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1、噪声监测仪的设计与制作Design and manufacture of noise monitor班 级学生姓名_学号指导教师职称_导师单位论文提交日期摘要随着社会发展水平的提高，噪声的危害日益突现，对环境噪声的实时检测越来 越得到人们的重视。环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环 境保护的一个重要环节。本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统组成，包括：噪声信号的转换 放大V/F转换、数据采集和显示系统的设计。外界噪声信号经过传声器变换成音 频信号，电信号通过放大和V/F变换输入到单片机进行处理，并转换成相应的 噪声分贝值通过LED显示，从而实现噪声的实时监测。该系统具有实现简单，精确
2、度高，适用于实际进行噪声的实时监测 的等点。关键词：运算放大器，噪声，单片机，LEDAbstractW ith the Improvement of Social development, harm of noise more emergent, real-time detection of environmental noise and get peoples attention.environmental Noise monitoring,Which Is Improving The quality Of life,Strengthen Environmental prot ection
3、an important part .In the paper, the measurement principle and the system constitution are introducedin detail, including: the noise signal converting system, signal magnifying system, V/F converting system, data collection and indication system. This paper introduces the ways to convert the real-ti
4、me monitoring of the noise into acoustic electrical signal frequency by using microphone, operational amplifier and V/ F converter, which will act as SCM input signal. Then the Single Chip Micoyo will change it in to a noise DB value, which will be displayed on LED.This system is simple, and has hig
5、h precision, so it is always used in monitoring the urban noise real-time.Key words： microphone; operational amplifier; V/ F converter ；Single Chip Micoyo;LED目录摘 要 2Abstract 2目 录 3第一章 引言 51.1噪声监测仪简介 51.2 设计任务 61.3设计要求 61.4 设计方案 61.4.1 传声器 61.4.2 运算放大器 61.4.3 转换器 61.4.4 单片机 61.4.5 驱动模块 61.4.6 LED 显示
6、7第二章 设计思路 8第三章 噪声监测仪的硬件设计 93.1 噪声监测仪的主要硬件组成 93.2单片机简介 93.3 时钟振荡 103.4 复位电路 113.5 芯片简介 123.5.1 LM331 123.5.2 LM358 15LM358 芯片引脚如下： 15第四章 噪声监测仪软件设计 165.1设计步骤与要求 185.1.1 PCB 制作流程 185.1.2设计的要求 185.2手工焊接 185.2.1手工焊接的方法 185.2.2手工焊接的步骤 185.2.3手工焊接的要求 185.2.4焊接的注意事项 19电路板 20电路板 错误！未定义书签。第六章调试故障及原因分析 22结束语 2
7、3参考文献 24致谢 25附录I噪声监测器硬件系统原理图26附录II噪声监测器软件程序27第一章引言噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声 通常是指那些难听的，令人厌烦的声音。噪音的波形是杂乱无章的。从环境保护的 角度看，凡是影响人们正常学习，工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要 的声音，都统称为噪声。如机器的轰鸣声，各种交通工具的马达声、鸣笛声， 人的嘈杂声及各种突发的声响等，均称为噪声。噪声污染属于感觉公害，它与人们 的主观意愿有关，与人们的生活状态有关，因而它具有与其他公害不同 的特点。噪音污染主要来源于交通运输 、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、 社会噪
