噪声音量检测教材

1、成员： 邓方易凡 马心闻 班级：英才班 1301学院： 电气与电子工程学院 专业：电气信息类教师： 胡淑均目录前言 第一章 系统整体设计 1 设计目的 2 设计功能 3 框架模块描述 第二章 系统硬件设计 1基本运放模块 2多谐振荡模块 3 A/D 转换模块 4二进制转 8421BCD模块 5数码管显示模块 .Multisim 仿真 参考文献 附录 前言噪声是发声体做无规则振动时发出的声音， 声音由物体的振动产生，以波的形式在一定的介质（如 固体 、液体、气体）中进行传播通常所说的噪声污染是指人为造成的。 产业革命以来， 各种机械设备的创造和使用， 给人类带来了繁荣和进步， 但同时也产生了越来

2、越多而且越来越强的噪声。交通噪声包括机动车辆、火车、地铁、船舶、飞机等的噪声。由 于机动车辆数目的迅速增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声源。 工业噪声工厂的各种设备产生的噪声。 工业噪声的声级一般较高， 对 工人及周围居民带来较大的影响。 建筑噪声主要来源于建筑机械发出 的噪声。建筑噪声的特点是强度较大，且多发生在人口密集地区，因 此严重影响居民的休息与生活。 社会噪声包括人们的社会活动和家用 电器、音响设备发出的噪声。这些设备的噪声级虽然不高，但由于和 人们的日常生活联系密切， 使人们在休息时得不到安静， 尤为让人烦 恼，极易引起邻里纠纷。噪声对人体最直接的危害是听力损伤。 人们在进入强噪

3、声环 境时，暴露一段时间，会感到双耳难受，甚至会出现头痛等感觉。离 开噪声环境到安静的场所休息一段时间， 听力就会逐渐恢复正常。 这 种现象叫做听觉疲劳。但是，如果人们长期在强噪声环境下工作，听 觉疲劳不能得到及时恢复， 且内耳器官会发生器质性病变， 即形成噪 声性耳聋。 突然暴露于极其强烈的噪声环境中， 听觉器官会发生急剧 外伤，引起鼓膜破裂出血，迷路出血，螺旋器从基底膜急性剥离，可 能使人耳完全失去听力，即耳聋。目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的噪声测量仪 ，按用 途可分为一般声级计、 脉冲声级计和积分声级计 （噪声暴露计或 噪声 剂量计）。按准确度可分为四种类型 ,即 0 型、1

4、型、2 型和 3 型。0 型声级计的准确度是 0.4 分贝，是实验室标准声级计； 1 型声级计的 准确度是 0.7 分贝 ,一般在实验室或声学条件可以严格控制的现场使 用；2 型声级计的准确度是 1 分贝，适用于一般现场噪声测量； 3 型 声级计的准确度是 1.5 分贝，一般用于现场噪声的普查。目前声级计的指示方式大部分采用电表指示。 测量有效值时的平 均时间有 3 种：（快）电表电路的时间常数约为 125ms ；二“S（”慢） 电表电路的时间常数约为 1s;三“（I”脉冲） 电表电路的时间常 数是 35ms 。具有“时I ”间计权特性的声级计 ,可用来测量 脉冲噪声 ，近 年来有些声级计采用

5、数字显示 ,还可通过 BCD 码输出使它能同其他分 析处理仪器和电子计算机配合使用。第一章 系统整体设计1. 设计目的噪声与人们的生活密切相关，它影响人们的学习，生活和休息。并且 长时间接触噪声会对听力造成损伤， 并诱发多种疾病。 因此检测噪声很有必 要，根据检测数据合理的降噪措施，并应用与实际之中，基于此我们组设计 开发了噪声音量检测系统 。2.模块功能1) 噪声监测模块：将咪头( MIC )通过一个上拉电阻和电源 Vcc 相 连，再将咪头正级接到运放，负极接地，通过咪头把空气中噪声 转换为电信号。2) 运放放大模块：将咪头产生的微弱的电信号接到运放的同相放大 端，引入负反馈，将输入信号放大

