噪声测量仪设计报告书.doc

I 报告书 题目名称 噪 声 测 量 仪 组 名 电一 第六组 指导老师 XXXXXXXX 成 员 王嘉伊 朱水仙 郭丽丽 刘瑞普 II 2011 年 5 月 噪声测量仪噪声测量仪 摘要摘要 本设计以单片机 STC89C52 为数据 控制处理器 通过驻极话筒拾取环境中的噪声 通过三级管和集成功放 LM386 构成的两极放大电路 再经过 LM331 电压频率转换器转换成 频率信号 利用单片机本身的计数器 计时器和中断实现对信号的处理 最终由 6 个数码 管显示实时噪音分贝值 当超过限定分贝值时报警器自动报警 回到正常分贝值时自动解 除报警 关键词 噪声 测量 分贝关键词 噪声 测量 分贝 DB DB 单片机 单片机 III 目目 录录 一 系统设计 1 1 1 基本要求 1 1 2 发挥部分 1 二 噪声简介 2 2 1 噪声概念 2 2 2 噪声对人的危害 2 2 3 人对不同声强的感觉 2 2 4 声压级测量机理 3 三 整体方案设计 4 3 1 方案论证 4 3 2 方案比较 5 四 单元模块设计 6 4 1 高灵敏度电容式驻极体传声器 6 4 2 前置放大器 7 4 3 集成功放 LM386 放大器 8 4 4 检波电路 10 4 5 V F 电压频率转换器 11 4 6 单片机系统 13 4 7 七段数码管显示器 18 五 软件设计 21 六 系统技术指标及精度和误差分析 25 七 设计小结 26 八 参考文献 27 附录 1 电路总图 28 附录 2 部分程序 29 1 一 系统设计一 系统设计 设计制作一个测量噪声的装置 使该装置能测试出周围环境噪声的分贝值 高灵敏度传声器前置放大器集成功放 前期数据处理器显示器单片机数据处理 系统 图 1 1 总体设计方框图 1 11 1 基本要求基本要求 1 能测量固定声源的分贝值 测量范围达到 40 100dB 2 分辨率 0 1dB 3 频率范围 300 8000Hz 4 具有显示噪声分贝值的功能 二 噪声简介二 噪声简介 2 12 1 噪声概念噪声概念 物理学定义 噪声是发生体做无规则时发出的声音 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 2 生干扰的声音 从这个意义上来说 噪声的来源很多 街道上的汽车声 安静的图书馆里的说话声 建筑工地的机器声 以及邻居电视机过大的声音 都是噪声 总体讲 噪音是物体振动产生 2 2 2 2 噪声对人的危害噪声对人的危害 随着工业生产 交通运输 城市建筑的发展 以及人口密度的增加 家庭设施 音响 空调 电视机等 的增多 环境噪声日益严重 它已成为污染人类社会环境的一大公害 噪声具有局部性 暂时性和多发性的特点 噪声不仅会影响听力 而且还对人的心血管系 统 神经系统 内分泌系统产生不利影响 所以有人称噪声为 致人死命的慢性毒药 噪 声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面 干扰休息和睡眠 影响工作效率 干扰休息和睡眠 使工作效率降低 损伤听觉 视觉器官 强的噪声可以引起耳部的不适 如耳鸣 耳痛 听力损伤 噪声对视力的损害 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 内分泌紊乱甚至事故率升高 2 32 3 人对不同声强的感觉人对不同声强的感觉 无法忍受 150dB 130dB 感到疼痛 130dB 110dB 很吵 110dB 70dB 较静 70dB 50dB 安静 50dB 30dB 极静 30dB 10dB 无声 0dB 3 2 42 4 声压级测量机理声压级测量机理 人耳的听阈一般是 20m Pa 微帕 痛阈一般是 200Pa 帕 其间相差 107 倍 这样 宽广的声压范围很不易测量 而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征 因此 声学中常用声压级 LP 来反映声压的变化 将声压 P 的声压级表示成 dBPPLP lg 20 0 其中 基准量 P0 为 20m Pa 当 P P0 时 LP 0dB 而当 P 200 Pa 时 LP 140dB 用声级计可以测量声压级 采用 1kHz 纯音输入 0 2 秒到 0 25 秒或 0 5 秒以上 即可得 到真实声压级或平均声压级 考虑到人耳对不同频率的响度感觉 在噪声测量中 常取 40 方 phon 等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正 即用 A 