基于單片機的噪音檢測與報警系統的設計與爭論環境噪聲監測，是人類提高生活質量，加強環境保護的一個重要環節。本次設計以單片機AT89C52為數據和掌握處理器。首先，用傳聲器采集環境中的噪聲，把聲音信號轉換成電信號；接著，由集成運放LM358把采集到的電信號放大，利用ADC0808模數轉換電路把模擬信號轉換成數字信號；然后，利用單片機本身的計數器、計時器和中斷實現對信號的處理；最終，由LM016L液晶顯示屏顯示噪音分貝值。當超過限定分貝值時報警器自動報警，回到正常分貝值時自動解除報警。本設計的優點是電路簡潔、精度較高、有用性較強。I21章緒論噪聲的概念物理學定義：噪聲是發聲體做無規章振動時發出的聲音。音產生干擾的聲音稱之為噪聲。聲、建筑工地的機器聲、以及鄰居電視機過大的聲音，都是噪聲。總而言之，噪聲和聲音一樣是由物體振動產生的。噪聲對人體的危害〔音響、空調、電視機等〕的增多，環境噪聲日益嚴峻，它已成為污染人類社會環境的一大公害。噪聲具有局部性、臨時性和多發性的特點。噪聲不僅會影響聽力，而且還對的慢性殺手”。噪聲給人帶來生理上和心理上的危害主要有以下幾方面：痛、聽力損傷；噪聲對視力也有不同程度的損害。100100分貝左右噪聲環境中工作時140分貝的噪聲會引起眼球的振動、視覺模糊，呼吸、脈搏、血壓都會發生波動，甚至會使全身血管收縮，供血削減，說話力量受到影響。1.31.3噪聲的利用福人類。雖然噪音是世界四大公害之一，但它還是有用處的。①利用噪聲除草。②利用噪聲發電。③利用噪聲來制冷。④利用噪聲除塵。⑤利用噪聲克敵。⑥利用噪聲診病。⑦利用噪聲有源消聲。人對不同聲強的感覺無法忍受：150dB~130dB感到苦痛：130dB~110dB很吵：110dB~70dB無聲：0dB聲壓級測量機理20uPa(微帕)200Pa〔帕〕，其間相差107倍，這LPP的聲壓級表示成LP 20lg(P/P0)dB (1.1)P020uPaP=P0時，LP=0dBP=200Pa時，LP=140dB。0.20.250.5秒以上，即可得到真實聲壓級或平均聲壓級。考慮到人耳對不同頻率的響度感覺，在噪聲的測量AA聲dB1.1A聲級的校正量之間的關系。1.1倍頻帶中心頻率與A聲級校正量的關系倍頻帶中心頻率〔Hz〕31.563125250500A聲級校正量〔dB〕－39.4-26.2-16.1-8.6-3.2倍頻帶中心頻率〔Hz〕1k2k4k8k16kA聲級校正量〔dB〕01.21.0-1.1-6.62章總體方案設計整體思路是：將外界噪聲經過傳聲器轉換成電信號。由模擬電路采集環境噪聲并放大，經過模數轉換后再經前期數據處理電路送入單片機，系統的核心局部是單片機P0LCDP2LED燈顯示，再通過串口輸出實現通訊。方案論證基于AT89C52單片機實行A/D轉換器設計方案噪傳放聲模數轉換電路單LCD 顯示電路大片LED電聲器路機RS232串口通訊環境噪聲經高靈敏度、無指向性駐極體傳聲器轉換成電信號。所用傳聲器頻率特1.5噪傳放聲模數轉換電路單LCD 顯示電路大片LED電聲器路機RS232串口通訊2.1總體設計框圖基于LabVIEW的多功能噪聲測試儀設計方案PC總線插卡式虛擬聲級計模式，2.2所示。傳聲器將被測聲源信號轉換為電信號，A/D卡將模擬信號轉換為數字信號后供計算機進展縫隙和處理，A/DNIPXI-4472.NILabVIEW軟件完成對信號的讀取、分析、計算、存儲和顯示。傳聲器A/D傳聲器A/D采集PC機軟件局部2.2虛擬式聲級計硬件構造方案比較有些元器件選擇比較困難而且價格昂貴，消耗的功率相對較大，相比而言單片機采集數據更加便利，便于處理，而且單片機已經成為主流產品。單片機在電路上相比照較簡潔，而且消耗的功率相對較少，調試也較便利，還有最主要的一點是，第一種的測量精度與方案二差不多，符合經濟實惠的要求，因此本設計承受了第一種方案。3章硬件電路設計A/D轉換、單片機系統、LCDLED燈預示報警電路以及串口通訊模塊。傳聲器傳聲器〔Microphone〕又稱話筒，俗稱“麥克風”。傳聲器是將聲波轉換為相應電力使傳感器的振動膜振動，進而經變換器將此機械運動轉換成電參量的變化，是噪聲測量系統中的一個主要環節。依據膜片感受聲壓的狀況不同，傳聲器可分為三類：聲強式傳聲器，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假設依據膜片振動轉換成電能的方式來分，傳聲器可分為：電容式傳聲器，它利用動圈式傳聲器，利用磁場耦合的方式將膜片的振動轉換成電量。話筒等多種；按產生電壓的作用原理不同，可分為恒速式和恒幅式兩類；按輸出阻抗3.1。3.1傳聲器的主要技術特性和適用性主要技術特性和適用性電容式傳聲器類型壓電式動圈式靈敏度0.3-50Mv/Pa較高較低動態范圍〔dB〕較高者：20-146較低者：90-184較窄較窄工作環境要求溫度-50-150℃相對濕度：<90%因溫度變化，準確度影響較大能在高溫下工作，但易受磁場干擾適用于周密聲級計，適用于一般聲級計，適用于一般聲級計，適用性能與各種帶通濾波器構造簡潔，造價低多用于頻率響應，靈協作使用，必需配用敏度、指向性要求低前置放大器的試驗室測量率變化時，則運動元件的運動速度在運用頻帶內恒定不變。這類傳聲器，常見的有動圈式傳聲器和鋁帶式傳聲器。恒幅式傳聲器的輸出電壓正比于運動元件的位移幅度。當入射聲波強度不變時，該運動元件的位移幅度在運用頻帶內不變，其產生的電動勢不變。這類傳聲器，常見的有晶體傳聲器和電容傳聲器。聲器，當晶體的兩面受到壓力時，在兩面間消滅正負電荷，產生某一方向的電動勢：當受到相反方向的應力時，晶體兩面則產生與受壓力相反的電荷和電動勢。當晶體受到交變聲波的作用時，便產生音頻電動勢。廉、輸出電壓高，使用便利，考慮元器件的性價比和應用功能選用的是膜片式晶體傳聲器。傳聲器與電路的接法因此不能直接與放大器相連接，必需連接阻抗變換器。通常用一個專用的場效應管和3.1所示。傳聲器仿真

