題1、在調(diào)試lm358雙電源供電運算放大的過程中，無論怎么去調(diào)反饋電路，都無法實現(xiàn)波形輸出，后來無意中把電源輸出線接到示波器中出現(xiàn)規(guī)律的波形，后

37、來在網(wǎng)站上了解到我們的咪頭輸出電壓不到100mv，而電源紋波輸出超過100mv，導(dǎo)致lm358無法輸出所需的波形。2、在調(diào)試lm331的過程中輸出無法達到所需的脈沖波，在調(diào)試時我在輸入加入一個穩(wěn)定的直流電壓，理論來說我的輸出時一個穩(wěn)定的脈沖波形，但實際上輸出的是一個正弦波，這樣的話我就不能在后續(xù)電路中無法實現(xiàn)計數(shù)，所以我在后面加入一個比較器。結(jié) 論系統(tǒng)統(tǒng)采用89c52系列單片機為中心器件來設(shè)計噪音測量儀系統(tǒng)，實現(xiàn)了能實時監(jiān)控測量噪音的功能，系統(tǒng)設(shè)計簡便、實用性強、操作簡單。系統(tǒng)不足之處就是存在一些數(shù)據(jù)差異，可能是噪聲的采樣電路的線性有些不良，引起數(shù)據(jù)出現(xiàn)一些差異等。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我得到

38、了一次用專業(yè)知識、專業(yè)技能分析和解決問題全面系統(tǒng)的鍛煉。使我在單片機的基本原理、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程，以及在常用編程設(shè)計思路技巧（特別是匯編語言）的掌握方面都能向前邁了一大步，為日后成為合格的應(yīng)用型人才打下良好的基礎(chǔ)。由于使用的是單片機作為核心的控制元件，使得電路的可靠性比較高，功能也比較強大，而且可以隨時的更新系統(tǒng)，進行不同狀態(tài)的組合。但是在我們設(shè)計和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些問題，這需要在實踐中進一步完善。且功能的全面性還不夠強，經(jīng)過這么長的時間的失敗到成功的過程，讓我更加清楚的明白單片機的運用就是對其端口的控制，同時外圍電路的設(shè)計以及了解，讓我對以前學(xué)過的知識能更加了解和認識，比如：電路、數(shù)、模電子技術(shù)、單片機技術(shù)、自動檢測技術(shù)、電路板設(shè)計、智能儀器的設(shè)計應(yīng)用與傳感器的使用。在這段時間中曾老師們給了我很大的幫助，還有很多班上的同學(xué)及網(wǎng)上好友，你們對我的幫助和指導(dǎo)我非常感謝！參考文獻1 鄧木生 周紅兵主編.模擬電子電路分析與應(yīng)用技術(shù).高等教育出版社.2 鄧木生 張文初主編.數(shù)字電子電路分析與應(yīng)用技術(shù).高等教育出版社.3 王靜霞主編，楊宏麗 劉俐副主編.單片機應(yīng)用技術(shù)（c語言版）