基于C51的噪音检测器设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析.....................................................1

2设计方案遴选.....................................................1

2.1单片机的选择...............................................1

2.2通讯方式的选择.............................................1

2.3系统框图设计...............................................2

3产品硬件设计.....................................................2

3.1STC89C52RC单片机核心电路设计...............................2

3.2按键电路设计...............................................3

3.3LCD1602液晶显示模块电路....................................3

3.4分贝检测器模块.............................................4

4产品软件设计.....................................................6

4.1主程序流程图...............................................6

4.2LCD1602液晶显示程序设计....................................7

4.3下位机程序设计.............................................8

5产品使用说明.....................................................8

5.1产品装配图.................................................8

5.2产品调试...................................................8

5.3产品使用说明...............................................9

6产品设计技术标准................................................10

参考资料..........................................................11

附录..............................................................12

附录1元器件清单..............................................12

附录2电路原理图..............................................13

附录3PCB设计图..............................................14

附录4产品实物图..............................................15

附录5主程序代码.............................................17

湖南商务职业技术学院毕业设计

基于C51的噪音检测器设计与制作

1产品功能分析

本设计的任务是要完成基于单片机的环境噪声监测仪的设计，它是以单片

机为核心、采用V/F转换技术的便携式环境噪声测量仪，实现环境噪声的实时

测量和LED数字显示，给出噪声水平的大致指示。

基于本次任务，该设计方案由硬件和软件两部分组成。噪声测量仪的硬件

电路系统，包括AD转换电路以及单片机系统的硬件电路、LED显示电路等。软

件部分主要是用单片机语言编程，实现对信号的采集、转换及显示。

2设计方案遴选

在完成硬件电路前，必须选择合适的元器件来完成，方便我们来实现所需

的功能。

一个完整的噪音检测系统是由很多个模块组成，有各式各样的模块可供我

们选择，从经济方面和产品兼容性方面来考虑适合的模块，由显示、报警和测

试分贝值功能组成。

2.1单片机的选择

我选择的是使用51单片机，相比于STM32单片机，操作上更容易上手。

它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，处理对象

不是字或字节而是位。不但能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如

传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用

起来得心应手。并且在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，

使用极为灵活，这一功能无疑给使用者提供了极大的方便。

2.2通讯方式的选择

串口(Serialport)是一种非常通用的用于设备之间通信的接口，也广泛

用于设备以及仪器仪表之间的通信。所以在通讯方式上我选择的是串口通信，

那些没有串口的设备，在其开发时，常见方法也是通过串口连接到进行开发的

1

湖南商务职业技术学院毕业设计

电脑上的，因此串口是设备进行通信的最简单最容易的方法。另外串口的使用

成本较低。

2.3系统框图设计

噪声

LCD1602液晶

ADC0832单片机

声光报警

按键

图2-1系统框图

3产品硬件设计

3.1STC89C52RC单片机核心电路设计

STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具

有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但是

做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥

有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制