计权网络测得 A 声级 写成 dB A 表 2 1 给出倍频带中心频率与 A 声级的校正量之间的关系 表 2 1 倍频带中心频率与 A 声级校正量的关系 倍频带中心频率 Hz 31 5 63125250500 A 声级校正量 dB 39 4 26 2 16 1 8 6 3 2 倍频带中心频率 Hz 1k2k 4k8k16k A 声级校正量 dB 01 21 0 1 1 6 6 三 整体方案设计三 整体方案设计 整体思路是 将外界噪声经过传声器转换成电信号 由模拟电路采集环境噪声 经过 模数转换后再经前期数据处理电路送入单片机 系统的核心部分是单片机 STC89C52 输 入的信号即反应了所测声压大小 最后经单片机 C 语言程序运算出最终数据通过 P0 口和 锁存器送入 6 位 LED 数码管显示 4 方案方案 基于 STC89C52 单片机采取 V F 转换器设计方案 环境噪声经高灵敏度 无指向性驻极体传声器转换成电信号 由运放 MAX4466 和集成 功放 LM386 构成两级级放大电路 其输出电平反映了噪声声压的大小 由 LM331 构成电压 频率转换电路 输出的频率信号变成 TTL 电平送给单片机的 T0 管脚 作为 T0 的计数脉 冲 系统的核心部分是单片机 STC89C52 其 P3 5 引脚接入 NE555 构成的定时器输出的方 波 通过 T1 中断去控制 T0 定时计数 从 T0 端输入的计数脉冲频率即反应了所测声压大 小 最后经单片机内部 C 语言程序运算出最终数据通过 P0 口和锁存器送入 5 位 LED 数码 管显示 高灵敏度传声器前置放大器LM386 集成功 放 LM331 电压频 率转换器 LED 显示器单片机数据处理 系统 检波电路 图 3 1 方案整体方框 四 单元模块设计四 单元模块设计 本设计共采用了 8 个单元模块电路 高灵敏度电容式驻极体传声器 前置放大器 集 成功放放大器 峰值检波电路 V F 电压频率转换器 单片机系统 七段数码管显示器 5 4 14 1 高灵敏度电容式驻极体传声器高灵敏度电容式驻极体传声器 驻极体传声器有两块金属极板 其中一块表面涂有驻极体薄膜 多数为聚全氟乙丙 烯 并将其接地 另一极板接在场效应晶体管的栅极上 栅极与源极之间接有一个二极 管 图 4 1 电容式驻极体话筒内部结构简图 当驻极体膜片本身带有电荷 表面电荷地电量为Q 板极间地电容量为 C 则在 极头上产生地电压 U Q C 当受到振动或受到气流地摩擦时 由于振动使两极板间的 距离改变 即电容 C 改变 而电量 Q 不变 就会引起电压的变化 电压变化的大小 反映了外界声压的强弱 这种电压变化频率反映了外界声音的频率 这就是驻极体传声 器地工作原理 由于这种传声器也是电容式结构 信号内阻很大 为了将声音产生的电压信号引出 来并加以放大 其输出端也必须使用场效应晶体管 4 24 2 前置放大器前置放大器 前置放大器由三级管 9014 构成的放大电路构成 9014 参数如下 结构 NPN 6 集电极 发射极电压 最大为 45V 集电极 基电压最大为 50V 射极 基极电压最大为 5V 集电极电流 0 1A 耗散功率 0 4W 结温 150 特怔频率 最小 150MHZ 放大倍数 A60 150 B100 300 C200 600 D400 1000 图 4 2 前置放大器电路图 图 4 2 为前置放大器电路 当有声音传入高灵敏度电容式驻极体话筒 LS1 时 MK1 两 端的电量发生改变 经过电容器 C2 和 R3 的作用加到晶体三级管 9014 的基极好热发射极之 间 从而引起三级管 9014 基极和发射极之间的电压发生变化 最终引起三级管 9014 集电 极的电压发生变化 由于三级管的放大作用 所以集电极的电压是基极电压 Au倍 最后被 放大的信号通过电容器 C1 加到下一级电路中 放大倍数 An 计算公式如下 Au rbe Rc 其中 rbe 300 1 所以 Au 100 倍 7 4 34 3 集成功放集成功放 LM386LM386 放大器放大器 LM386 是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器 主要应用于低电压消费类产品 为使外围元件最少 电压增益内置为 20 倍 但在 1 脚和 8 脚之间增加一只外接电阻和电容 便可将电压增益调为任意值 直至 200 输入端以地为参考 同时输出端被自动偏置到电 源电压的一半 在 6V 电源电压下 它的静态功耗仅为 24mW 使得 LM386 特别适用于电池 供电的场合 功率放大器的作用相当于扬声器的音量调节器 