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1、毕业设计计（论文）课题名称称：基于单片片机的环环境噪音音测试仪仪专 业 电气气系工程程系 班 级车车辆电子子0811 学生姓名名 陈斌斌指导老师师 张敏三三 完成日期期20110年112月 20111届毕业业设计任任务书一 、 课题名名称：基基于单片片机环境境噪音测测量仪系系统的设设计二 、 指导老老师：张张敏三三 、设设计内容容与要求求1、课题题概述本课题采采用单片片机设计计一个环环境噪音音测量仪仪，实现现测量噪噪音基本本功能。通通过这个个具体控控制系统统的设计计，掌握握微机控控制系统统设计的的一般方方法和处处理问题题的思路路，特别别是一些些常用的的技术手手段，在在实践教教学环节节中，积积累
2、设计计经验，开开拓思维维空间，全全面提高高个人的的综合能能力。2、设计计内容与与要求（1）设设计内容容：1) 绘制噪音音测量仪仪系统框框图，确确定设计计方案。2) 了解电路路所需芯芯片的功功能、参参数和工工作原理理。3) 采用prroteel完成成噪音测测量仪的的原理图图绘制。4) 采用C语语言完成成软件设设计。5) 采用软件件完成编编译、仿仿真、下下载.6) 完成噪音音测量仪仪的硬件件设计方方案.7) 调试并实实现噪音音测量仪仪控制系系统的功功能.（2）设设计功能能要求：外界噪声声信号通通过传声声器转换换成音频频信号,经过放放大和VV /FF变换输输入到单单片机进进行处理理,实现对对噪音的的
3、时实监监测。四、设计计参考书书模拟电电子技术术、数数字电子子技术、单单片机技技术与应应用五、设计计说明书书要求1) 封面2) 内容摘要要3) 目录4) 绪论5) 正文（设设计方案案比较与与选择、设设计方案案原理、计计算、分分析、设设计结果果的说明明及特点点）6) 文献7) 致谢8) 附录（参参考文献献、图纸纸、材料料清单）六、毕业业设计进进程安排排第1周：材料准准备与借借阅，了了解设计计思路。第2-33周：设设计要求求说明及及课题内内容辅导导，完成成图纸初初稿。第4-66周：进进行毕业业设计，完完成说明明书初稿稿。第7-88周：第第一次检检查，了了解设计计完成情情况。第9周：第二次次检查学学生
4、设计计完成情情况，并并做好毕毕业答辩辩准备。第10周周：毕业业答辩与与综合成成绩评定定。七、毕业业设计答答辩及论论文要求求1、毕业业设计答答辩要求求答辩前三三天，每每个学生生应按时时将毕业业设计说说明书或或者毕业业论文、专专题报告告等必要要数据交交指导老老师审阅阅，由指指导老师师写出审审阅意见见。学生答辩辩时对自自述部分分写出的的书面提提纲，内内容包括括课题的的任务、目目的和意意义，所所采用的的原始数数据或者者参考文文献、实实验方法法、测试试方法、鉴鉴别学生生独立工工作的能能力、创创新能力力。2、毕业业设计论论文要求求文字要求求：说明明要求打打印，不不能手写写。文字字通顺，语语言通顺顺，排版版
5、合理，无无错别字字，不允允许抄袭袭。3、图纸纸要求：按工程程制图标标准制图图，图面面整洁，布布局合理理，线条条粗细均均匀，圆圆弧连接接光滑，尺尺寸标注注规范，文文字注释释必须使使用工程程字书写写。4、曲线线图纸要要求：所所有曲线线、图表表、线路路图、程程序框图图等不准准手画，必必须按国国家标准准或者工工程要求求绘制。摘 要要外界噪声声信号通通过传声声器转换换成音频频信号,经过放放大和VV /FF变换输输入到单单片机进进行处理理,并转换换成相应应的dB值通过过LEDD显示,从而实实现噪声声的实时时监测。其其实现简简单,精确度高,可用于于实际进进行噪声声的实时时监测。关键词:传声器器;运算放放大器
6、;转换器器;单片机机; LLEDAbsttracctMon itoor iing thee noo isse uundeer cconttroll thhe mm iccropproccesssorTThiss paaperr inntrooducces thee waays to connvennt tthe reaal2ttimee moonittoriing of thee nooisee inntoffreqquenn2cyy byy ussinggmiccropphonne, opeerattionnal ampp liifieer aand V /F cconvvertter, w