应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

单片机最小系统由电源接口，开关，时钟电路，下载接口，复位电路和

STC89c52单片机组成。

2

湖南商务职业技术学院毕业设计

图3-1单片机最小系统原理图

3.2按键电路设计

当在89C51单片机的RST引脚引入高电平并保持2个机器周期时，单片机

内部就执行复位操作（若该引脚持续保持高电平，单片机就处于循环复位状

态）复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式，本设计采用按键复

位的方式。

在程序中利用按键电路实现了对噪音检测阈值的加减调整，并且长按按钮

可以实现大幅度的阈值调整，加快调整速度。

图3-2按键电路原理图

3.3LCD1602液晶显示模块电路

LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符

型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，

3

湖南商务职业技术学院毕业设计

以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。

该显示屏的优点是耗电量低、体积小、辐射低。LCD1602主要用来显示数

字、字母、图形以及少量自定义字符。可以显示2行16个字符，拥有16个

引脚，其中8位数据总线D0-D7，和RS、R/W、EN三个控制端口，工作电压

为5V，并且带有字符对比度调节V0和背光源AK。

图3-3LCD1602显示电路原理图

ADC0832是一款模拟信号转数字信号的数模转换器，它可以将音量检测模

块收集到的数据进行转换为数字信号并显示在液晶显示器上面。

图3-4ADC0832模数转换电路原理图

3.4分贝检测器模块

分贝检测器模块是一款输出模拟量的传感器，该模块对震动很敏感，测量

时要放在平稳的位置。使用这种传感器的一般先将ADC模块与某引脚相连，把

模拟信号转化为数字信号，再去接入所要测试的地方，ADC模块便可以经过换

算得到所要测试部位的电位。模拟量和电位是线性关系，单片机的ADC是12

位逐次逼近型的模拟数字转换器，按照比例即可通过不同噪声得到输出不同的

电压。

4

湖南商务职业技术学院毕业设计

图3-5分贝检测器模块实物图

图3-6分贝检测器模块电路原理图

5

湖南商务职业技术学院毕业设计

4产品软件设计

4.1主程序流程图

开始

初始化

读AD数据

液晶显示

按键处理

Y

超过阈值？声光报警

N

结束

图4-1主程序流程图

6

湖南商务职业技术学院毕业设计

4.2LCD1602液晶显示程序设计

图4-2LCD1602液晶显示程序设计

7

湖南商务职业技术学院毕业设计

4.3下位机程序设计

图4-3下位机程序编译界面

5产品使用说明

5.1产品装配图

音量检

测器蜂鸣器

液晶显示屏

按钮

电源开关

STC89C52RC

输入

图5-1产品装配图

5.2产品调试

第一步，检查单片机所有的部件都手工焊接到万能板之上，所以需要对每

一个焊点进行仔细检查，确保没有虚焊漏焊，以及是否有毛刺等。

8

湖南商务职业技术学院毕业设计

第二步，使用万能表进行测试板件，查看各焊点连接状况是否合格，再检

查各电源线与地线是否有短路的现象。

第三步，对产品进行上电检查。

第四步，将编写的程序烧录到单片机之中。

图5-2调试效果图

5.3产品使用说明

1、接上电源上电，再按下电源开关，音量检测器自动开始工作。

2、若是被测物体在50分贝之外，液晶显示器只显示被测物体的分贝值。

3、若是被测物体在50分贝之内，蜂鸣器开始报警，液晶显示器同样显示

被测物体的分贝值。

4、可以利用万能板上的按键模块对安全阈值距离进行设置，假如设置安

全阈值距离是50分贝，超声波测距测得被测物体在进入板件50分贝范围之内

9

湖南商务职业技术学院毕业设计

便开始报警。

6产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范

10

湖南商务职业技术学院毕业设计

参考资料

[1]马大猷等.声学手册[M].北京:科学出版社，1983

[2]何立民.单片机应用文集（2）[M].北京:京航空航天大学出版社，1991

[3]杨振江.A/D、D/A转换器接口技术及实用线路[M].西安:西安电子科技大学出版社,1996

[4]刘传玺等.自动检测技术[M].北京:机械工业出版社,2008

[5]周杏鹏等.检测技术及系统设计[M].南京:东南大学出版社,1996

[6]张毅刚等.单片机原理及应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004

[7]蔡美琴等.MCS—51系列单片机系列及其应用[M].北京:高等教育出版社,1992

[8]张毅刚,刘杰.MCS-51单片机原理及应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,20

11

湖南商务职业技术学院毕业设计

附录

附录1元器件清单

附表1-1元器件清单

12

湖南商务职业技术学院毕业设计

附录2电路原理图

附图2-1产品原理图

13

湖南商务职业技术学院毕业设计

附录3PCB设计图

附图3-1产品PCB设计图

14

湖南商务职业技术学院毕业设计

附录4产品实物图

附图4-1产品实物图正面

15

湖南商务职业技术学院毕业设计

附图4-2产品实物图反面

16

湖南商务职业技术学院毕业设计

附录5主程序代码

Main.c文件

#include<REGX52.H>

#include"ADC0832.h"

#include"LCD1602.h"

#include"eeprom52.h"

uintNoise_h=0;

uintAD_dat=0;

uintmmm=0;

uintNoise=0;

ucharms=0;

sbitbeep=P2^0;

sbitled0=P1^6;

sbitled1=P1^4;

sbitkey1=P3^5;

sbitkey2=P3^6;

bitkey1_flag=0;

bitkey2_flag=0;

ucharsec=0;

ucharsec1=0;

bitbeep1=0;

bitmemory_flag=0;

voidmemroy()