音频功率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 在电路设计过程中进行对比 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 因此选用 LM386 来组成音频功率放大电路 LM386 被广泛地应用在录音机和收音机音频放大 室內对讲机 红外线 超声波 小型马 达驱动器等电路中 LM386 的引脚图如图 4 3 所示 图 4 3 LM386 引脚图 其中 LM386 的内部方块图如图 4 4 所示 8 图 4 4 LM386 的内部方块图 LM386 的特性有以下几点 1 静态功耗低 约为 4mA 可用于电池供电 2 工作电压范围宽 4 12V 或 5 18V 3 外围元件少 4 电压增益可调 20 200 倍 5 低失真度 图 4 5 倍的音频放大器 9 图 4 5 为 20 倍的音频放大器 由于传声器输出的电信号比较弱 只有毫伏级 为了使 数据采集卡能很好的采集到相应数据 必须经过电压放大器进行电压放大 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 4 6 所示 图 4 6 200 倍的电压放大器 由于噪音信号经传声器和前置放大电路转换出来的电信号微弱 所以需要再进行高增 益放大 所以本设计采用 200 倍电压增益的电路 4 44 4 检波电路检波电路 检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号 它的工作过程正好和调幅相反 检波过程也是一个频率变换过程 也要使用非线性元器件 常用的有二极管和三极管 另 外为了取出低频有用信号 还必须使用滤波器滤除高频分量 所以检波电路通常包含非线 性元器件和滤波器两部分 下面举二极管检波器为例说明它的工作 图 4 7 检波电路 10 图 4 7 是一个二极管检波电路 VD 是检波元件 C 和 R 是低通滤波器 当输入的 已调波信号较大时 二极管 VD 是断续工作的 正半周时 二极管导通 对 C 充电 负半 周和输入电压较小时 二极管截止 C 对 R 放电 在 R 两端得到的电压包含的频率成分 很多 经过电容 C 滤除了高频部分 再经过隔直流电容 C 0 的隔直流作用 在输出端就 可得到还原的低频信号 4 54 5 V FV F 电压频率转换器电压频率转换器 V F 变换采用集成块 LM331 LM331 是美国 NS 公司生产的性能价格比较高的集成芯 片 可用作精密频率电压转换器用 LM331 采用了新的温度补偿能隙基准电路 在整个工 作温度范围内和低到 4 0V 电源电压下都有极高的精度 同时它动态范围宽 可达 100dB 线性度好 最大非线性失真小于 0 01 工作频率低到 0 1Hz 时尚有较好的线性 变换精 度高 数字分辨率可达 12 位 外接电路简单 只需接入几个外部元件就可方便构成 V F 或 F V 等变换电路 并且容易保证转换精度 主要特点 具有最大 0 01 的线性度 改进的电压 频率转换器应用性能 双电源或单电源供电 工作电压 5V 数字脉冲输出端电平与所有 5V 的标准逻辑电路兼容 出色的温度稳定性 温漂小于 50ppm 低功耗 15mW 典型值 5V 工作电压 动态范围宽 在 100kHz 的频率范围下 最小为 100dB 满量程频率范围宽 1Hz 100kHz 低成本 11 图 4 8 LM331 内部结构图 图 4 8 为 LM311 的内部结构图 LM331 的内部电路由输入比较器 定时比较器 R S 触发器 输出驱动管 复零晶体管 能隙基准电路 精密电流源电路 电流开关 输出保 护管等部分组成 输出驱动管采用集电极开路形式 因而可以通过选择逻辑电流和外接电 阻 灵活改变输出脉冲的逻辑电平 以适配 TTL DTL 和 CMOS 等不同的逻辑电路 LM331 可采用双电源或单电源供电 可工作在 4 0 40V 之间 输出可高达 40V 而且可以防止 Vcc 短路 12 图 4 9 LM331 构成的 V F 转换电路图 图 4 9 为 LM331 构成的 V F 转换电路 当输入端 Vi 输入一正电压时 输入比较器 输出高电平 使 R S 触发器置位 输出高电平 输出驱动管导通 输出端 f0 为逻辑低电 平 同时电源 Vcc 也通过电阻 R11 对电容 C13 充电 当电容 C13 两端充电电压大于 Vcc 的 2 3 时 定时比较器输出一高电平 使 R S 触发器复位 输出低电平 输出驱动管截 止 输出端 f0 为逻辑高电平 同时 复零晶体管导通 电容 C13 