7、hhichh wiill asmmicrrop roccesssorsinnputt siignaal. Theen mmicrrop roccesssorwwilll chhangge iit iin tto aa dB vvaluue, whiich willl bbe ddispp laayedd onn LEED.TThiss waay iis ssimpp lee, hhighh p reccisiion, soo itt iss allwayys uusedd inn moonittoriing thee urrbann nooisee.Keywwordds:miccropphon
8、ne; opeerattionnal ampp liifieer; V /F cconvvertter; miicroop rroceessoor; LEDD目录摘要IAbsttracctIII第1章引引言11.1 噪噪音测量量仪的选选题背景景11.2 噪噪音11.3 噪噪声的分分类21.4 噪噪声的危危害31.4.1 噪噪声对听听力的损损伤31.4.2 噪噪声对健健康的影影响31.4.3 噪噪声对正正常生活活和工作作的干扰扰41.4.4 特特强噪声声能损害害仪器设设备和建建筑物。41.5 噪噪声的评评价41.5.1 响响度级和和响度441.5.2 声声级6第2章功功能概述述和总体体方案设设计
9、72.1 功功能概述述72.1.1 噪噪声测量量原理772.2 系系统设计计方案772.2.1传声声器72.2.2运算放大大器72.2.3转换换器92.2.4单片片机1112.2.5 驱驱动模块块112.2.6LEED显示示12第3章总总电路设设计分析析133.1 系系统硬件件总电路路构成1133.2 基基于单片片机环境境噪音测测量基本本构成及及原理1133.3 889S551单片片机简介介：1333.4 单单片机最最小系统统153.5 芯芯片简介介163.5.1 LLM33311663.5.2 LMM358818第4章软软件电路路设计分分析1994.1 频频率与声声压级检检测算法法194.2
10、 程程序流程程图1995.3 设设计程序序如下：20第5章安安装与调调试2665.1 调调试设备备265.2 调调试步骤骤265.3 调调试过程程中出现现的问题题27参考文献献28结论299设计心得得30致谢311附录一332附录二332附录二333第1章 引 言1.1 噪音音测量仪仪的选题题背景当今世界界科技飞飞速发展展,人类享享受着科科技发达达带来的的现代生生活的同同时,同样也也承受着着科带来来副产品品各种各各样的污污染。其其中,环境噪噪声污染染就是现现代人所所不能回回避的现现实,尤以生生活在城城市中的的人们为为甚。为为此,本文以以80311单片机机为控制制核心介介绍一种种环境噪噪声测量量
11、方法。1.2 噪噪音噪声是一一种声音音，声音音是由物物体的机机械振动动而产生生的。振振动的物物体称为为声源，它它可以是是固体、气气体或液液体。声声音可以以通过介介质（空空气、固固体或液液体）进进行传播播，形成成声波当当声波到到达人耳耳，人们们就听到到声音，声声波在传传播过程程中可能能会产生生反射、绕绕射、折折射和干干涉。声声音有强强弱之分分，并用用声压pp来表示示其大小小，单位位是Paa (帕帕)，1 PPa=11N/mm2（牛牛顿/米2），一一个大气气压等于于1.0013 1055 Paa.。声声压可以以用峰值值、平均均值和有有效值表表示。声声压的有有效值是是瞬时声声压平方方在一段段时间平平
12、均数的的平方根根，又称称均方根根值（RRMS），它它直接与与声波的的能量有有关，所所以用得得最多，以以下除非非另外说说明，所所论声压压均指有有效值。由于声压压变化的的范围很很大，例例如人耳耳刚能听听到的最最小声压压为210-5 PPa，而而喷气式式飞机附附近的声声压可达达数百帕帕，两者者相差数数百万倍倍；同时时考虑人人耳对声声音强弱弱反应的的（对数数）特性性，用对对数方法法将声压压分为百百十个级级，称为为声压级级。声压级的的定义是是：声压压与参考考声压之之比的常常用对数数乘以220，单单位是ddB（分分贝），即即：Lp = 200lg P/Po式中：pp为声压压（Paa.），p00=210-5