3.1傳聲器接入電路由于在軟件proteus來代替。由于噪聲經麥克風采集變成相應的電信號故可以承受信號源或電位計代替傳聲器輸入進展放大。放大電路LM358是雙運算放大器。它的封裝有8引腳雙列直插式和貼片式兩種，內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的運算放大器，功能完全一樣，適合于電源電63.2所示。3.2LM358引腳圖LM358的特性有以下幾點：內部頻率補償。直流電壓增益高(100dB)。單位增益頻帶寬(約1MHz)。電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)。5.雙電源(±1.5—±15V)。低功耗電流，適合于電池供電，低輸入偏流。低輸入失調電壓和失調電流。共模輸入電壓范圍寬，包括接地。差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。輸出電壓擺幅大(0Vcc-1.5V)。依據仿真的需要，可以用信號源或電位計代替麥克風作為放大電路的輸入。支持電流、電壓、電阻、頻率、熱電偶、熱電阻等多種信號輸出類型，最高精度可達0．01％，是工業現場、試驗室以及各類儀表制造商必備的計量測試工具。信號源有正3.3所示。73.3正弦信號輸入放大電路電位計也稱為“pot可變電阻器，通常被制造成不管使用多久均能維持原有的3.4所示。3.4電位計輸入放大電路在上述兩個輸入放大電路中，均進展的是同相放大，其閉環增益為

