环境噪声检测器的设计.pdf

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1、环境噪声检测器的设计环境噪声检测器的设计课 程 设 计课程名称 模拟电子技术设计题目 环境噪声检测器的设计专 业 电气信息类姓 名班 级学 号指导教师完成时间 2014.5.19设计 环境噪声检测器的设计 题目完成 自 2014 年 5 月 6 日至 2014 年 5 月 20 日 共 2 周 期限噪声信号的转换、放大、A/D 转换、数据采集和显示系统设计。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 A/D 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，从而设 实现噪声的实时监测。 计依据学习、掌握声压计的测量机理、传声器测量基本原理。合理选择噪声测量传感器

2、，掌握其测量原理及应用。学习单片机原理，熟悉单片设 机系统设计和软件编程。进行整体方案设计，做出开题报告。进行系统计 硬件电路设计，包括传声器测量系统设计、单片机系统硬件设计。审查要 后，焊接或在面包板上搭接电路。编写程序，仿真调试。仿真调试通过求 后，固化程序，脱离开发系统运行。在实验室进行环境模拟，测试系统，及 完成系统联调。 主 环境噪声经高灵敏度、无指向性驻极体传声器转换成电信号。放要 大电路由运放 LM386构成，精心调整相关外围元件参数，可使其输出幅内 频特性满足测量要求的电压信号。通过 A/D 转换器后，输出频率信号变容 为 TTL 电平送给单片机的 P3.4 引脚，经软件处理后

3、，噪声声压级显示值由 P1 口输出，驱动 LED 数码管显示。1 万福君、潘松峰.单片微机原理系统设计与应用(第二版) 中国科学技术大学出版社，2001.2 胡汉才.单片机原理及其接口技术 清华大学出版社，2004.3 蔡美琴、张为民.MCS-51 系列单片机系统及其应用(第二版) 高参考 等教育出版社，2004.资 4 杨振江、杜铁军.流行单片机实用子程序及应用实例 西安电子科料 技大学出版社，2002.5 张培仁.基于 C 语言编程 MCS-51 单片机原理与应用 清华大学出版社，2003.指导教 日期 师签字环境噪声检测器的设计附:一(设计任务:设计一个对环境噪声进行检测的电路，输入变量

4、是人耳可听见的声音信号，电路输出用指针式电表指示。包括电源电路的设计。二(设计技术指标:1.被测噪声范围: 0,80dB2.供电电压: 12V一、对任务的分析(电路类型，与教材的联系)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系统，它的主要是设计以单片机为核心、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，包括噪声信号的转换、放大、交直流转换与电压、频率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

5、信号的采集、转换及显示。在遵循软硬件相结合的原则下，先进行硬件电路的计，再进行软件编程，进行模块化设计，并对各模块进行调试，最后进行软硬件联合调试和故障的排除。二、总体方案的确定(框图)声压 LM331 峰值 CC451 传 LEDLM324V/F 检波 AT89C51 1 译码声数码放大器 变换 电 路 驱动 器 显示定时器由运放 LM324 构成三级放大电路，峰值检波网络输出直流电平反应了噪声声压的大小。由 LM331 构成电压/频率转换电路，输出的频率信号变成 TTL 电平送给单片机的 T0 管脚，作为 T0 的计数脉冲。系统的核心部分是单片机 AT89C51，其 3.5 引脚接入 NE

6、555 构成的定时器输出的方波，通过 T1 中断去控制 T0 定时计数。从 T0 端输入的计数脉冲频率即反应了所测声压大小。最后经 CC4511 译码再驱动三位 LED 数码管显示。 三、局部电路的设计过程(电路结构，元器件的指标计算、型号) 1、集成四运放 LM3242、峰值检波电路检波电路或检波器的作用是从调幅波中取出低频信号。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。图 3.3 检波电路图 3.3 是一个二极管检波电路。 VD 是检波元件， C 和 R 是低通滤波器。当输入的

7、已调波信号较大时，二极管 VD 是断续工作的。正半周时，二极管导通，对C 充电;负半周和输入电压较小时，二极管截止， C 对 R 放电。在 R 两端得到的电压包含的频率成分很多，经过电容 C 滤除了高频部分，再经过隔直流电容 C 0 的隔直流作用，在输出端就可得到还原的低频信号。3、LM331 频率电压转换器4、CC4511 译码驱动电路采用 CC4522BCD 码(锁存/七段译码/驱动器)来驱动共阴数码管。图为 CC4511引脚排列。其中，A，B，C，D 是四个输入端和 ag 是七个输出端。实验时接+5V 电源和将十进制数的 BCD 码接到译码器的相应输入端即可显示 0-9 的数值。四、 总

8、电路图五、参考资料1 万福君、潘松峰.单片微机原理系统设计与应用(第二版) 中国科学技术大学出版社，2001.2 胡汉才.单片机原理及其接口技术 清华大学出版社，2004. 3 蔡美琴、张为民.MCS-51 系列单片机系统及其应用(第二版) 高等教育出版社，2004.4 杨振江、杜铁军.流行单片机实用子程序及应用实例 西安电子科技大学出版社，2002.六、电路仿真图问题 1:电路的运行过程,通过接收器获得信号，经过 LM324 集成放大，将得到的信号经过频率电压转换，经译码器显示到显示屏中，完成运行。问题 2:本次实验的电路类型,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系统，它的主要是设计以单片机为核心、采用 V/F 转换技术的便携式环境噪声测量仪，完成所需的要求。 问题 3:本次实验的方案是什么?声压经过传声器导入到放大器，经过变换后在 AT89C51 进行定时，经 CC4511译码驱动，显示在显示屏上。