13、Paa是参考考声压，它它是人耳耳刚刚可可以听到到声音的的声压。声波振动动的快慢慢用频率率f来表示示，单位位是Hzz（赫），它它表示物物体在11秒内振振动的次次数。频频率的倒倒数为振振动周期期T，单位位是s（秒）。人人类只能能听到220Hzz2000000Hz的的声音，低低于200Hz的的声音为为次声，高高于2000000Hz的的声音为为超声。声声波的幅幅值随时时间的变变化图称称为声波波的波形形。如果果波形是是正弦波波，则称称为纯音音，纯音音的声波波可以用用下述函数数描述：p=Pssin（t+）式中：PP-幅值值；-角频率率，=2f，f-频率率；-初始相相位。如10000Hzz声音就就是指频频率
14、为110000Hz的的纯音。如如果波形形是不规规则的，或或随机的的，则称称为噪声声。如果果噪声的的幅值对对时间的的分布满满足正态态（高斯斯）分布布曲线，则则称为“无规噪噪声”。1.3 噪噪声的分分类按照声源源的不同同，噪声声可以分分为机械械噪声、空空气动力力性噪声声和电磁磁性噪声声。机械械噪声主主要是由由于固体体振动而而产生的的，在机机械运转转中，由由于机械械撞击、磨磨擦、交交变的机机械应力力以及运运转中因因动力不不平均等等原因，使使机械的的金属板板、齿轮轮、轴承承等发生生振动，从从而辐射射机械噪噪声，如如机床、织织布机、球球磨机等等产生的的噪声。当当气体与与气体、气气体与其其它物体体（固体体
15、或液体体）之间间做高速速相对运运动时，由由于粘滞滞作用引引起了气气体扰动动，就产产生空气气动力性性噪声，如如各类风风机进排排气噪声声、喷气气式飞机机的轰声声、内燃燃机排气气、储气气罐排气气所产生生的噪声声爆炸引引起周围围空气急急速膨胀胀亦是一一种空气气动力性性噪声。电电磁性噪噪声是由由于磁场场脉动、磁磁致伸缩缩引起电电磁部件件振动而而发生的的噪声，如如变压器器产生的的噪声。按按照噪声声的时间间变化特特性，可可分为四四种情况况：噪声声的强度度随时间间变化不不显著，称称为稳定定噪声（见见图1-1a），如如电机织织布机的的噪声。噪噪声的强强度随时时间有规规律地起起伏，周周期性地地时大时时小的出出现，
16、称称为周期期性变化化噪声（见见图1.1b），如如蒸汽机机车的噪噪声。噪噪声随时时间起伏伏变化无无一定的的规律，称称为无规规噪声（图图1-1c），图1-11如街道交交通噪声声。如果果噪声突突然爆发发又很快快消失，持持续时间间不超过过1s，并并且两个个连续爆爆发声之之间间隔隔大于11s，则则称为脉脉冲声（图图1-1d），如如冲床噪噪声、枪枪炮噪声声等。城城市环境境噪声在在噪声研研究中占占有很重重要的地地位，它它主要来来源于交交通噪声声、工业业噪声、建建筑施工工噪声和和社会生生活噪声声。由于于城市中中机动车车辆的日日益增多多和超声声速飞机机的大量量使用，运运输工具具（如汽汽车、拖拖拉机、火火车、飞飞
17、机等）产产生的噪噪声成了了城市环环境噪声声的主要要污染源源之一。工工业噪不不仅直接接对生产产工人带带来危害害，而且且影响附附近居民民。工业业噪声中中，纺织织厂的噪噪声9001006dBB，机械械工业在在801200dB，大大型球磨磨机、大大型鼓风风机在1130ddB以上上。工业业噪声是是造成噪噪声性的的主要原原因。建建筑施工工噪声是是由于建建筑工地地使用各各种打桩桩机、搅搅拌机、切切割机等等施工机机械引起起的噪声声。社会会活动和和家庭生生活噪声声也是普普遍存在在的，例例如为了了宣传活活动而过过量地使使用高音音喇叭，就就会产生生令人烦烦恼的噪噪声。在在社会生生活中，不不当地使使用收音音机、录录音
18、机、电电视机，在在很多情情况下也也会成为为一种对对邻居干干扰的噪噪声源。电电风扇、电电冰箱、洗洗衣机等等家用电电器，如如设计制制造不合合理，或或使用不不当亦会会成为噪噪声源。1.4噪噪声的危危害1.4.1 噪噪声对听听力的损损伤短时间处处于高噪噪声环境境中，双双耳难受受、头痛痛、不舒舒服，过过一段时时间适应应了，但但这以后后，双耳耳嗡鸣，一一般令听听力损失失15ddB。休休息几小小时后，听听力会逐逐渐恢复复，这叫叫暂时性性听力损损伤（听听阈偏移移、听觉觉疲劳），听听觉器官官未受到到器质性性损害。如如果长期期在高噪噪声环境境下工作作，日积积月累，内内耳器官官会发生生器质性性病变，听听觉疲劳劳不能