6、 100 倍后输出。3) 多谐振荡模块：将 NE555 集成块与外部电阻，电容连接，构成多 谐振荡器，产生 10KHZ 的方波，供后面电路使用。4) A/D 转换模块：将前面放大的模拟信号转换成数字信号。5) 分级测电压模块： 将数字信号与计数器数值比较， 当两者一致时， 取此时计数器的值。6) 译码模块：将计数器的二进制转换为 8421BCD 码。7) 数码管显示模块：将 8421BCD 码通过译码器在数码管上显示。3.框架模块描述第二章 系统硬件设计1.基本运放模块将咪头产生的微弱的电信号接到运放的同相放大端，根 据理想运放的特性有：虚短 Vp=Vn ； Ip=In=0 ；由图知 Vo=V

7、i+(Vi/R1) R2分析看出，因反相端电流为零，因此由 R1 和 R2 组成 的电路实际上是一个分压器，它将输出电压 V0 的一部分返 回给运放的反相输入端 Vn得电压增益 Av=1+ (R2/R1)。 则此图中运放将输入信号放大 100 倍后输出。2. 多谐振荡模块图1由 555 定时器构成的多谐振荡器如图1 所示， R1， R2 和 C 是外接定时元件，电路中将高电平触发端 （6脚） 和低电平触发端（2脚） 并接后接到 R2 和 C 的连接处，将放电端（ 7 脚）接到 R1，R2 的连 接处。由于接通电源瞬间，电容 C 来不及充电，电容器两端电压 uc 为低电平，小于（ 1/3）Vcc

8、，故高电平触发 端与低电平触发端均为 低电平，输出 uo 为高电平，放电管 VT 截止。这时，电源经 R1，R2 对电容 C充电，使 电压 uc按指数规律上升， 当 uc上升到（2/3）Vcc时，输出 uo 为低电平，放电管 VT 导通，把 uc 从（ 1/3）Vcc 上升 到（ 2/3）Vcc 这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH 的长短与电容的充电时间有关 。充电时间常数 T 充 =（ R1R2） C。不难理解，接通电源后，电 路就在两个暂稳态之间来回翻转， 则输出可得矩形波。 电路一旦起振后， uc 电压总是在（1/32/3）Vcc 之间变化。图 1（b）所示为工作波形。

9、仿真电路图其中， 为 VC由上升到 所需的时间， 为电容 C 放电所需的时间。 555 电路要求 R1与 R2均应不小于 1K，但两者之和 应不大于 3.3M 。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性， 555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强 的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。一般多谐振荡器的工作过程可分为以下四个阶段 :(1) 暂稳态 I(Otl): 电容 C 充电 , 充电回路为 VDD R1 R2 C 地 , 充电时间常数为 为 1=(R1+R2)C, 电容 C 上的电压 uc 随时间 t 按指数规律上升 , 此阶段内输出电压 uo 稳定在高电

10、 平.(2) 自动翻转 I(t=tl): 当电容上的电压 uc 上升到了 VDD 时 ,由于 555 定时器内 S=0,R=1, 使触发器状态 Q由 1 变为 0, 由 0 变 成 1, 输出电压 uo 由高电平跳变为低电平 , 电容 C 中止充电 .(3) 暂稳态 (t1t2): 由于此刻 =1, 因此放电管 V 饱和导通 , 电容 C 放电 , 放电回路为 C R2 放电管 V 地 , 放电时间 常数 2=R2C( 忽略 V 管的饱和电阻 ), 电容电压 uc 按指数规律 下降 , 同时使输出维持在低电平上。(4) 自动翻转 (t=t2): 当电容上的电压 uc 下降到了 VDD 时 , 由 于 555 定时器内 S=1,R=0, 使触发器状态 Q 由 0 变为 1, 由 1 变成 0, 输出电压 uo 由低电平跳变到高电平 , 电容 C 中止放电 . 由于 =0, 放电管截止 , 电容 C 又开始充电 , 进入暂稳态 I.以后 , 电路重复上述过程 , 电路没有稳态 , 只有两个暂稳态 , 它们交替变化 , 输出连续的矩形波脉冲信号。根据 T=tw1+tw2 tw1=0.7(R1+R2)Ctw2=0.7R2C可知，电路输出 10KHZ方波。3 A/D 转换及二进制转 8421BCD 码模块通过 AD 转换功能，将一