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1、XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 系（院） XXXXXXXXXXXXXXX 专业题 目 环境噪声监测器（软件部分） 学 生 姓 名 XXXXX 班 级 XXXXXXX 学 号 XXXXXXXX 指 导 教 师 XXXXX 日 期 2013 年 04 月 15 日南 昌 工 程 学 院 教 务 处 订 制环境噪声检测器（软件部分）The Environmental noise detector (software)总计 毕业设计（论文） 38 页 表 格 3 个插 图 14 幅摘 要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、VF转
2、换、数据采集和显示系统的设计。外界噪声信号通过传声器转换成音频信号，电信号经过放大和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，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。关键词：传声器；运算放大器；VF转换器；单片机；LEDAbstractIn the paper, the measurement principle and the system constitution are introduced in detail, including: the noise signal converting system,
3、 signal magnifying system, VF 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 Single Chi
4、p 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 , 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IAbstractII目 录II
5、I第一章 绪论11.1 噪音测量仪的选题背景11.2 噪音11.3 噪声的分类21.4 噪声的危害31.4.1 噪声对听力的损伤31.4.2 噪声对健康的影响41.4.3 噪声对正常生活和工作的干扰41.4.4 特强噪声能损害仪器设备和建筑物51.5 噪声的评价51.5.1 响度级和响度51.5.2 声级6第二章 功能概述和总体方案设计82.1 功能概述82.1.1 噪声测量原理82.2 系统设计方案82.2.1 噪声监测系统任务分析8第三章 系统硬件电路设计分析93.1 基于单片机环境噪音测量基本构成及原理93.2 系统硬件总电路组成10第四章 软件设计114.1 频率与声压级检测算法114
6、.2 程序流程图114.3 设计程序如下124.4 噪声监测系统的软件设计方案174.5 系统内部RAM的分配184.6 中断服务程序的设计184.6.1 T0中断子程序的设计194.6.2 T1中断子程序的设计204.7 查表子程序224.8 显示子程序234.9 指示范围子程序24第五章 调试255.1 调试设备255.2 调试步骤255.3 调试过程中出现的问题26结 论27参考文献28致 谢29附录 噪声监测仪硬件系统原理图30第一章 绪论1.1 噪音测量仪的选题背景噪声即噪音，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
7、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、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。 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，在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪，多为价格昂贵的进口专用设备，除卫
8、生、计量等环保专业部门拥有外，无法作为民用品推广普及。本文介绍一种以89C52单片机为核心，采用VF转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。该仪器工作稳定、性能良好，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。1.2 噪音噪声是一种声音，声音是由物体的机械振动而产生的。振动的物体称为声源，它可以是固体、气体或液体。声音可以通过介质（空气、固体或液体）进行传播，形成声波当声波到达人耳，人们就听到声音，声波在传播过程中可能会产生反射、绕射、折射和干涉。声音有强弱之分，并用声压p来表示其大小，单位是Pa (帕)，1 Pa=1Nm2（
