课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气摘要环境噪声检测仪的主要功能是实时检测城市环境噪声，并利用3位大型数码管实时显示环境噪声大小。
由于环境噪声在人们的生活中已经产生不小的影响，所以，在现时我们应该以减小噪声对人们的不良影响为主要任务。
本文主要介绍了噪声检测系统的测量原理和系统组成，包括：外界的噪声信号经过转换、放大、A/D转换后，数据的采集和显示系统的设计。
外界噪声信号经过噪声传感器转换成音频信号，音频信号经过放大和A/D转换后输入到单片机，由单片机进行处理，并转换成相应的噪声分贝值，然后显示在LED上，从而实现噪声的实时监测。
该系统实现过程简单，并且精确度高，可在实际生活中进行噪声的实时检测。
关键词：A/D转换器；噪声传感器；单片机；LED；运算放大器目录第1章绪论 (1)1.1 环境噪声检测仪概况 (1)1.2 本文研究内容 (1)第2章CPU最小系统设计 (2)2.1 环境检测仪总体设计方案 (2)2.2 CPU的选择 (2)2.3 数据存储器扩展 (3)2.4 复位电路设计 (4)2.5 时钟电路设计 (5)2.6 CPU最小系统图 (6)第3章仪输入输出接口电路设计 (7)3.1 噪声传感器的选择 (7)3.2 噪声检测仪检测接口电路设计 (7)3.2.1 A/D转换器选择 (7)3.2.2 模拟量检测接口电路图 (8)3.3 噪声检测仪输出接口电路设计 (9)第4章噪声传感器软件设计 (10)4.1 软件实现功能综述 (10)4.2 流程图设计 (10)4.2.1 主程序流程图设计 (10)4.2.2 模拟量检测流程图设计 (11)4.2.3 环境噪声检测仪流程图设计 (12)4.3 程序清单 (14)第5章系统设计与分析 (20)5.1 系统原理图 (20)5.2 系统原理综述 (20)5.3 软件调试结果 (21)第6章课程设计总结 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1环境噪声检测仪概况声和振动是紧密相连的，每种声音都有专属的振动方式，声波的振动方式就是发声体产生的振动能引起周围空气的流动。
声波是一种机械波，特性如下：绕射、反射、折射、干涉等。
有些声音是无害的，但有些声音则是有害的，即噪声。
它会使人们烦躁，如果音量过大或音调过高，有可能危害到人们的身体健康。
噪音的污染属于感觉公害，它与人们的主观意愿有关。
噪声的来源有很多，例如：大街上的汽车鸣笛声，安静的教室里嘈杂的说话声，深夜邻居的电视机发出的大音量，建筑工地的声音和工业噪音等。
环境噪声检测仪目前已经在社会上广泛使用了，它能提高人类的生活质量，也可以加强环保。
1.2本文研究内容该课程设计研究的是环境噪声检测仪，以89C51单片机为基础，实现环境噪声的检测。
我们详细的研究了声压计的测量原理、传声器测量的基本原理，并对噪声测量传感器进行合理的选择。
我们还探讨了单片机的原理，深层理解了单片机系统设计和软件编程。
进行整体方案设计，系统硬件电路设计，电路的设计有复位电路设计、时钟电路设计等。
随后，进行搭接电路，编写程序，调试。
最后总结本文的全部研究工作，进行记录。
第2章 CPU 最小系统设计2.1 环境检测仪总体设计方案外界噪声信号经过噪声传感器转换成音频信号，音频信号经过放大和A/D 转换后输入到单片机，由单片机进行处理，并转换成相应的噪声分贝值，然后显示在LED 上。
环境噪声检测仪系统结构框图如图2.1所示。
图2.1环境噪声检测仪系统结构框图2.2 CPU 的选择单片机有面向控制的8位CPU 的特性。
它是单片机的核心部分，作用是读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个部件执行相应的操作。
CPU 包括了微处理器（运算部件）和控制部件，运算器主要用来实现数据的传送、数据的算术运算和逻辑运算，以及位变量处理等。
控制器是用来统一指挥和控制计算机进行工作的部件。
本文的设计方案中采用了89C51单片机40脚DIP 的封装，其中两条主电源引脚，两条外接晶振体引脚，四条控制或与其他电源复用的引脚，三十二条I/O 引脚。
其引脚图如图2.2。
图2.2 89C51单片机引脚图其中，XTAL1、XTAL2分别是外接晶体引脚1、外接晶体引脚2，它们都是接外部晶体和微调电容的一端。
不同的是，XTAL1输入外部时钟脉冲，而XTAL2是振荡电路反向放大器的输出端。
VSS为接地端，VCC接+5V电源，RST为复位信号输入端，高电平有效，ALE引脚为地址锁存允许信号，VPP是内、外ROM 选择端，P0、P1、P2、P3口为输入/输出引脚。
2.3数据存储器扩展数据存储器扩展分为三大步骤：1.扩展三大总线2.芯片引脚与三大总线对应相连3.片选处理。
数据存储器空间地址同程序存储器一样，由P2口提供高8位地址，P0口分时提供低8位地址和8位双向数据线。
常用的数据存储器有静态数据存储器RAM 和动态数据存储器，由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般采用静态RAM，如SRAM6116、6264等。
本文采用的是6116芯片，6116是2K×8位静态随机存储器，采用CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功率消耗为160mW，典型存取时间200ns，为24线双列直插式封装，其硬件扩展图如图2.3所示。
图2.3 硬件扩展图2.4复位电路设计复位操作可以使单片机初始化，也可以使死机状态下的单片机重新启动，因此非常重要。
复位电路包括：上电复位，按键电平复位，按键脉冲复位，本设计用到的是按键电平复位。