{

if(memory_flag)

{memory_flag=0;

SectorErase(0x2000);

byte_write(0x2000,Noise_h/256);

byte_write(0x2001,Noise_h%256);

}

}

voidread_memory()

{

Noise_h=byte_read(0x2000)*256+byte_read(0x2001);

if(Noise_h>999)

{

17

湖南商务职业技术学院毕业设计

Noise_h=55;

}

}

voidkey_dispose()

{

if(!key1)

{

if(key1_flag)

{

key1_flag=0;

if(Noise_h<999)Noise_h++;

}

if(sec==0)

{

if(Noise_h<999)Noise_h++;

}

}

else

{

if(key1_flag==0)

{

key1_flag=1;

memory_flag=1;

}

sec=2;

}

if(!key2)

{

if(key2_flag)

{

key2_flag=0;

if(Noise_h>0)Noise_h--;

}

if(sec1==0)

{

if(Noise_h>0)Noise_h--;

}

}

else

{

if(key2_flag==0)

{

18

湖南商务职业技术学院毕业设计

key2_flag=1;

memory_flag=1;

}

sec1=2;

}

}

voiddisplay()

{

LCD1602_write(0,0x80);

LCD1602_writebyte("Noise:");

LCD1602_write(1,0x30+Noise/10000%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise/1000%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise/100%10);

LCD1602_writebyte(".");

LCD1602_write(1,0x30+Noise/10%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise%10);

LCD1602_writebyte("dB");

LCD1602_write(0,0xC0);

LCD1602_writebyte("Noise_h:");

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h/100%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h/10%10);

LCD1602_write(1,0x30+Noise_h%10);

LCD1602_writebyte("dB");

}

voidmain()

{

uchari;

TMOD=0x01;

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ET0=1;

TR0=1;

EA=1;

LCD1602_cls();

read_memory();

while(1)

{

memroy();

display();

if(i<80)

{i++;

mmm=mmm+A_D(0)/0.51;

19

湖南商务职业技术学院毕业设计

}

else

{

mmm=mmm/80;

AD_dat=mmm;

mmm=0;

i=0;

Noise=(AD_dat*36);

if(Noise<3000)Noise=Noise*2+3000;

}

if(Noise>Noise_h*100)

{

beep1=1;

led0=0;

led1=1;

}

else

{

beep1=0;

led1=0;

led0=1;

}

}

}

voidtime0()interrupt1

{

TH0=0x3c;

TL0=0xb0;

ms++;

key_dispose();

if(beep1)beep=~beep;

elsebeep=1;

if(ms>=20)

{

ms=0;

if(sec!=0)sec--;

if(sec1!=0)sec1--;

}

}

20

湖南商务职业技术学院毕业设计

ADC0832.h

/*****************************************************

功能：将模拟信号转换成数字信号

***************************************************/

sbitADC0832_CS=P1^2;

sbitADC0832_CLK=P1^0;

sbitADC0832_DIO=P1^1;

unsignedintA_D(unsignedcharDI)

{

unsignedchari,dat;

ADC0832_CS=1;//一个转换周期开始

ADC0832_CLK=0;//为第一个脉冲作准备

ADC0832_CS=0;//CS置0，片选有效

ADC0832_DIO=1;//DIO置1，规定的起始信号

ADC0832_CLK=1;//第一个脉冲

ADC0832_CLK=0;//第一个脉冲的下降沿，此前DIO必须是高电平

ADC0832_DIO=1;//DIO置1，通道选择信号

ADC0832_CLK=1;//第二个脉冲，第2、3个脉冲下沉之前，DI必须跟别

输入两位数据用于选择通道，这里选通道CH0

ADC0832_CLK=0;//第二个脉冲下降沿

ADC0832_DIO=DI;//DI置0，选择通道0

ADC0832_CLK=1;//第三个脉冲

ADC0832_CLK=0;//第三个脉冲下降沿

ADC0832_DIO=1;//第三个脉冲下沉之后，输入端DIO失去作用，应置1

ADC0832_CLK=1;//第四个脉冲

for(i=0;i<8;i++)//高位在前

{

ADC0832_CLK=1;//第四个脉冲

ADC0832_CLK=0;