通过复零晶体管迅速放 电 电子开关使电容 C10 对电阻 R13 放电 当电容 C10 放电电压等于输入电压 Vi 时 输 入比较器再次输出高电平 使 R S 触发器置位 如此反复循环 构成自激振荡 输出脉 冲频率 f0 与输入电压 Vi 成正比 从而实现了电压 频率变换 其输入电压和输出频率的 关系为 fo Vin R4 2 09 R13 R15 R11xC13 由式知电阻 R13 R15 R11 和 C13 直接影响转换结果 f0 因此对元件的精度要有一定的要求 可根据转换精度适当选择 电 阻 R6 和电容 C5 组成低通滤波器 可减少输入电压中的干扰 脉冲 有利于提高转换精度 4 64 6 单片机系统单片机系统 单片机系统本设计的核心部分 声音信号经放大和 V F 变换后直接送到单片机系统进 行处理 并将运算结果送至七段数码管显示器显示和报警系统 STC89C52 是一种带 8K 字节闪烁可编程可檫除只读存储器 FPEROM Flash Programable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 COMOS8 的微处理器 俗称单片机 该器件采用 ATMEL 搞密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出管脚相兼容 1 时钟电路 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器 引脚 RXD 和 TXD 分别 是此放大器的输入端和输出端 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生 内部方式的时 钟电路如图 4 10 a 所示 在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件 内部振荡器就产生自激 振荡 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路 晶体振荡频率可以在 1 2 12MHz 之间选择 电容值在 5 30pF 之间选择 电容值的大小可对频率起微调的作 用 外部方式的时钟电路如图 4 10 b 所示 RXD 接地 TXD 接外部振荡器 对外部 13 振荡信号无特殊要求 只要求保证脉冲宽度 一般采用频率低于 12MHz 的方波信号 片 内时钟发生器把振荡频率两分频 产生一个两相时钟 P1 和 P2 供单片机使用 a 内部方式时钟电路 内部方式时钟电路 b 外部方式时钟电路 外部方式时钟电路 图 4 10 时钟电路 2 复位及复位电路 1 复位操作 复位是单片机的初始化操作 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H 使单片机从 0000H 单元开始执行程序 除了进入系统的正常初始化之外 当由于程序运行出错或操作 错误使系统处于死锁状态时 为摆脱困境 也需按复位键重新启动 除 PC 之外 复位操 作还对其他一些寄存器有影响 它们的复位状态如表 4 1 所示 表 4 1 一些寄存器的复位状态 寄存器复位状态寄存器复位状态 PC0000HTCON00H ACC00HTL000H PSW00HTH000H SP07HTL100H DPTR0000HTH100H P0 P3FFHSCON00H IPXX000000BSBUF不定 IE0X000000BPCON0XXX0000B 14 TMOD00H 2 复位信号及其产生 RST 引脚是复位信号的输入端 复位信号是高电平有效 其有效时间应持续 24 个振 荡周期 即二个机器周期 以上 若使用颇率为 6MHz 的晶振 则复位信号持续时间应超过 4us 才能完成复位操作 产生复位信号的电路逻辑如图 4 3 所示 图 4 11 复位信号的电路逻辑图 整个复位电路包括芯片内 外两部分 外部电路产生的复位信号 RST 送至施密特触发 器 再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样 然 后才得到内部复位操作所需要的信号 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的 其电路如图 4 4 a 所示 这佯 只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms 就可以实现自动上电复位 即接通电源就成 了系统的复位初始化 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种 