复位条件：有效时间持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期）以上的高电平。
复位过程：复位端经过电阻与VCC电源接通而实现的，RES引脚是复位信号的输入端，复位信号时高电平有效。
89C51单片机内部复位结构如图2.4所示。
外部复位电路接RESET引脚，RESET通过内部一个施密特触发器与内部复位电路相连，施密特触发器用来整形，它的输出在每个机器周期的S5P2由内部复位电路采样一次。
复位电路图如图2.5所示。
RESET复位电路VCC VD1VD2施密特触发器片内RAMVSS图2.4 内部复位电路逻辑图图2.5 复位电路图2.5时钟电路设计时钟电路保证了同步工作方式的实现，电路必须在唯一的时钟信号控制下严格工作。
时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。
时钟信号可以由两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式。
本文采用的是外部时钟方式，如图2.6所示。
时钟电路是由一个晶体振荡器12MHZ和33pF的电容组成，是它产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。
振荡电路的振荡脉冲是经二分频后，再经三分频产生ALE 信号，再二分频的基础上六分频得到机器周期信号，单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入引脚为XTAL1，输出引脚XTAL2，在芯片内部通过两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路。
图2.6 外部时钟方式电路2.6 CPU 最小系统图根据前面讲的基本器件和和简单电路图，形成完整的CPU 最小系统图，如图2.7所示。
图2.7 CPU 最小系统图C?CAPS?SW-PB R?RES2R?RES230pF30pFY111.05921D 31Q 22D 42Q 53D 73Q 64D 84Q 95D 135Q 126D 146Q 157D 177Q 160D 180Q19G 36O E3774LS373RD 17WR16P2.021P2.122P2.223P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039ALE30XTAL231VSS35XTAL132RST34VCC3389C51I/O038I/O139I/O240I/O341I/O442I/O543I/O644I/O745A03A14A25A36A47A58A69A710A811A912A1013OE 14WE156116第3章噪声检测仪输入输出接口电路设计3.1噪声传感器的选择噪声传感器的作用相当于一个话筒（麦克风）。
它用来接受声波，显示声音的振动图像。
但不能对噪声的强度进行测量。
噪声传感器如图3.1所示。
声音传感器能显示声音强度大小，也能研究声音的波形：档位1（测量声强）：45~120dB；档位2（测量波形）：0~5V（测量频率范围100Hz~4000Hz）；分辨率：1Hz；精度：±1%。
产品的特点有：A.该传感器无需再次进行校准，软件自动调零。
B.采样频率要取10000次/秒或更大些，否则不能真实、准确地反映声振动的图像。
C.图像的纵坐标表示的是与声振动对应的电压数值。
D.接入控制系统的可以采用4~20mA的输出型传感器，如四川瞭望的ZS系列。
E.成本上有限制的情况下可以采用正负信号输出的，如：TZ-2KA等。
图3.1 声音传感器3.2噪声检测仪检测接口电路设计3.2.1A/D转换器选择本文采用的是AD536转换器，AD536是美国AD公司推出的真有效值转直流值（RMS-DC）的单片集成电路，如图3.2所示，它能计算复杂输入信号的有效值并给出一个与之等效的直流输出电平。
它内部含有峰值因数补偿电路，在峰值因数达到7时转换误差仅为1%。
AD536A 的频带很宽，当信号电压大于100mV 时，这个电路的带宽使测量能力达到300KHz 仅有3dB 的误差，利用外部提供的参考电压，用户能方便设置0dB 电平，使其可以对应于从0.1V 到2V 之间的任何有效值。
此外，在AD536A 的内部有输入和输出保护电路，输入电路能承受高于电源电压的过载电压，输出电路其有短路保护功能。
AD536A 内部主要包括：一个绝对值电压/电流（V/I ）转换器、一个平方器/除法器、低通滤波器、精密电流镜和一个输出缓冲器（其有10V 满量程输入范围）。
图3.2 AD536引脚图3.2.2 模拟量检测接口电路图图3.3 模拟量检测接口电路图SC K34D AT A36V CC37G ND 38J?P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78R ST 9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717X TA L118X TA L219G ND2089C51R 11KV CC C 110.1u FC 20.1u FS1SW -P BR 33KR 21KV CCY 112MHz C 930p FC 1030p F0.1u F 10u F V CC12V CC G ND3.3噪声检测仪输出接口电路设计图3.4 噪声检测仪输出接口电路第4章噪声传感器软件设计a)软件实现功能综述学习和使用单片机的一个重要环节就是理解和熟练的掌握它的软件设计，环境噪声检测仪的软件功能的实现，要先设计主流程图和模拟量检测流程图，然后了解流程清单，根据流程清单写程序。