基于单片机的环境噪声监测仪的设计
【摘要】噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。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。
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都叫做噪声。从这个意义上来说，噪音的来源很多，如，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。
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】运算放大器 V/F转换器 单片机 LED
Design of an environment noise instrument on the basis of
single chip computer
[Abstract]The noise does the health of people a lot of harm,so cutting down the danger of the noise has become a term of important task now.Measuring noise of environment has played an important role in improving the living quality and strengthening the environment safeguard.
In the paper,the measurement principle and the system constitution are introduced in 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-time monitoring of the noise into acoustic frequency electrical signal by using microphone, operational amplifier and V/ F converter, which will act as Single Chip Micoyo’s input signal. Then the SCM will change it into a noise DB value, which will be displayed on LED.
This system is simple 0and has high precision, so it is always used in monitoring the urban noise real-time.
[Key words]amplifier V/ F converter Single Chip Computer LED
目 录
第1章 引言 ............................................................ 1
1.1课题产生的背景 .................................................. 1 1.2 有关噪声的基础知识 .............................................. 2 1.3 噪声监测系统的研发现状 .......................................... 7 1.4 本课题的主要任务及意义 .......................................... 7 第2章 噪声监测系统的总体方案设计 ...................................... 9
2.1 噪声监测系统任务分析 ............................................ 9 2.2 硬件系统设计方案 ................................................ 9 2.3 软件系统设计方案 ............................................... 10 第3章 噪声监测系统的硬件设计 ......................................... 12
3.1 传声器 ......................................................... 12 3.2 信号放大器 ..................................................... 14 3.3 交直流转换电路的设计 ........................................... 16 3.4 电压-频率转换电路的设计 ........................................ 17 3.5 单片机系统的设计 ............................................... 20 3.6 显示及指示电路的设计 ........................................... 26 第4章 噪声监测系统的软件设计 ......................................... 29
4.1 噪声监测系统的软件设计方案 ..................................... 29 4.2 系统内部RAM的分配 ............................................. 31 4.3 中断服务程序的设计 ............................................. 31 4.4 查表子程序 ..................................................... 35 4.5 显示子程序 ..................................................... 36 4.6 指示范围子程序 ................................................. 37 第5章 系统调试与分析 ................................................. 39
5.1 调试分析的一般过程 ............................................. 39 5.2 硬件调试 ....................................................... 39 5.3 软件调试 ....................................................... 40 5.4 噪声监测器的系统调试 ........................................... 40 5.5 调试故障及原因分析 ............................................. 41
I
5.6 测试结果分析 ................................................... 41 结 论 ................................................................ 43 社会经济效益分析 ...................................................... 44 参考文献 .............................................................. 45 致 谢 ................................................................ 46
II
信息工程学院 基于单片机的环境噪声监测仪的设计
第1章 引言
1.1课题产生的背景
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V/F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。
噪声测量一般有如下几个方面的目的：测量声压级以了解噪声对环境的污染情况，检验噪声是否符合有关标准；进行噪声信号的频谱分析，以了解噪声的频率结构；测量噪声源的声功率或声功率级，以客观了解噪声源特性。
按测量环境来分，噪声测量分实验室测量和现场测量两种。所谓噪声的实验室测量是指将被测对象放在消声室或混响室中测量，其测量的精度比较高。但由于条件的限制，大多情况下只能进行现场测量。
为了更客观地表示仪器设备的噪声源特性，往往需要测量噪声源的声功率级。因为在一定的工作状态下，仪器的声功率级是一个恒量，它不象声压级随距离的改变而改变。但声功率级是不能直接测出的，它是在特定条件下，由测得的声压级计算而得到的。此处仅对常用的自由场法作一简单的介绍。
设LP是以噪声源为中心，r为半径的球面S上数个测点测出的平均声压级。r应选择得足够大，一般为被测对象尺寸的两倍。设参考面积S0为1㎡，则在自由场中的声功率级LW为
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