環(huán)境噪聲監(jiān)測器軟件部分本科畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-14 14:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 分貝值，測量范圍達(dá)到40～70dB。分辨率：。頻率范圍：300～8000Hz 。具有顯示噪聲分貝值的功能 。 噪聲測量原理外部聲音信號傳播到傳聲器,并通過運算放大器將輸入的微弱音頻信號轉(zhuǎn)換為一信號電平(電壓信號) ,此電壓信號則由V /F轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的具有一定頻率的脈沖信號,以便單片機接收。單片機根據(jù)輸入的脈沖信號進(jìn)行處理,并經(jīng)量綱轉(zhuǎn)換出所對應(yīng)的DB值,最后在單片機控制下由LED實時顯示出來。 系統(tǒng)設(shè)計方案 噪聲監(jiān)測系統(tǒng)任務(wù)分析本設(shè)計的任務(wù)是要完成基于單片機的環(huán)境噪聲監(jiān)測儀的設(shè)計系統(tǒng)，它的主要是設(shè)計以單片機為核心、采用V/F轉(zhuǎn)換技術(shù)的便攜式環(huán)境噪聲測量儀，實現(xiàn)環(huán)境噪聲的實時測量和LED數(shù)字顯示，給出噪聲水平的大致指示?；诒敬稳蝿?wù)，該設(shè)計方案由硬件和軟件兩部分組成。噪聲測量儀的硬件電路系統(tǒng)，包括噪聲信號的轉(zhuǎn)換、放大、交直流轉(zhuǎn)換與電壓、頻率轉(zhuǎn)換電路以及單片機系統(tǒng)的硬件電路、LED顯示電路等。軟件部分主要是用單片機語言編程，實現(xiàn)對信號的采集、轉(zhuǎn)換及顯示。在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先進(jìn)行硬件電路的計，再進(jìn)行軟件編程，進(jìn)行模塊化設(shè)計，并對各模塊進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試和故障的排除。第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計分析 基于單片機環(huán)境噪音測量基本構(gòu)成及原理按照系統(tǒng)設(shè)計功能的要求，初步確定控制系統(tǒng)包括硬件和軟件系統(tǒng)兩部分。環(huán)境噪聲經(jīng)高靈敏度、無指向性駐極體傳聲器轉(zhuǎn)換成電信號。放大電路由運放LM386構(gòu)成，精心調(diào)整相關(guān)外圍元件參數(shù)，可使其輸出幅頻特性滿足測量要求的電壓信號。通過V/F轉(zhuǎn)換器后，經(jīng)軟件處理后，噪聲聲壓級顯示值由P1口輸出，驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示噪聲傳聲器交直流轉(zhuǎn)換V/F轉(zhuǎn)換電路單片機LED顯示傳聲器是將聲波信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器，是噪聲測量系統(tǒng)中的一個主要環(huán)節(jié)。根據(jù)膜片感受聲壓的情況不同，傳聲器可分為三類：壓強式傳聲器，其膜片的一面感受聲壓；差壓式傳聲器，其膜片的兩面均感受聲壓，引起膜片振動的力取決于膜片兩面壓差的大小；壓強和壓差組合式傳聲器。在噪聲測量中常用的壓強式傳聲器。功率放大器的作用相當(dāng)于揚聲器的音量調(diào)節(jié)器。音頻功率放大電路的作用主要是將信號處理器發(fā)送過來的信號功率放大，使其信號的功率達(dá)到設(shè)計要求。此方案中的V/F轉(zhuǎn)換電路主要是由LM331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路。LM331使用了新型溫度補償能隙基準(zhǔn)電路，在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)和4伏電源電壓下都有較高精度。LM331可得到只有價格高的V/F轉(zhuǎn)換器才有的高水平精度—溫度。由LM331構(gòu)成的電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，作為T0的計數(shù)脈沖。該轉(zhuǎn)換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出頻率范圍在10—100kHz以上，優(yōu)于普通8位并行A/D轉(zhuǎn)換器，有利于提高系統(tǒng)的測量范圍。89C52單片機是本設(shè)計的核心部分。LM331直接與單片機定時/計數(shù)器連接，這種方式簡單。LED顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，常用的LED顯示器為8段，每一段對應(yīng)一個發(fā)光二極管。這種顯示器有共陽極和共陰極兩種。LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種顯示方式。