19、恢恢复，成成为永久久性听阈阈偏移，这这就是噪噪声性耳耳聋。如如何确定定为耳聋聋？ISSO规定定在5000、10000、20000Hzz三个倍倍频程内内听阈提提高的平平均值在在25ddB以上上时，即即认为听听力受到到损伤，又又叫轻度度噪声性性耳聋。噪噪声性耳耳聋与噪噪声强度度、频率率以及作作用时间间的长短短有关。强强度越大大，频率率越高，作作用时间间越长，噪噪声性耳耳聋发病病率就越越高。工工人在885dBB（A）环境境下工作作15年，发发病率为为5%。90ddB为14%。1055dB则则达500%以上上。如达达到1220dBB，即使使短时间间也会造造成永久久性听力力损伤。当当达到1140ddB时
20、，听听觉器官官会发生生急性创创伤，致致使鼓膜膜破裂出出血，双双耳突然然失听，这这是一次次性使人人耳聋的的恶性噪噪声性耳耳聋。噪噪声性耳耳聋分两两种情况况：一是是机械传传导性耳耳聋，由由外耳道道阻塞、耳耳鼓或听听觉系统统损坏或或功能降降低引起起。二是是神经感感觉性耳耳聋，由由耳蜗中中听觉神神经功能能衰退引引起，也也可由传传导神经经和大脑脑听觉中中枢功能能的降低低引起。噪噪声性耳耳聋两个个特征：一是有有一个持持续积累累的过程程，一开开始感觉觉不明显显，容易易被忽视视；二是是不能治治愈。1.4.2 噪噪声对健健康的影影响1作用用于人的的中枢神神经系统统，引起起头痛、脑脑胀、耳耳鸣、失失眠、全全身无力
21、力、为神神经官能能症。2引起起消化不不良，食食欲不振振、恶心心呕吐、导导致肠胃胃病和溃溃疡病。3引起起心跳加加快，心心律不齐齐，血压压升高，动动脉硬化化，冠心心病。4视觉觉器官：眼睛、视视力减退退、眼花花、使劳劳动生产产率下降降。5内分分泌功能能影响，胎胎儿正常常发育的的影响，及及胎儿听听觉器官官影响。机机场噪声声无论大大小对儿儿童健康康都有不良影影响，引引起儿童童的血压压升高和和紧张荷荷尔蒙凝凝聚度显显著上升升。1.4.3 噪噪声对正正常生活活和工作作的干扰扰1影响响睡眠。40dB（A）连续噪声使10%的人睡眠受到影响，70dB（A）影响50%。突发噪声40dB（A），可使10%的人惊醒，6
22、0dB可使70%的人惊醒。我国大城市的交通噪声（7085dB）、火车噪声（75dB）、飞机噪声（95120dB）、工厂噪声（6070dB）、建筑施工噪声（8090dB），均会影响居民的睡眠。2影响响交谈和和通讯。通常谈谈话声不不大于770dBB，大声声可达885dBB，当噪噪声级与与谈话声声级相接接近时，正正常交谈谈会受到到干扰。噪噪声级比比谈话声声级高110dBB以上时时，谈话话声安全全被掩蔽蔽。一般般65ddB噪声声就会干干扰普通通谈话。如如果噪声声级超过过90ddB，大大喊大叫叫也听不不清。3影响响工作。分散人的注意力，使人容易疲劳，反应迟钝，影响工作效率，增高工作差错率。上课时受噪声干
23、扰，使教师提高嗓门，增加劳累，学生分散注意力，影响教学效果。1.4.4 特特强噪声声能损害害仪器设设备和建建筑物。噪声引起起仪器设设备振动动，高噪噪声超过过1355dB时时，会使使电子仪仪器发生生故障；超过1150ddB时，元元器件可可能损坏坏。在特特强噪声声作用下下，会使使材料或或结构产产生疲劳劳而断裂裂声疲疲劳现象象。1.5噪噪声的评评价1.5.1 响响度级和和响度声压和声声强都是是客观物物理量，声声压越高高，声音音越强；声压越越低，声声音越弱弱，但是是它们不不能完全全反映人人耳对声声音的感感觉特性性。人耳耳对声音音的感觉觉，不仅仅和声压压有关，也也和频率率有关。一一般对高高频声音音感觉灵