9、牛顿米2），一个大气压等于1.013 105 Pa.。声压可以用峰值、平均值和有效值表示。声压的有效值是瞬时声压平方在一段时间平均数的平方根，又称均方根值（RMS），它直接与声波的能量有关，所以用得最多，以下除非另外说明，所论声压均指有效值。由于声压变化的范围很大，例如人耳刚能听到的最小声压为210-5 Pa，而喷气式飞机附近的声压可达数百帕，两者相差数百万倍；同时考虑人耳对声音强弱反应的（对数）特性，用对数方法将声压分为百十个级，称为声压级。声压级的定义是：声压与参考声压之比的常用对数乘以20，单位是dB（分贝），即：Lp = 20lg P Po 式中：p为声压（Pa.），p0=210-5P
10、a是参考声压，它是人耳刚刚可以听到声音的声压。声波振动的快慢用频率f来表示，单位是Hz（赫），它表示物体在1秒内振动的次数。频率的倒数为振动周期T，单位是s（秒）。人类只能听到20Hz20000Hz的声音，低于20Hz的声音为次声，高于20000Hz的声音为超声。声波的幅值随时间的变化图称为声波的波形。如果波形是正弦波，则称为纯音，纯音的声波可以用下述函数描述：p=Psin（t+）式中：P-幅值；-角频率，=2f，f-频率；-初始相位。如1000Hz声音就是指频率为1000Hz的纯音。如果波形是不规则的，或随机的，则称为噪声。如果噪声的幅值对时间的分布满足正态（高斯）分布曲线，则称为“无规噪声
11、”。1.3 噪声的分类 按照声源的不同，噪声可以分为机械噪声、空气动力性噪声和电磁性噪声。机械噪声主要是由于固体振动而产生的，在机械运转中，由于机械撞击、磨擦、交变的机械应力以及运转中因动力不平均等原因，使机械的金属板、齿轮、轴承等发生振动，从而辐射机械噪声，如机床、织布机、球磨机等产生的噪声。当气体与气体、气体与其它物体（固体或液体）之间做高速相对运动时，由于粘滞作用引起了气体扰动，就产生空气动力性噪声，如各类风机进排气噪声、喷气式飞机的轰声、内燃机排气、储气罐排气所产生的噪声爆炸引起周围空气急速膨胀亦是一种空气动力性噪声。电磁性噪声是由于磁场脉动、磁致伸缩引起电磁部件振动而发生的噪声，如变
12、压器产生的噪声。按照噪声的时间变化特性，可分为四种情况：噪声的强度随时间变化不显著，称为稳定噪声（见图1.1a），如电机织布机的噪声。噪声的强度随时间有规律地起伏，周期性地时大时小的出现，称为周期性变化噪声（见图1.1b），如蒸汽机车的噪声。噪声随时间起伏变化无一定的规律，称为无规噪声（图1.1c），图1.1噪声随时间变化图如街道交通噪声。如果噪声突然爆发又很快消失，持续时间不超过1s，并且两个连续爆发声之间间隔大于1s，则称为脉冲声（图1.1d），如冲床噪声、枪炮噪声等。城市环境噪声在噪声研究中占有很重要的地位，它主要来源于交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和社会生活噪声。由于城市中机动车辆的
13、日益增多和超声速飞机的大量使用，运输工具（如汽车、拖拉机、火车、飞机等）产生的噪声成了城市环境噪声的主要污染源之一。工业噪不仅直接对生产工人带来危害，而且影响附近居民。工业噪声中，纺织厂的噪声90106dB，机械工业在80120dB，大型球磨机、大型鼓风机在130dB以上。工业噪声是造成噪声性的主要原因。建筑施工噪声是由于建筑工地使用各种打桩机、搅拌机、切割机等施工机械引起的噪声。社会活动和家庭生活噪声也是普遍存在的，例如为了宣传活动而过量地使用高音喇叭，就会产生令人烦恼的噪声。在社会生活中，不当地使用收音机、录音机、电视机，在很多情况下也会成为一种对邻居干扰的噪声源。电风扇、电冰箱、洗衣机等
14、家用电器，如设计制造不合理，或使用不当亦会成为噪声源。1.4 噪声的危害1.4.1 噪声对听力的损伤短时间处于高噪声环境中，双耳难受、头痛、不舒服，过一段时间适应了，但这以后，双耳嗡鸣，一般令听力损失15dB。休息几小时后，听力会逐渐恢复，这叫暂时性听力损伤（听阈偏移、听觉疲劳），听觉器官未受到器质性损害。如果长期在高噪声环境下工作，日积月累，内耳器官会发生器质性病变，听觉疲劳不能恢复，成为永久性听阈偏移，这就是噪声性耳聋。如何确定为耳聋？ISO规定在500、1000、2000Hz三个倍频程内听阈提高的平均值在25dB以上时，即认为听力受到损伤，又叫轻度噪声性耳聋。噪声性耳聋与噪声强度、频率以及作用时间的长短有关。强度越大，频率越高，作用时间越长，噪声性耳聋发病率就越高。工人在85dB（A）环境下工作15年，发病率为5%。90dB为14%。105dB则达50%以上。如达到120dB，即使短时间也会造成永久性听力损伤。当达到140dB时，听觉器官会发生急性创伤，致使鼓膜破裂出血，双耳突然失听，这是一次性使人耳聋的恶性噪声性耳聋。噪声性耳聋分两种情况：一是机械传导性耳聋，由外耳道阻