dat<<=1;//将下面储存的低位数据向右移

dat|=(unsignedchar)ADC0832_DIO;//将输出数据DIO通过或运算储存

在dat最低位

}

ADC0832_CS=1;//片选无效

returndat;//将读书的数据返回

}

eeprom52.h

#ifndef_EEPROM52_H_

21

湖南商务职业技术学院毕业设计

#define_EEPROM52_H_

#include<intrins.h>

/********STC89C51扇区分布*******

第一扇区：1000H--11FF

第二扇区：1200H--13FF

第三扇区：1400H--15FF

第四扇区：1600H--17FF

第五扇区：1800H--19FF

第六扇区：1A00H--1BFF

第七扇区：1C00H--1DFF

第八扇区：1E00H--1FFF

*****************/

/********STC89C52扇区分布*******

第一扇区：2000H--21FF

第二扇区：2200H--23FF

第三扇区：2400H--25FF

第四扇区：2600H--27FF

第五扇区：2800H--29FF

第六扇区：2A00H--2BFF

第七扇区：2C00H--2DFF

第八扇区：2E00H--2FFF

*****************/

/********STC89C54扇区分布*******

第一扇区：08000H

*****************/

#defineRdCommand0x01//定义ISP的操作命令

#definePrgCommand0x02

#defineEraseCommand0x03

#defineError1

#defineOk0

#defineWaitTime0x01//定义CPU的等待时间

sfrISP_DATA=0xe2;//寄存器申明

sfrISP_ADDRH=0xe3;

sfrISP_ADDRL=0xe4;

sfrISP_CMD=0xe5;

sfrISP_TRIG=0xe6;

sfrISP_CONTR=0xe7;

22

湖南商务职业技术学院毕业设计

/*================打开ISP,IAP功能=================*/

voidISP_IAP_enable(void)

{

EA=0;/*关中断*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR&0x18;/*0001,1000*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR|WaitTime;/*写入硬件延时*/

ISP_CONTR=ISP_CONTR|0x80;/*ISPEN=1*/

}

/*===============关闭ISP,IAP功能==================*/

voidISP_IAP_disable(void)

{

ISP_CONTR=ISP_CONTR&0x7f;/*ISPEN=0*/

ISP_TRIG=0x00;

EA=1;/*开中断*/

}

/*================公用的触发代码====================*/

voidISPgoon(void)

{

ISP_IAP_enable();/*打开ISP,IAP功能*/

ISP_TRIG=0x46;/*触发ISP_IAP命令字节1*/

ISP_TRIG=0xb9;/*触发ISP_IAP命令字节2*/

_nop_();

}

/*====================字节读========================*/

unsignedcharbyte_read(unsignedintbyte_addr)

{

EA=0;

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(byte_addr>>8);/*地址赋值*/

ISP_ADDRL=(unsignedchar)(byte_addr&0x00ff);

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清除低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|RdCommand;/*写入读命令*/

ISPgoon();/*触发执行*/

ISP_IAP_disable();/*关闭ISP,IAP功能*/

EA=1;

return(ISP_DATA);/*返回读到的数据*/

}

/*==================扇区擦除========================*/

voidSectorErase(unsignedintsector_addr)

{

unsignedintiSectorAddr;

iSectorAddr=(sector_addr&0xfe00);/*取扇区地址*/

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(iSectorAddr>>8);

23

湖南商务职业技术学院毕业设计

ISP_ADDRL=0x00;

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清空低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|EraseCommand;/*擦除命令3*/

ISPgoon();/*触发执行*/

ISP_IAP_disable();/*关闭ISP,IAP功能*/

}

/*====================字节写========================*/

voidbyte_write(unsignedintbyte_addr,unsignedcharoriginal_data)

{

EA=0;

//SectorErase(byte_addr);

ISP_ADDRH=(unsignedchar)(byte_addr>>8);/*取地址*/

ISP_ADDRL=(unsignedchar)(byte_addr&0x00ff);

ISP_CMD=ISP_CMD&0xf8;/*清低3位*/

ISP_CMD=ISP_CMD|PrgCommand;/*写命令2*/

ISP_DATA=original_data;/*写入数据准备*/

ISPgoon();/*触发执行*/

ISP_IAP_disable();/*关闭IAP功能*/

EA=1;

}

#endif

LCD1602.h

#ifndef_LCD1602_H_