24、灵敏，对对低频声声音感觉觉迟钝，声声压级相相同而频频率不同同的声音音听起来来可能不不一样响响。为了了既考虑虑到声音音的物理理量效应应，又考考虑到声声音对人人耳听觉觉的生理理效应，把把声音的的强度和和频率用用一个量量统一起起来，人人们仿照照声压级级引出了了一个响响度级的的概念。使使用等响响实验方方法，可可以得到到一族不不同频率率、不同同声压级级的等响响度曲线线。实验验时用110000Hz的的某一强强度（例例如400dB）的的声音为为基准，用用人耳试试听的办办法与其其它频率率（例如如1000Hz）声声音进行行比较，调调节此声声音的声声压级，使使它与110000Hz声声音听起起来响度度相同，记记下此
25、频频率的声声压级（例例如500dB）。再再用其它它频率试试验并记记下它们们与10000HHz声音音响度相相等的声声压级，将将这些数数据画在在坐标上上，就得得到一条条与10000HHz、40ddB声压压级等响响的曲线线。这条条曲线用用10000Hzz时的声声压级数数值来表表示它们们的响度度级值，单单位为方方，这里里就是440方。同同样以110000Hz其其它声压压级的声声音为基基准，进进行不同同频率的的响度比比较，可可以得出出其它的的等响度度曲线。经过大量试验得到的并由国际标准化组织（ISO）推荐为标准的等响度曲线：图1-22 频率率与声压压级的关关系图从图中可可以看出出：（1）当当响度级级比较
26、低低时，低低频段等等响度曲曲线弯曲曲较大，也也就是不不同频率率的响度度级（方方值）与与声压级级（dBB值）相相关很大大，例如如同样440方响响度级，对对10000Hzz声音来来说声压压级是440dBB，对1000Hzz声音是是50ddB，对对40HHz声音音是700dB，对对20HHz声音音是900dB。（2）当当响度级级高于1100方方时，等等响度曲曲线变得得比较平平坦，也也就是声声音的响响度级主主要决定定于声压压级，与与频率关关系不大大。（3）人人耳对高高频声音音，特别别是3000040000Hzz的声音音最敏感感，而对对低频声声音则频频率越低低越不敏敏感。响响度级虽虽然定量量地确定定了响
27、度度感觉与与频率和和声压级级的关系系，但是是却未能能确定这这个声音音比那个个声音响响多少。频率20HZZ40HZZ100HHZ1KHZZ4K10K15K声压级90 ddB70 ddB50 ddB40 ddB38 ddB49 ddB45 ddB图1-331.5.2 声声级声压级只只反应声声音强度度对人响响度感觉觉的影响响，不能能反映声声音频率率对响度度感觉的的影响。响响度级和和响度解解决了这这个问题题，但是是用它们们来反映映人们对对声音的的主观感感觉过于于复杂，于于是又提提出了计计权声压压级的概概念。计计权声压压级就是是用一定定频率计计权网络络测量得得到的声声压级，计计权声压压级简称称声级。在在
28、声学测测量仪器器中，通通常根据据等响度度曲线，设设置一定定的频率率计权电电网络，使使接收的的声音按按不同程程度进行行频率滤滤波，以以模拟人人耳的响响度感觉觉特性。当当然我们们不可能能做无穷穷多个电电网络来来模拟无无穷多根根等响度度曲线，一一般设置置A，B和C三种计计权网络络，其中中A计权网网络是模模拟人耳耳对400方纯音音的响度度，当信信号通过过时，其其低、中中频段（1000Hz以下）有较大的衰减。B计权网络是模拟人耳对70方纯音的响度，它对信号的低频段有一定衰减。而C计权网络是模拟人耳对100方纯音的响度，在整个频率范围内有近乎平直的响应。利用具有一定频率计权网络和时间计权的声学测量仪器对声
29、音进行声压级测量，所得到的读数称计权声压，简称声级，单位为dB。第2章功功能概述述和总体体方案设设计2.1功功能概述述可以正常常测量环环境噪声声大小。2.1.1噪声声测量原原理噪声测量量结构如如图1所示。其其中,外部声声音信号号传播到到传声器器,并通过过运算放放大器将将输入的的微弱音音频信号号转换为为一信号号电平(电压信信号) ,此电电压信号号则由VV /FF转换器器转换成成对应的的具有一一定频率率的脉冲冲信号,以便单单片机接接收。单单片机根根据输入入的脉冲冲信号进进行处理理,并经量量纲转换换出所对对应的DDB值,最后在在单片机机控制下下由LEED实时时显示出出来。图2-11噪声声测量结结构框