其中 按键电平复位是通过使复位端经电 阻与 Vcc 电源接通而实现的 其电路如图 4 4 b 所示 而按键脉冲复位则是利用 RC 微分电路产生的正脉冲来实现的 其电路如图 4 4 c 所示 15 a 上电复位 上电复位 b 按键电平复位 按键电平复位 c 按键脉冲复位 按键脉冲复位 图 4 12 复位电路 上述电路图中的电阻 电容参数适用于 6MHz 晶振 能保证复位信号高电平持续时间 大于 2 个机器周期 由于本设计单片机系统使用 12M 晶振 所以本设计的复位电路采用图 4 13 上电复位方式 图 4 13 复位电路 STC89C52 具体介绍如下 主电源引脚 2 根 VCC Pin40 电源输入 接 5V 电源 GND Pin20 接地线 外接晶振引脚 2 根 XTAL1 Pin19 片内振荡电路的输入端 XTAL2 Pin20 片内振荡电路的输出端 控制引脚 4 根 RST VPP Pin9 复位引脚 引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位 ALE PROG Pin30 地址锁存允许信号 PSEN Pin29 外部存储器读选通信号 16 EA VPP Pin31 程序存储器的内外部选通 接低电平从外部程序存储器读指令 如果接 高电平则从内部程序存储器读指令 可编程输入 输出引脚 32 根 STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I O 口 分别位 P0 P1 P2 P3 口 每个口有 8 位 8 根引脚 共 32 根 PO 口 Pin39 Pin32 8 位双向 I O 口线 名称为 P0 0 P0 7 P1 口 Pin1 Pin8 8 位准双向 I O 口线 名称为 P1 0 P1 7 P2 口 Pin21 Pin28 8 位准双向 I O 口线 名称为 P2 0 P2 7 P3 口 Pin10 Pin17 8 位准双向 I O 口线 名称为 P3 0 P3 7 STC89C52 主要功能如表二所示 表二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I O 口256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 计数器中断时钟频率 0 24MHz 2 个串行中断可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源共 6 个中断源 2 个读写中断口线3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 本设计中由于采用了 V F 转换电路 所以单片机系统的输入信号从 P3 5 的 T1 口输 入频率信号 再经内部 C 语言程序进行运算 计数 定时和判断 由四个独立按键对报警 值进行设定 最后送至 P0 口输出进行显示 如图 4 14 所示 17 图 1 14 单片机硬件电路 4 74 7 七段数码管显示器七段数码管显示器 7 段数码管一般由 8 个发光二极管组成 其中由 7 个细长的发光二极管组成数字显示 另外一个圆形的发光二极管显示小数点 当发光二极管导通时 相应的一个点或一个笔画 发光 控制相应的二极管导通 就能显示出各种字符 尽管显示的字符形状有些失真 能 显示的数符数量也有限 但其控制简单 使有也方便 发光二极管的阳极连在一起的称为 共阳极数码管 阴极连在一起的称为共阴极数码管 如图 4 15 18 7 段数码管内部字段 LED 和引脚分布 共阳极 共阴极 图 4 15 7 段数码管结构图 发光二极管 LED 是一种由磷化镓 GaP 等半导体材料制成的 能直接将电能转变成 光能的发光显示器件 当其内部有一一电流通过时 它就会发光 7 段数码管每段的驱动电流和其他单个 LED 发光二极管一样 一般为 5 10mA 正向电 压随发光材料不同表现为 1 8 2 5V 不等 7 段数码管的显示方法可分为静态显示与动态显示 下面分别介绍 1 静态显示 所谓静态显示 就是当显示某一字符时 相应段的发光二极管恒定地寻能可截止 这 种显示方法为每一们都需要有一个 8 位输出口控制 对于 51 单片机 可以在并行口上扩展 多片锁存 74LS573 作为静态显示器接口 静态显示器的优点是显示稳定 在发光二极管导通电注一定的情况下显示器的亮度高 控制系统在运行过程中 仅仅在需要更新显示内容时 CPU 才执行一次显示更新子程序 这样大大节省了 CPU 的时间 