此設(shè)計中用的是動態(tài)顯示方式。 系統(tǒng)硬件總電路組成實現(xiàn)本設(shè)計要求的具體功能，可以選用89C52單片機及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)， 本系統(tǒng)以單片機為核心，組成一個自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由單片機最小系統(tǒng)，顯示模塊。此系統(tǒng)硬件電路主要由七個部分組成：傳聲器、音頻放大器、交直流轉(zhuǎn)換、V/F轉(zhuǎn)換電路、單片機采集處理和LED顯示電路。噪聲源系統(tǒng)（揚聲器）發(fā)射非單一頻率的寬頻噪聲音頻信號；由傳聲器等構(gòu)成的接收系統(tǒng)接受該噪聲音頻信號并進(jìn)行轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)過由單片機等構(gòu)成的處理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)理，最后輸入到計算機中，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。第四章 軟件設(shè)計 頻率與聲壓級檢測算法由于在電路中已經(jīng)檢出頻率信號，只要經(jīng)CPU換算即可得到頻率的大小，計算公式如下： f=n/t 電路中的基準(zhǔn)電壓v0=5uV相當(dāng)與0dB(已經(jīng)校準(zhǔn))，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行換算與校準(zhǔn)即可得到相應(yīng)的dB數(shù)，計算公式如下： Lp=20lg(v/v0) 程序流程圖開始定時、計數(shù)初始化開始測量（ff）Start=1?ff=(tmpo/count)(ans= 1100 f * 10ans=533 f / 3ans=50311 * f / 40ans = 380 + f /50ans = 450 f / 20ans = 215 + f / 35顯示結(jié)束 中斷開始定時器重新賦值（TH01）amp。amp。(TL0100)count++Start=1中斷停止count++中斷返回 設(shè)計程序如下includedefine uchar unsigned chardefine uint unsigned intdefine ulong unsigned longcode tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,//段碼0x80,0x90,0xff}。void display(ulong cp)。code wei[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。//位碼ulong tmp,ff。uint count。bit start。ulong count_f(ulong f)。/********************************************************函數(shù)名：Init()參數(shù)：無返回值：無功能：初始化定時/計數(shù)器0為計數(shù)模式1，定時/計數(shù)器1為定時器 模式1。定時時間為50ms，開啟定時器中斷1，并啟動定時 器1，開啟總中斷。********************************************************/void Init(void){ TMOD=0x15。 //T0 計數(shù) T1定時 EA=1。 // 開總中斷 TH0=0。// TL0=0。 TR0=1。 // 開計數(shù)器T0 TH1=0x4c。 //50ms TL1=0x00。 ET1=1。 // T1中斷允許 TR1=1。 // 開定時器T1}/********************************************************函數(shù)名：delay(unsigned char t)參數(shù)：短延時時間長度返回值：無功能：實現(xiàn)數(shù)碼管顯示時的短延時。********************************************************/void delay(uchar t)//短延時{ for(。t0。t)。}void main(){ ulong db=0。 Init()。 while(1) { db = count_f(ff)。 display(db)。 if(start) { start=0。 P2=0xff。 tmp=TH0。 tmp=8。 tmp+=TL0。 ff=tmp*20/count。 count=0。 TH0=0。 TL0=0。 TH1=0x4c。//50ms TL1=0x00。 TR0=1。 TR1=1。 } }}/********************************************************函數(shù)名：display(unsigned long cp)參數(shù)：unsig
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