30、图图2.2系系统设计计方案2.2.1传声声器用于接收收外部声声音信号号,并输出出一微弱弱的音频频信号。实际就相当于一个麦克风。2.2.2运算算放大器器方案一、采用三极管进行放大，利用三极管多级放大原理Au=Au1Au2Aun 根据三极极管的多多级放大大特性，在在计算各各级电路路的电压压放大倍倍数时，必必须考虑虑后级的的输入电电阻对前前级电路路电压放放大倍数数的影响响。方案二、采用通用集成块LM324进行放大LM324为美国国家半导体公司生产的单电源集成运算放大器，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。在应用电路，可以双电源工作，也可单电源工作，其输出电压可以
31、和各种逻辑电平匹配，内部已经进行了频率补偿，且具有电源电压宽，静态功耗小，价格低廉等优点。图2-22LM3324运运算放大大原理图图方案三、采用通用集成块LM358进行放大，根据集成运放同向输入比例运算原理。其中Rf为反馈电阻，R为反向接地端，改变R与Rf的阻即可以改变放大倍数。也可以采用多级放大，多级放大倍数算法Au=Au1Au2Aun 图2-33LM3358运运算放大大原理图图经过长时时间的电电路调试试我们确确定了放放大部分分采用方方案三，因因为方案案一采用用的是三三极管放放大达不不到200200KHZZ的频率率信号放放大，而而采用方方案二虽虽然可以以达到所所需的频频率放大大，但是是所采用
32、用的放大大是用双双电源供供电，而而单电源源供电无无法达到到我们所所需的要要求，而而双电源源供电所所需的成成本又高高了，并并且用双双电源供供电还必必须考虑虑到电源源的纹波波系数，如如果纹波波系数较较大会把把输出的的信号给给掩盖无无法达到到所需要要求。而而采用方方案三不不但可以以达到220220KHHZ的频频率信号号放大，而而且电源源供电时时采用99V单电电源供电电，我们们只要有有一个99V蓄电电池就可可以解决决了，而而且采用用LM3358不不但便宜宜而且所所需的电电路也比比较简单单。2.2.3转换换器方案一、采用ADDC08809是是CMOOS型88位逐次次逼近型型A/DD转换器器。内部部结构如
33、如图（11），它它由一个个8路模模拟开关关、一个个地址锁锁存译码码器、一一个A/D转换换器和一一个三态态输出锁锁存器组组成。多多路开关关可选通通8个模模拟通道道，允许许8路模模拟量分分时输入入，共用用A/DD转换器器进行转转换。三三态输出出锁存器器用于锁锁存A/D转换换完的数数字量，三态输出锁存器当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器存取走转换完的数据。适用于分辨率较高而且转换速度适中的场合。图2-44ADCC08009的引引脚图方案二、采用单电电源LMM3311V/FF转换，在整个测量电路中,电压信号与脉冲信号即V /F的转换对整个系统的性能起着重要作用,因此本系统采用了高性能的电压频率
34、转换集成电路LM331作为系统的核心,由LM331构成的V /F转换电路,将电压信号( 05V)转换成对应的频率信号( 010KHz) ,该频率信号以TTL电平送入89S51单片机的P3. 5引脚,作为T1的计数脉冲。图2-55LM3331单单电源VV/F变变换图方案三、采用双电源供电LM331V/F转换，LM331是美国NS公司生产的性价比较高的精密电压频率转换器,它采用新的温度补偿能隙基准电路,在整个工作温度范围内和4. 0V 电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽,可达100dB;线性度好,最大非线性失真小于0. 01% ,工作频率低到0. 1Hz时,仍有较好的线性;变换精度高
35、,数字分辨率可达12位;抗干扰能力强,外接电路简单,只需几个阻容元件就可构成V /F变换电路,并且容易保证转换精度。在该电路中,基于LM331的压频转换关系为:fout = (RSVIN ) /(2. 09RL CtRt )电路中的RS 主要用于调节电路的转换增益。Ct ,Rt , RL 的典型值分别为6. 8K, 0. 01uF和100K, RS 值由设计者自己决定,其可调电阻用于对基准电流进行调节,以校正输出频率。由于RS、Rt、RL 和电容Ct 会直接影响fout的转换结果。因此,对这些元件的参数有一定的要求,设计时应根据转换精度适当选择。电容CL对转换结果虽有应选择漏电流小的电容器。用