提高了 CPU 的工作效率 缺点是位数较多时 所需 I O 口太 多 硬件开销太大 因此常采用另外一种显示方式 动态显示 2 动态显示 所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器 扫描 对于显示器的每一位而 言 每隔一段时间点亮一次 虽然在同一时刻只有一位显示器在工作 点亮 但利用人眼 的视觉暂留效应和发光二极管熄 灭时的余辉效应 看到的却是多个字符 同时 显示 显 19 示器亮度既与点亮时的导通电流有关 也与点亮时间和间隔时间的比例有关 调整电流和 时间参烽 可实现亮度较高较稳定的显示 若显示器的位数不大于 8 位 则控制显示器公 共极电位只需一个 8 位 I O 口 称为扫描口或字位口 控制各位 LED 显示器所显示的字形 也需要一个 8 位口 称为数据口或字形口 由于本设计要求实现实时显示噪声分贝值 需要用到六个数码管 静态显示无法实现 其功能 而动态显示节省硬件资源 成本较低 且易于实现 电路也较简单 所以本设计 采用动态显示 用单片机的 P0 口向锁存器传送段选数据和位选数据 利用 P 6 控制段选数 据锁存器 P 7 控制位选数据数据锁存器 以实现六个 7 段数码管显示器实时显示环境噪 声分贝值 电路如图 4 16 图 1 16 七段数码管显示器 20 五 软件设计五 软件设计 本设计单片机系统的软件采用模块化设计 由主程序 中断服务程序 查表子程序和 显示子程序组成 各程序模块的流程图如图 5 1 所示 主程序处于循环工作状态 主要完成显示当前的噪声值 并用动态显示方式送到数码 管显示 同时定时器 T0 以每 50ms 时间中断 1 次 判断 T1 计数次数是否满足要求 满足 则把数值送到变量 K 然后返回主程序 在主程序循环当中 会查询是否有功能按键按下 如果有 则进入上限或下限数值设置 在按键程序中 会逐次判断是否有加 1 或减 1 按下 有则上 下限相应加 1 或者减 1 如果检测到有退出按键按下 则返回主程序继续执行 图 5 1 C 语言流程图 初始化子程序 主要初始化定时器 T0 和计数器 T1 程序如下 void init TMOD 0 x51 TH0 65536 45872 256 TL0 65536 45872 256 TH1 0 TL1 0 EA 1 21 ET0 1 TR0 1 显示子程序 在设计中 两处会有不同显示方式 为了方便调用 把显示程序写成子程序 程序如下 void display uchar ge uchar shi uchar bai uchar qian uchar wang uchar shw duan 1 P0 tab ge duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x1f 0001 1111 wei 0 delay 2 duan 1 P0 tab shi duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x2f 0010 1111 wei 0 delay 2 duan 1 P0 tab bai duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x37 0011 0111 wei 0 delay 2 duan 1 P0 tab qian duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x3b 0011 1011 wei 0 delay 2 duan 1 22 P0 tab wang duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x3d 0011 1101 wei 0 delay 2 duan 1 P0 tab shw duan 0 P0 0 xff wei 1 P0 0 x3e 0011 1110 wei 0 delay 2 按键和报警程序 按键设计使用 P3 0 作为功能启动按键 P3 1 作为上下限的加 1 按键 P3 2 作为上下限的减 1 按键 P3 3 作为功能退出按键 P2 3 作为报警启动按键 按键和报警程序如下 报警电路 if num max num min FM 0 if nummin FM 1 启动按键 if qd 0 delay 10 if qd 0 while qd hl 18 tnum min while 1 n1 tnum 100 10 n2 tnum 1000 100 n3 tnum 1000 