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1、 .等级:课 程 设 计课程名称测控电路课题名称环境噪音测试仪的设计专 业测控技术与仪器班 级1302学 号201301200204姓 名翟富祥指导老师黄峰、徐谦、余晓霏、李亚2016年6月20日word教育资料电气信息学院课程设计任务书课题名称环境噪音测试仪的设计姓 名 翟富祥专业测控技术 班级1302 学号04 指导老师 黄峰课程设计时间2016年6月20日-2016年6月26日（17周）教研室意见意见： 审核人：一、任务及要求1）设计一个噪音测试仪，量程为0100dB（也可以选择其它量程），分辨率10dB；2）采用LED数码管显示测量值，具有“保持（HOLD）”功能和“启动（START）
2、”按键。设计要求：1）安装、调试电路，记录调零、定标的数据，并对漂移（零漂、温漂）、重复性、线性度等参数进行测试、分析。2）进行系统的方案设计；3）要绘制原理框图，绘制原理电路；4）要有必要的计算及元件选择说明；5）如果采用单片机，必需绘制软件流程图；6）写出课程设计报告。报告中应包括原理框图、参数曲线分析、操作方法、测控流程等，调试过程中遇到的问题，改进方法和总结体会。7）答辩。二、进度安排周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。周二周三：完成硬件电路设计周四周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。三、参考资料1.测控电路（第2版），张国雄，机械工业出版社.20
3、06。2.模拟电子技术基础（第2版），童诗白，高等教育出版社.1988。3. 传感器原理及应用（第2版），王化祥，天津大学出版社.1999。4. 中国传感器网站 http:/ .目 录第1章 设计任务及要求11.1设计任务11.2 设计要求1第2章 系统方案设计22.1设计思路22.2 整体程序框图2第3章 系统硬件电路设计33.1 时钟复位电路33.2 放大电路33.3 V/F转换电路43.4 数码管显示电路5第4章 系统软件设计74.1 频率与声压级检测算法74.2 总程序流程图74.3查表子程序84.4 显示子程序9第5章 总结10参考文献11附录 环境噪音测试仪电路图12word教育资
4、料第1章 设计任务及要求1.1 设计任务本课题要求设计一个环境噪音测试仪，具体要求：1）量程为0100dB（也可以选择其它量程），分辨率10dB；2）采用LED数码管显示测量值，具有“保持（HOLD）”功能和“启动（START）”按键。1.2 设计要求1）安装、调试电路，记录调零、定标的数据，并对漂移（零漂、温漂）、重复性、线性度等参数进行测试、分析。2）进行系统的方案设计；3）要绘制原理框图，绘制原理电路；4）要有必要的计算及元件选择说明；5）如果采用单片机，必需绘制软件流程图；6）写出课程设计报告。报告中应包括原理框图、参数曲线分析、操作方法、测控流程等，调试过程中遇到的问题，改进方法和总
5、结体会。第2章 系统方案设计2.1 设计思路根据课题要求，需要由数码管显示噪音测量值，具有“保持（HOLD）”功能和“启动（START）”按键。并通过按键进行复位。本设计采用AT89C51系列单片机作为控制芯片，并主要由时钟复位电路模块、数码管显示电路模块和声音放大电路模块和转换电路模块四部分组成。2.2 整体程序框图图2.1 整体程序框图第3章 系统硬件电路设计3.1 时钟复位电路本设计采用的是按键上电复位电路。单片机89C51的复位电路由电阻，电容和复位开关组成，其复位端为第9脚。当按下复位开关后，第9脚的电压由原来的低电平变为高电平，使单片机实现复位操作。也就是当该端子上保持两个机器周期
6、的高水平时，可对89C51单片机实现复位操作。时钟电路：时钟电路是由电容C4、C5和12MHz的晶振组成，接在单片机的第18和19脚(即XTAL1和XTAL2端)。因其采用的是振荡频率12MHz的晶振，所以其软件的一个机器周期为1us。电路如图3.1所示图3.1 时钟复位电路3.2 放大电路音频放大电路的作用主要是将信号处理器发送过来的信号功率放大，使其信号的功率达到设计要求。对该部分电路的要求是输出功率大。通过比较发现LM386集成电路使用简单，基本没有外围器件，而且它还有体积小、电源范围宽、外接元件少、电压增益可调整、频率响应好、输出功率大、总谐波失真小等优点。因此本课题选用LM386来组