36、电阻Ri 和Ci 组成低通滤波器,可减少输入电压中的干扰脉冲,提高转换精度。图2-66LM3331双双电源VV/F变变换图最终我们们确定了了方案二二为我们们的转换换电路，方方案一中中采用的的是ADDC08809它它的转换换速度没没有LMM3311的转换换速度快快，而且且转换电电路中用用到了双双D触发发器进行行74LLS744分频，从从而进行行电压测测量。而而方案三三采用的的是正负负12VV双电源源进行供供电，前前面我们们说到标标准电源源的纹波波系数比比较大，会会影响我我们的信信号，而而且我们们采用的的放大器器是单电电源9VV供电，如如果我们们采用的的是方案案三，那那么我们们又会多多出个电电源，
37、所所以我们们才用的的是方案案二，不不但解决决了转换换速度、转转换效率率、电源源问题、是是否影响响信号。2.2.4单片机机本测量系系统选用用流行的的89SS51单单片机。T1设为计数状态,用于对前向通道V /F输入的脉冲信号进行计数;T0设为定时状态,用于定时读取T1计数值(定时时间为1秒,即单位时间) 。相应的程序编制较为简单,主要任务是实现单片机对输入的脉冲信号进行采集,并进行频率与DB 的量纲转换,以及控制LED显示相应的DB值。2.2.5驱动动模块数码管驱驱动常用用的驱动动电路由由三极管管（PNNP）和和芯片驱驱动（774LSS1644）两种种，本文文采用的的是85550型型三级管管驱动
38、。图2-77驱动模模块图2.2.6LEED显示示根据一般般城市内内噪声等等级、测测量方法法和标准准,显示只只需四位位即可满满足要求求显示格格式: DBB。该电电路采用用动显示示方式,段选使使用899S511内部带带上拉电电阻的准准双向口口P1的8个管脚脚,用三极管管做驱动动器;位选使使用具有有能,带内部部上拉电电阻的准准双向口口P2的P210P213,用一一片74406做做4路反相相缓冲驱驱动器,由于74406是是集电极极开路,故需并并接4只上拉拉电阻。LED选用四位红光共阳极数码管。图2-88LEDD显示模模块图第3章 总电路路设计分分析3.1系系统硬件件总电路路构成实现本设设计要求求的具体
39、体功能，可可以选用用AT889C551单片机机及外围围器件构构成最小小控制系系统，本系统以以单片机机为核心心，组成成一个自自动控制制为一身身的闭环环控制系系统。系系统硬件件电路由由单片机机最小系系统，显显示模块块。3.2 基于单片片机环境境噪音测测量基本本构成及及原理单片机放大噪音V/F转换显示模块图3-11环境噪噪声基本本构成图图3.3 89S511单片机机简介：89S551单片片机包含含中央处处理器CCPU（CCenttrall Prroceessiing Uniit）、数数据存储储器RAAM（RRanddom Acccesss Meemorry）、程程序存储储器ROOM（RReadd O
40、nnly Memmoryy）、定定时/计计数器、并并行接口口、串行行接口和和中断系系统等几几大单元元及数据据总线、地地址总线线和控制制总线等等三大总总线。中央处理理器CPPU（CCenttrall Prroceessiing Uniit）：中央处处理器(CPUU)是整整个单片片机的核核心部件件，是88位数据据宽度的的处理器器，能处处理8位位二进制制数据或或代码，CCPU负负责控制制、指挥挥和调度度整个单单元系统统协调的的工作，完完成运算算和控制制输入输输出功能能等操作作。数据存储储器RAAM（RRanddom Acccesss Meemorry）：89SS51内内部有1128个个8位用用户数据
41、据存储单单元和1128个个专用寄寄存器单单元，它它们是统统一编址址的，专专用寄存存器只能能用于存存放控制制指令数数据，用用户只能能访问，而而不能用用于存放放用户数数据，所所以，用用户能使使用的RRAM只只有1228个，可可存放读读写的数数据，运运算的中中间结果果或用户户定义的的字型表表。 程序存储储器ROOM（RReadd Onnly Memmoryy）：889S551共有有40996个88位掩膜膜ROMM，用于于存放用用户程序序，原始始数据或或表格。定时/计计数器：89SS51有有两个116位的的可编程程定时/计数器器，以实实现定时时或计数数产生中中断用于于控制程程序转向向。并行行输入输输出