if n3 0 n3 16 n4 16 n5 16 n6 hl display n1 n2 n3 n4 n5 n6 if jia 0 23 delay 10 if jia 0 while jia tnum tnum 10 if hl 18 min tnum if hl 19 max tnum if jian 0 delay 10 if jian 0 while jian tnum tnum 10 if hl 18 min tnum if hl 19 max tnum if qd 0 delay 10 if qd 0 while qd if hl 18 hl 19 tnum max if tc 0 delay 10 if tc 0 while tc init c 0 break 主程序 主程序只要显示当前噪声数值 程序如下 void main uint num tnum max min hl float a m n init n 1 01158 10 0 005 max 700 初始化上 下限 24 min 100 while 1 正常显示 if c 5 k sum 4 sum 0 c 0 m k 20 100 为 40db 频率 if m 10 m 1 a log10 m log10 n 比 20 0 005 多多少个的次方 num 200 a n3 num 10 n4 num 100 10 20 n5 num 1000 100 n6 num 1000 if n6 0 n6 16 n2 13 n1 11 display n1 n2 n3 n4 n5 n6 六 系统技术指标及精度和误差分析六 系统技术指标及精度和误差分析 随着各种高精度传感器的应用与普及 这一技术在科学研究 生产过程等领域中发挥 着越来越重要的作用 人类步入信息社会的今天 人们对信息的提取 处理 传输以及综 合利用等要求愈加严格 人耳的听阈一般是 20 Pa 痛阈一般是 200 Pa 其间相差 107 倍 这样宽广的声压范 围很不易测量 而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征 因此 声学中常用声 压级 Lp 来反映声压的变化 将声压 p 的声压级表示成 Lp 20 lg p p0 dB 其中 基准量 p0 为 20 Pa 当 p p0 时 Lp 0 dB 而当 p 200 Pa 时 Lp 140 dB 用声级计可以测量声压级 采用 1 kHz 纯音输入 0 2 s 到 0 25 s 或 0 5 s 以上 即 25 可得到真实声压级或平均声压级 考虑到人耳对不同频率的响度感觉 在噪声测量中 常 取 40phon 等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正 即用 A 计权网络测得 A 声级 写成 dB A 我们此次的设计的性能指标如下 1 噪音测试范围为 20 100dB 2 该噪音测试仪的测量精度要求达到 0 1 dB 3 超限报警 报警值可调 4 频率范围 300 8000Hz 5 具有显示噪声分贝值的功能 七 设计小结七 设计小结 经过做这个比赛 我加深了对已学知识 如数电 模电 单片机和 C 语言相关知识的 了解和应用 同时对一些从来没有接触过的知识 如虚拟仪器 高频电子等其他专业的知 识也有了初步的了解 在对各个模块电路的设计中 对每个芯片和元器件的引脚和功能有 进一步认识 在上网和图书馆查阅相关资料的过程中 很好地锻炼了我们对有用信息的筛 选能力 熟悉了资料的查询 这对我们将来无论做其他的设计还是毕业设计都有很大的帮 助 这次比赛 从刚开始的方案的确定 元器件的选择 到最后总原理图的确定 这整个 过程使我对噪声测试仪的设计有了一定的认识 我知道了传声器的作用及原理 知道了 V F 转换器的原理和作用 知道了如何去编写一些复杂的自动程序 同时也更加深入理解 的单片机 T0 T1 定时 计数器的应用以及 P0 P1 口的作用等等 此次设计 我们也遇到了一些繁琐的问题 一些电路的参数总是出错误 导致却在试 验期间浪费了大量的精力和时间 这主要是我们对一些电路的原理仍然没有吃透 我们也 有很多不足的地方 在软件仿真的环节 我们就遇到了一定的困难 查出的原因是程序编 写有误 虽然调试过几次 但还是没能很好的解决掉问题 这也反映了我们的基本功不扎 实 专业基础没有打好 我们还需要好好补习补习 毕竟现在 我们多学些 多做些 以 后我们出去工作了 就能更好的表现自己的能力 得到认可 这对自己的将来也算是一种 奖励 26 八 参考文献八 参考文献 刘阿玲 电子技术