1R2KfR1Kf

(3.1)KZ”Z i

(3.2)2i 1R/R21式中Z”i---運算放大器的開環輸入阻抗；K---運算放大器的開環增益。8A/D轉換模塊設計A/DADC0808。ADC0808芯片介紹ADC0808的內部規律構造由以下圖可知，ADC08088路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D88路模擬量A/D轉換完的數字量，OE3.5所示。圖3.5 ADC0808內部構造ADC0808各引腳功能如下：D7-D0：8位數字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。RE〔：參考電壓正端。RE〔：參考電壓負端。START：A/D轉換啟動信號輸入端。ALE：地址鎖存允許信號輸入端。OE：輸出允許掌握端，用以翻開三態數據輸出鎖存器。〔IN0ABC=000)。9ADC0808硬件連線圖圖3.6 ADC0808接線圖單片機系統的設計單片機的選擇單片機自從問世以來，它始終是工業檢測、掌握應用的主角。市場上常用的單片MN6800系列等。其中，MCS-51由于單片機應用系統具有體積小，牢靠性高，功能強，價格低等特點，很簡潔形成產品而更受青睞。8031ROM，使用時需外接程序存儲器和一片規律電74LS373EPROM2764中的程序進展修改，必需先用一種特別的紫外線燈將其照耀擦除，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲器的程序代碼沒什么保密性可言。4KROM74LS373，更能表達“單片”的簡ROM中，只有將程序交芯片廠代為燒寫，并是一次性的，今后都不能改寫其內容。8751805187514KEPROM，用EPROM中進展現場試驗與應用，EPROM的改寫同樣需要用紫外線照耀肯定時間擦除后再燒寫。80518751單4KFLASH工藝的。1089C52是由北京集成電路中心〔BIDC〕設計，由美國的Atmel公司生產八位單片8KROM的八位CMOS80C51單片機指令系統和引腳完全兼容。89C52比較適宜的。本系統承受CPU89C52的單片機，89C528K的內存儲器，可以在編8031CPUEPROM為核MCS-51系列單3.789C52的主要管腳功能如下：接地；P0口〔32-39〕：I/O口，既可88I/OI/O口，也可按每位定義的其次功能操作；P2口〔21-28〕：既可作高8I/O口；P1口〔1-8〕：I/O口；RST〔9〕：復位信號輸入端；ALE/PROG：地址鎖存信號輸出端；PSEN：內外程序存儲器選擇線；XTAL1〔19〕XTAL2〔18〕：外接石英晶體振蕩器。STC89C523.7STC89C52管腳圖1單片機外圍電路設計時鐘電路89C52的時鐘可以兩種方式產生，一種是內部方式，利用芯片內部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。本系統承受內部時鐘電路。下面介紹內部時鐘方式。XTAL1XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反響元件的片外晶體或陶瓷諧振器一3.889C52片內振蕩器電路。89C52雖然有內部振蕩電3.9是內部時鐘方式的電路。外接晶體以及電容CX1和CX2構成并聯諧振電路，接在放大器的反響回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響振蕩頻率的凹凸，振蕩器的穩定性，起振的快1.2MHz～12MHzCX1CX2的典20pF～100pF60pF～70pF時振蕩器有較高的頻率穩定性。典30pFCX247pF設計印刷電路板時，晶體或陶瓷振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以削減寄生電容，更好地保證振蕩器穩定和牢靠地工作。為了提高溫度穩定性，應承受NPO11.0592MHz的晶陣。圖3.889C52片內振蕩器電路圖 圖3.9內部時鐘方式的電路圖復位電路89C52RET89C520000H89C52的時RET89C52RET由高電平變成低電平以后，89C520000H地址開頭執行程序。3.1089C52ALEPSEN兩引腳輸出高電平，RET引腳高電平到時，單片機復位。12通過按動按鈕產生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容C相當于瞬間短路，+5VRET/VPD89C52全機自動復位，這就是上電復位；假設運行過程中需要程序從頭執行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把+5VRET/VPDP0P3I/OSBUF存放器狀態不確定。單片機系統設計圖