42、(II/O)口：889S551共有有4组88位I/O口(P0、 P1、PP2或PP3)，用用于对外外部数据据的传输输。中断系统统：899S511具备较较完善的的中断功功能，有有两个外外中断、两两个定时时/计数数器中断断和一个个串行中中断，可可满足不不同的控控制要求求，并具具有2级级的优先先级别选选择。图3-22AT889S551单片片机引脚脚图3.4单单片机最最小系统统图3-33单片机机最小系系统图复位电路路：单片片机899s511的复位位电路由由电阻，电电容和复复位开关关FW组组成，其其复位端端为第99脚。当当按下复复位开关关FW后后，第99脚的电电压由原原来的低低电平变变为高电电平，使使单
43、片机机实现复复位操作作。也就就是当该该端子上上保持两两个机器器周期的的高水平平时，可可对899s511单片机机实现复复位操作作。图3-44 上电电复位电电路时钟电路路：时钟钟电路是是由电容容C4、C5和122MHzz的晶振振组成，接接在单片片机的第第18和和19脚脚(即XXTALL1和XXTALL2端)。因其其采用的的是振荡荡频率112MHHz的晶晶振，所所以其软软件的一一个机器器周期为为1uss。3.5 芯片简简介3.5.1LMM3311LM3331是美美国NSS公司生生产的性性能价格格比较高高的集成成芯片。LM331可用作精密的频率电压（F/V）转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时
44、间积分器以及其他相关的器件。LM331为双列直插式8脚芯片。LM331的内部电路组成如图1所示。由输入比较器、定时比较器、RS触发器、输出驱动管、复零晶体管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护管等部分组成。输出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。LM331可采用双电源或单电源供电，可工作在4.040V之间，输出可高达40V，而且可以防止Vcc短路。图3-55LM3331逻逻辑框图图LM3331内部部有（11）输入入比较电电路、（2）定时比较电路、（3）R-S触发电路、（4）复零晶
45、体管、（5）输出驱动管、（6）能隙基准电路、（7）精密电流源电路、（8）电流开关（9）输输出保护护点路等等部分。输输出管采采用集电电极开路路形式，因因此可以以通过选选择逻辑辑电流和和外接电电阻，灵灵活改变变输出脉脉冲的逻逻辑电平平，从而而适应TTTL、DTLL和CMOOS等不不同的逻逻辑电路路。此外外，LMM3311可采用用单/双电源源供电，电电压范围围为440VV，输出出也高达达40VV。I（PINN1）为为电流源源输出端端，在ff（PINN3）输输出逻辑辑低电平平时，电电流源输出对对电容充电。引引脚2（PINN2）为为增益调调整，改改变的值可可调节电电路转换换增益的的大小。f（PIN3）为
46、频率输出端，为逻辑低电平，脉冲宽度由t和t决定。引脚4（PIN4）为电源地。引脚5（PIN5）为定时比较器正相输入端。引脚6（PIN6）为输入比较器反相输入端。引脚7（PIN7）为输入比较器正相输入端。引脚8（PIN8）为电源正端。由LM3331组组成的电电压频率率变换电电路，LLM3331内部部由输入入比较器器、定时时比较器器、RS触发器器、输出出驱动、复复零晶体体管、能能隙基准准电路和和电流开开关等部部分组成成。输出出驱动管管采用集集电极开开路形式式，因而而可以通通过选择择逻辑电电流和外外接电阻阻，灵活活改变输输出脉冲冲的逻辑辑电平，以以适配TTTL、DTLL和CMOOS等不不同的逻逻辑电路路。当输输入端VVi输输入一正正电压时时，输入入比较器器输出高高电平，使使RS触发器器置位，输输出高电电平，输输出驱动动管导通通，输出出端f00为逻辑辑低电平平，同时时电源VVcc也也通过电电阻R22对电容容C2充电电。当电电容C22两端充充电电压压大于VVcc的的2/33时，定定时比较较器输出出一高电电平，使使RS触发器器复位，输输出低电电平，输输出驱动动管截止止