8、音如音 乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。11噪声监测仪简介1 噪声概念物理学定义：一切不规则的或随机的声信号或电信号都可称之为 噪声。生理学定义：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的 声音产生干扰的声音。从这个意义上来说，噪声的来源很多。社会，生活，交通，工业，建筑，都有 噪声。总体讲，噪音是物体振动产生。2. 噪声对人的危害随着经济的快速发展，以及人口密度的急剧增加，家庭 设施的增多，环境噪声逐渐增加，是污染人类社会环境的公害之一。有一 种说法叫噪声为“致人死命的慢性杀手”。因为噪声对听力、心血管系统 神经系统、内 分泌系统都会有不移响，其中局部性、暂时性和多发性是
9、噪声的特点。以下几方面 体现了噪声给人带来生理上和心理上的危害： 干扰休息、睡眠；使工作效率降低。 损伤听觉、视觉器官：强的噪声会引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力 损伤；噪声对视力也有一定的损害。 对人体的生理影响：损害心血管；对女性生理机能的损害；噪声还可以引起 如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱。3. 噪声的利用噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类。虽然噪音是世界四大公害之一，但它还是有用处的。 如利用噪声除草、发电、制冷、除尘、克敌、诊病等。1.2设计任务设计一种噪声监测仪。1.3设计要求1. 能实时监测并显示环境噪声数据。2. 超出一定范
10、围有相应的报警指示。1.4 设计方案1.4.1 传声器用于接收外部声音信号,并输出一微弱的音频信号。实际就相当于一个麦克风。1.4.2 运算放大器采用LM358不但可以达到2020KHZ的频率信号放大，而且电源供电时采用9V单 电源供电，我们只要有一个9V蓄电池就可以解决了，而且采用LM358不但便宜而且所 需的电路也比较简单。1.4.3 转换器采用LM331不但解决了转换速度、转换效率、电源问题。1.4.4 单片机本测量系统选用流行的89S51单片机。T1设为计数状态，用于对前向通道V /F输 入的脉冲信号进行计数；T0设为定时状态，用于定时读取T1计数值（定时时间为1秒, 即单位时间） 。
11、相应的程序编制较为简单，主要任务是实现单片机对输入的脉冲信号 进行采集,并进行频率与DB的量纲转换,以及控制LED显示相应的DB值。1.4.5 驱动模块数码管驱动常用的驱动电路由三极管（PNP）和芯片驱动（74LS164）两种，本 文采用的是8550型三级管驱动。图1-1驱动模块图1.4.6 LED 显示根据一般城市内噪声等级、测量方法和标准,显示只需四位即可满足要求 显示格式：XXDB。该电路采用动显示方式，段选使用89S51内部带上拉电阻的准双 向口P1的8个管脚,用三极管做驱动器；位选使用双向口 P2的P2.0P2.3。LED选用四 位红光共阳极数码管。图1 -2LED显示模块图第二章
12、设计思路 我们经讨论、研究、论证，最终以图 2-1 来设计本次的项目：噪声监测仪。 噪声测量结构如图2-1所示。其中,外部声音信号传播到传声器,并通过运算放大 器将输入的微弱音频信号转换为一信号电平（电压信号），此电压信号则由v /F转换 器转换成对应的具有一定频率的脉冲信号,以便单片机接收。单片机根据输入的脉冲 信号进行处理,并经量纲转换出所对应的DB值，最后在单片机控制下由LED实时显示 出来。图2-1 噪声测量结构框图第三章 噪声监测仪的硬件设计3.1 噪声监测仪的主要硬件组成实现本设计要求的具体功能，可以选用AT89C52单片机及外围器件构成最小控 制系统，本系统以单片机为核心，组成一
13、个自动控制为一身的闭环控制系统。系统硬件 电路由单片机最小系统，显示模块。3.2 单片机简介单片机包含CPU、RAM、ROM、定时/计 数器、并行接口、串行接口和中断系统等，还有数据总线、地址总线和控制总线。 CPU （Central Processing Unit）： 是整个单片机的核心部件，其处理 器是8位数据宽度，能处理8位二进制 数据或代码，CPU主要负责控制、指挥 和调度整个单元系统协调的工作，PPPPPPPP01234567RST/VPDRXDP3. 0TKDP3.1 INT0P3. 2INT1P3. 3T0P3.4 图WP3. 6ELP3. 7能完成运算和控制输入输出功能等操作。
14、RAM（Ran0 12 3 4 7 8 -1- Cxi 0J - - - 3 co -1- JI- JI- -1- JI- JI-11 -II- 1A40393837363534 89C52 3332313029282789C522423dom AccessVSS -89S51内部有8位用户数据存储单元207CCP0. 0P0. 1P0. 2P0. 3P0.4P0. 5P0. 6P0. 7EA/VPPALE/PROGPSENMemory):1器单元各 128个。程序存储器 ROM（Read Only Memory）: 89S51共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表 格。
15、定时/计数器：89C52有两个可编程定时/计数器并且都是16位，以实现定时 或计数产生中断，用于控制程序转向。I/O 口： 89C52共有4组8位I/O 口（P0、P1、 P2或P3）,作用是对外部数据的传输。中断系统：89S51具备较完善的中 断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不 同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。本系统采用CPU为89C52的单片机，89C52本身带有的内存储器是8K，可 以在编程器上实现闪烁式的电擦数达几万次以上，89C52管脚图如图3-1。图3-1 89C52管脚图下面简单介绍89C52的主要管脚功能如下：VCC（40）:电源+5V； VSS（20）:接地；P0 口（3