3.10按鍵電平復位電路AT89C523.11所示。LCD顯示電路

3.11單片機系統接線圖液晶顯示器〔LCD〕具有功耗低、體積小、質量輕、功耗小的特點。點陣字符型液晶顯示器把LCD掌握器、點陣驅動器、字符存儲器集成在一塊印刷電路板上，構成便于應用的液晶模塊。這類液晶模塊不僅可以顯示數字、字符，還可以顯示各種圖13人機界面友好，使用操作也更加敏捷、便利，使其日益成為各種儀器儀表等設備的首LM016L。LM016L的構造及功能LM016L液晶模塊承受HD44780HD44780具有簡潔而功能較強的指令集，可以實現字符移動、閃耀等功能。LM016L與單片機通訊可承受8位或者4位并行傳輸HD447808〔IR〔DRBDDRAMCGROMRAM、地址計數器〔AC。IR用于存放指令碼，只能寫入不能讀出；DR用于存放數據，數據由內部DDRAMCGRAMDDRAMCGRAM讀出的數據。BF為1時，液晶模塊處于內部處理模式，不響應外部操作指令和承受數據。DDRAM80CGROM8位字符碼生成5*7點陣字符160種和5*10點陣字符32種。CGRAM是為用戶編寫特別字符留用的，它的容量僅6485*745*10AC可以存儲DDRAMIRIRAC，同時DDRAMCGRAM單元。LM016L引腳功能如下：VSS：電源地VDD：電源正極比照度過高時會產生“鬼影”10K的電位器調整比照度。RS：為存放器選擇，高電尋常選擇數據存放器、低電尋常選擇指令存放器。共同為低電尋常可以寫入指令或者顯示地址，當RSR/W為高電尋常可以讀RSR/W為低電尋常可以寫入數據。D0～D78位雙向數據線。LM016L接線LCDD0-D7AT89C52P0LCDR/WRSP3p3.2、p3.6、p3.7P0LCDD0-D7口LCD14LM016L3.12所示。LED預示報警電路

3.12LM016L接線圖3P2p2.7、p2.6、p2.5相連接。本次設計通過p2.7LED為中等使p2.6高電平點亮黃色LED90-100db為最高等使p2.5高電平點亮紅色LED3.13所示。3.13LED燈原理圖15串口通訊模塊設計〔EIA〕聯合貝爾系統、調制解調器廠“數據終端設備〔DTE〕和數據通訊設備〔DCE〕之間串行二進制數據交換接口技術標準”。該標準規定承受一個25個腳的DB25DB25DB9接口，RS232DB9。其引腳圖如下：3.14RS232引腳圖單片機支持串口通訊，它供給的是COMS電平的串口數據，但PC機進展串口通訊時，其COM口出來的信號是RS232協議的串口數據電平，同時由于串口數據傳輸3.15所示。3.15串口驅動電路進展電路仿真時，我在網上下載了一個模擬串口驅動軟件和串口調試助手，使得compimRXD,TXDp3.0，p3.1相連以到達模擬通訊1617的目的。串口通訊最關鍵的是單片機發出的數據能夠傳送到上位機，這就需要軟件編程設proteus12MHZ9600bit/s，虛擬數proteus中設置串口物理端口為COM3COM4，9600bit/s8。這樣單片機與上位機就達成協議，數據就能模擬通訊了。4章系統軟件設計總體設計C語言編程，承受子函數調用形式，使得整個程序看起來LCDADC0808初始化子函數，T1初始化處于定時狀態，并承受死循環形式對各種子函數不斷的調用，以到達對數據進展處理及顯示的功能。總程序框圖如圖4.1所示。開頭開頭單片機處理時鐘信號ADC0808LCDdbLED顯示串口寫入啟動轉換LP<70?否是否轉換完畢?綠燈黃燈紅燈70<LP<90是是否OE=1，輸出蜂鳴器報警圖4.1總程序框圖各子函數設計ADC0808子函數設計模數轉換模塊程序框圖如圖4.2所示。ST=1否EOC=0?是轉換完畢OE=1輸出P14.2模數轉換程序框圖延時子函數設計此延時函數延時100ms。延時子函數程序框圖如圖4.3所示。開頭開頭20msms0否是i=0，否i100是完畢串口子函數設計

