【正文】 4 4 前置放大器 5 集成功放 LM386放大器 6 檢波電路 9 V/F電壓頻率轉換器 10 單片機系統(tǒng) 12 七段數(shù)碼管顯示器 17 五、軟件設計 20 六、系統(tǒng)技術指標及精度和誤差分析 24 七、設計小結 25 八、參考文獻 26 附錄 1（電路總圖） 27 附錄 2（ 部分程序） 28 1 一、系統(tǒng)設計 設計制作一個測量噪聲的裝置，使該裝置能測試出周圍環(huán)境噪聲的分貝值。 4） .具有顯示噪聲分貝值的功能； 二、噪聲簡介 噪聲概念 物理學定義 ： 噪聲是發(fā)生體做無規(guī)則時發(fā)出的聲音 。 總體講 ， 噪音是物體 振 動產生 。噪聲給人帶來生理上和心理上的危害主要有以下幾方面： ① 干擾休息和睡眠、影響工作效率 ： 干擾休息和睡眠 ； 使工作效率降低 。因此，聲學中常用聲壓級 LP 來 反 映 聲 壓 的 變 化 ， 將 聲 壓 P 的 聲 壓 級 表 示 成 ： dBPPLP )/lg (20 0? 其中，基準量 P0 為 20m Pa。表 給出倍頻帶中心頻率與 A聲級的校正量之間的關系。 4 方案 ：基于 STC89C52 單片機采取 V/F 轉換器設計方案 環(huán)境噪聲經高靈敏度、無指向性駐極體傳聲器轉換成電信號。從 T0 端輸入的計數(shù)脈沖頻率即反應了所測聲壓大小 , 最后經單片機內部 C 語言程序運算出最終 數(shù)據(jù)通過 P0 口和鎖存器送入 5 位 LED數(shù)碼管顯示。 由于這種傳聲器也是電容式結構，信號內阻很大，為了將聲音產生的電壓信號引出來并加以放大，其輸出端也必須使用場效應晶體管。但在 1腳和 8 腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調為任意值，直至 200。對該部分電路的要求是輸出功率大。 LM386 的引腳圖如圖 43 所示。 （ 3） 外圍元件少。由于傳聲器輸出的電信號比較弱，只有毫伏級，為了使數(shù)據(jù)采集卡能很好的采集到相應數(shù)據(jù)，必須經過電壓放大器進行電壓放大，采用 LM386 芯片電壓增益 200 倍的接法，即在 1 和 8 引腳間接 10uF 的電容，如圖 46 所示。檢波過程也是一個頻率變換過程，也要使用非線性元器件。 圖 47 檢波電路 圖 47是一個二極管檢波電路。在 R 兩端得到的電壓包含的頻率成分很 10 多，經過電容 C 濾除了高頻部分，再經過隔直流電容 C 0 的隔直流作用，在輸出端就可得到還原的低頻信號。 主要特點： ◆ 具有最大 ％的線性度 ◆ 改進的電壓 /頻率轉換器應用性能 ◆ 雙電源或單電源供電 ◆ 工作電壓： 5V ◆ 數(shù)字脈沖輸出端電平與所有 5V的標準邏輯電路兼容 ◆ 出色的溫度穩(wěn)定性，溫漂小于177。 圖 49 LM331 構成的 V/F 轉換電路圖 12 圖 49 為 LM331 構成的 V/F 轉換電路， 當輸入端 Vi＋輸入一正電壓時，輸入比較器輸出高電平，使 R－ S觸發(fā)器置位，輸出高電平，輸出驅動管導通，輸出端 f0 為邏輯低電平，同時電源 Vcc 也通過電阻 R11 對電容 C13 充電。其輸入電壓和輸出頻率的關系為：fo=(VinR4)/(R13R15R11xC13) 由式知電阻 R1 R1 R11 和 C13 直接影響轉換結果 f0，因此對元件的精度要有一定的要求，可根據(jù)轉換精度適當選擇。該器件采用 ATMEL 搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相 兼容。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘 P1 和 P2，供單片機使用。除 PC之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表 所示。 產生復位信號的電路邏輯如圖 4— 3 所示： 圖 4— 11 復位信號的電路邏輯圖 整個復位電路 包括芯片內、外兩部分。這佯，只要電源 Vcc 的上升時間不超過 1ms，就可以實現(xiàn)自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。 圖 413 復位電路 STC89C52 具體介紹如下： ① 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 ②外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端 ③控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 表 二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8K 可反復擦寫 Flash ROM 32 個雙向 I/O 口 256x8bit 內部 RAM 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 時鐘頻率 024MHz 2 個串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個外部中斷源 共 6 個中斷源 2 個讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設置睡眠和喚醒功能 本設計中由于采用了 V/F 轉換電路，所以單片機系統(tǒng)的輸入信號從 P3^5 的 T1口輸入頻率信號，再經內部 C 語言程序進行運算、計數(shù)、定時和判 斷，由四個獨立按鍵對報警值進行設定，最后送至 P0 口輸出進行顯示。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖 415 18 圖 415 7段數(shù)碼管結構圖 發(fā)光二極管（ LED 是一種由磷化鎵（ GaP）等半導體材料制成的，能直接將電能轉變成光能的發(fā)光顯示器件。 （ 1） 靜態(tài)顯示 所謂靜態(tài)顯示，就是當顯示某一字符時，相應段的發(fā)光二極管恒定地尋能可截止。 （ 2）動態(tài)顯示 所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器（掃描），對于顯示器的每一位而言，每隔一段時間點亮一次。若顯示器的位數(shù)不大于 8位，則控制顯示器公共極電位只需一個 8位 I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位 LED 顯示器所顯示的字形也需要一個 8位口（稱為數(shù)據(jù)口或字形口）。各程序模塊的流程圖如圖 51 所示： 主程序處于 循環(huán)工作狀態(tài)， 主要完成顯示當前的噪聲值，并用動態(tài)顯示方式送到數(shù)碼管顯示，同時定時器 T0以每 50ms 時間中斷 1次；判斷 T1計數(shù)次數(shù)是否滿足要求，滿足則把數(shù)值送到變量 K，然后返回主程序；在主程序循環(huán)當中，會查詢是否有功能按鍵按下；如果有，則進入上限或下限數(shù)值設置，在按鍵程序中，會逐次判斷是否有加 1 或減 1按下，有則上、