7、成音频功率放大电路。LM386的引脚图如图3.2所示。图3.2 LM386引脚图因为声音传声器输出的电压信号非常微弱，只有毫伏级，为了能更好的采集到信号数据，必须经过电压放大器来进行电压放大，采用LM386芯片电压增益200倍的接法，即在1和8引脚间接10uF的电容，如图3.2所示。图3.2 放大电路3.3 V/F转换电路本课题的V/F转换电路主要是用LM331构成的电压/频率的转换电路。LM331使用了新型温度补偿能隙基准电路，在规定工作温度范围内和4伏电源电压下都有较高精度。由LM331构成的电压/频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的P3.4引脚，作为T0的计数脉冲。该转
8、换电路线性良好，抗干扰能力强，输出频率范围在10100kHz以上，优于普通8位并行A/D转换器，有利于提高系统的测量范围。LM331的引脚图如图3.3所示。图3.3 LM386引脚图采用单电源LM331V/F转换，在整个测量电路中,电压信号与脉冲信号即V/F的转换对整个系统的工作起着重要作用,因此本课题采用了高性能的电压频率转换集成电路LM331作为系统的核心,由LM331构成的V/F转换电路,将电压信号(05V)转换成对应的频率信号(010KHz),该频率信号以TTL电平送入89C51单片机的P3.4引脚,作为T0的计数脉冲，如图3.4所示。图3.4 V/F转换电路3.4数码管显示电路本设计
9、中采用1602LCD（并行）显示器显示。LCD显示器是单片机应用系统常用的输出器件。第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模
10、块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。LCD的数据由单片机的P0P7口输入，进入LCD后按一定的规律显示出来。LCD显示电路的具体电路如图3.5所示。图3.5 数码管显示电路第4章 系统软件设计4.1频率与声压级检测算法由于在电路中已检测出频率信号，只要经CPU换算就可以得到频率的大小，计算公式为：f=n/t公式中的t为定时器定时时间，n为在t时间内计数器的计数值，f为计算后的频率。电路中的基准电压V1相当于0dB时的电压5uV，V声音转换的电压值，Lp是在此基础上进行换算与校准就可以得到相应的db数，计算公式为：Lp=20lg(V/V1
11、)4.2总程序流程图本课题的总程序流程图如图4.1所示。其中子程序包括：查表子程序、显示子程序。图4.1 总程序流程图4.3 查表子程序因为进入单片机的脉冲信号与实际显示值之间有一定的对应关系，查表子程序的作用是通过软件编程查找显示所需要的值。程序流程图如图4.2所示。图4.2 查表子程序4.4 显示子程序由AT89C51单片机芯片将数据处理后的结果由显示子程序通过显示器显示。图4.3 显示子程序第5章 总结为期一周的测控电路课程设计结束了，在这一周的时间里有烦恼、焦急，也有开心。这次课程设计，我们小组的课题是环境噪音测试仪的设计。在刚拿到课题的时候，我们都很迷惘，毕竟在上个学期的测控电路课程
12、学习中没有扎实的掌握理论知识，而且经过这么久的时间，也已经忘得差不多了。然后就开始翻书网上查找资料，还有指导老师黄老师的指导，一步步的从方案的选取设计到硬件软件的设计，再到现在的报告的完成。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。在做课程设计之前，听平时的课觉得测控电路应该不会太难，可到真正做设计的时候就碰到了各种各样的问题，通过查阅大量相关资料，与小组同学交流讨论，并向老师请教等，慢慢的克服了遇到的各个困难。在这个过程中，我学到了许多东西，同学之间的互帮互助，独立学习工作的能力以及与同学小组之间的交流沟通能力，这些在书上是学不到的。通过这次课程设计我明白，学习是
13、一个长期积累的过程，并不能一蹴而就，在日后的学习、生活和工作中，都应该要坚持不懈的努力学习，虽然开始的过程会比较辛苦，但经过一段时间的努力后，你会收获成功的喜悦，这对以后的工作会有很大的帮助。通过这次的课程设计，我才真正明白理论结合实际的道理与重要性。在以后的学习中，更要把理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习测控电路即是如此。十分庆幸拥有这次课程设计，让我受益匪浅。参考文献1.测控电路（第2版），张国雄，机械工业出版社.2006。2.模拟电子技术基础（第2版），童诗白，高等教育出版社.1988。3. 传感器原理及应用（第2版），王化祥，天津大学出版社.1999。4. 中国传感器网站 http:/ 录环境噪音测试仪电路图电气信息学院课程设计评分标准环节项目评价优良中及格不及格实践环节（70%）1、设计方案合理性与创造性2、开发板焊接及其调试完成情况3、硬件设计或软件编程完成情况4、硬件测试或软件调试结果*5、解决问题能力及答辩情况6、纪律和出勤情况设计报告（30%）1、 设计报告内容完整、规范，2、 图纸正确、清晰，3、 设计步骤规范、正确，4、 设计结果可行综合评价课程设计成绩评定为