4.3延時子函數程序框圖開頭設定初值傳送數據否TI0是TI=0，完畢本設計承受串口工作方式1，定時器T1開頭設定初值傳送數據否TI0是TI=0，完畢4.4串口子函數程序框圖5章系統仿真與分析開發出的系統是否成功，功能是否完善只有在這里才能顯現出來。所以為了保證設計系統能夠正常工作，必需對軟件和硬件局部的每一個局部進展仿真和分析。仿真分析的一般過程Keil軟件進展軟件調試，KeilKeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統，與匯編相比，C語言在功能上、構造宏匯編、連接器、庫治理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過KeilWIN98NTWIN2023、WINXP等操作系統。特別在使用C語言編程，那么Keil幾乎是我們的不二之選，即使C語言而僅用匯編語言編程，其便利易用的集成環境、強大的軟件仿真調試工具也會使我們事半功倍。KeilProtues軟件聯合仿真。軟件調試序的語法和規律錯誤，具體的調試步驟如下：把系統的各個模塊在仿真軟件中逐個調試。結果是否為設計時想要的結果。統的全部功能。ADC0808模數轉換CLOCK5.1為軟件運行的結果。225.1Proteus環境下軟件運行結果〔mv〕LCD顯示結果被點亮燈的顏色2021db綠色3536db綠色5051db綠色6566db綠色7071db黃色7677db黃色8283db黃色8889db黃色9091db紅色9394db紅色9697db紅色9899db紅色23附錄A 源程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineuchar unsignedchar#defineuint unsignedintsbitst=P2^0;sbiteoc=P2^1;sbitoe=P2^2;sbitclock=P3^5;sbitrs=P3^7;sbitrw=P3^6;sbite=P3^2;sbit p25=P2^5;sbitp26=P2^6;sbitp27=P2^7;uchara,b,c,tem1,d,tem;uinttem2,t;voiddelay(uintms);voidUsartConfiguration; 串口通信程序voidinit;voidwcomd(uintcomd);voidwdate(uintdate);voidwritechar(ucharhang,ucharlie,ucharb);voidwritestring(ucharhang,ucharlie,uchar*b) externvoiddisplay(uchartem1);ucharad0808{uchartem;st=0;oe=0;st=1;st=0;while(eoc==0);oe=1;tem=P1;oe=0;returntem;}voidtime0interrupt1{clock=~clock;}main{EA=1;ET1=1;TR1=1;TMOD=0X20;TH1=253;TL1=253;UsartConfiguration;while(1){SBUF=tem2; //將要發送的數據放入到發送存放器while(!TI);TI=0;delay(10);tem1=ad0808;display(tem1);

//等待發送數據完成//去除發送完成標志位if(tem2==0||tem2==1000){p25=1;}else p25=0;if(tem2>=700&&tem2<900){p26=1;}else if(tem2<700){p27=1;}else p27=0;}}voiddelay(uintms){uinti;while(ms--){for(i=0;i!=100;i++);}}bit busy{bitflag;P0=0x80;rs=0;rw=1;e=1;_nop_;_nop_;_nop_;flag=P0&0x80;e=0;returnflag;}voidwcomd(uintcomd){while(busy);rs=0;rw=0;e=0;P0=comd;e=1;_nop_;_nop_;_nop_;e=0;}v