基于单片机噪音检测系统的设计

合集下载

基于单片机环境噪音测量仪

毕业设计（论文）课题名称：基于单片机的环境噪音测试仪专业电气系工程系班级车辆电子081学生姓名陈斌指导老师张敏三完成日期 2010年12月2011届毕业设计任务书一、课题名称：基于单片机环境噪音测量仪系统的设计二、指导老师：张敏三三、设计内容与要求1、课题概述本课题采用单片机设计一个环境噪音测量仪，实现测量噪音基本功能。

通过这个具体控制系统的设计，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的思路，特别是一些常用的技术手段，在实践教学环节中，积累设计经验，开拓思维空间，全面提高个人的综合能力。

2、设计内容与要求（1）设计内容：1)绘制噪音测量仪系统框图，确定设计方案。

2)了解电路所需芯片的功能、参数和工作原理。

3)采用protel完成噪音测量仪的原理图绘制。

4)采用C语言完成软件设计。

5)采用软件完成编译、仿真、下载.6)完成噪音测量仪的硬件设计方案.7)调试并实现噪音测量仪控制系统的功能.（2）设计功能要求：外界噪声信号通过传声器转换成音频信号,经过放大和V /F变换输入到单片机进行处理,实现对噪音的时实监测。

四、设计参考书《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机技术与应用》五、设计说明书要求1)封面2)内容摘要3)目录4)绪论5)正文（设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、设计结果的说明及特点）6)文献7)致谢8)附录（参考文献、图纸、材料清单）六、毕业设计进程安排第1周：材料准备与借阅，了解设计思路。

第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。

第4-6周：进行毕业设计，完成说明书初稿。

第7-8周：第一次检查，了解设计完成情况。

第9周：第二次检查学生设计完成情况，并做好毕业答辩准备。

第10周：毕业答辩与综合成绩评定。

七、毕业设计答辩及论文要求1、毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或者毕业论文、专题报告等必要数据交指导老师审阅，由指导老师写出审阅意见。

基于单片机环境噪音测量仪

毕业设计任务书一、课题名称：基于单片机环境噪音测量仪系统的设计二、指导老师：张敏三三、设计内容与要求1、课题概述本课题采用单片机设计一个环境噪音测量仪，实现测量噪音基本功能。

2、设计内容与要求（1）设计内容：1)绘制噪音测量仪系统框图，确定设计方案。

2)了解电路所需芯片的功能、参数和工作原理。

3)采用protel完成噪音测量仪的原理图绘制。

4)采用C语言完成软件设计。

第2-3周：设计要求说明及课题内容辅导，完成图纸初稿。

第4-6周：进行毕业设计，完成说明书初稿。

第7-8周：第一次检查，了解设计完成情况。

第9周：第二次检查学生设计完成情况，并做好毕业答辩准备。

第10周：毕业答辩与综合成绩评定。

学生答辩时对自述部分写出的书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始数据或者参考文献、实验方法、测试方法、鉴别学生独立工作的能力、创新能力。

基于单片机的环境噪声监测系统

基于单片机的环境噪声监测系统摘要：随着我国经济社会的发展，各种发展中的问题日益浮现。

其中，环境噪声给人类的身心健康造成了很大的危害。

为了解决噪声污染问题，本次对环境噪声监测系统的研究，采用价格低廉，性能优良的MCS-C51单片机芯片，对采集的噪声信号处理，对噪声进行评级，将得到的结果显示在液晶屏中。

对噪声信号的采集打算使用压强式传声器，另外使用AD转换芯片将采集到的电压信号转换为数字信号，输入给单片机。

本系统还采用蓝牙技术，将噪声分贝值上传到Android 手机设备中，可以更加方便的监测噪声情况。

关键词：环境噪声；单片机；蓝牙0 引言随着工业的发展，环境污染事件频频出现，环境成为一个整体而形成的监测的含义逐渐扩大到对环境质量，环境污染等的监测。

其中，环境噪声给我们的生活产生了很多困扰，由于我国的噪声测量仪基本都只有在少数计量、卫生、环保等部门中使用，没法普及到全国，群众很难了解自己所处环境的噪声污染状况，所以现在迫切的需要开发一种比较简单实用的噪声监测装置，这也将对我国环境保护事业产生很深远的意义。

因此，本文采用便宜低廉的MCS-51芯片，开发了一种简单、实用的装置对环境噪声进行监测，另外通过蓝牙技术，将单片机与手机连接起来，将环境噪声分贝值上传至手机客户端，使环境噪声监测更加便捷。

1 系统方案1.1 系统总体设计本系统主要实现的功能是对噪声进行实时监测，并通过蓝牙技术，实现与安卓手机的通信，使用户更方便的获取噪声信息。

噪声的采集采用的是传声器，传声器将环境中的噪声信号采集后，经过放大电路，AD转换电路，对声音信号进行放大，量化。

单片机通过内部程序输出噪声分贝值到LCD液晶显示屏中。

在将噪声分贝值上传至安卓设备时，采用的是HC-06蓝牙模块，该模块可实现单片机与安卓客户端的实时连接。

噪声测量仪采用MCS-51单片机作为系统核心，采用电容式驻极体传声器作为传感器，将噪声信号采集到单片机中。

期间，噪声信号经过运算放大电路，将不容易检测到的噪声电压信号进行放大，然后利用AD转换电路将该电压信号转化为数字信号输入给单片机，单片机通过内部程序将计算出的噪声级，并在LCD1602液晶中显示出来，实时对噪声进行监测。

基于单片机的噪音检测

1.5.2课题的意义
现代城市化和城镇化的发展，噪音污染危害着越来越多的人，检测噪音、实时预警和减轻污染已成为人们的共识。
为了能够科学有效的防治噪音污染，实时准确地掌握噪音污染的具体情况，了解不同噪音的污染程度和分布状况，分析噪音的变化规律，就需要提供大量的噪音检测研究资料。在此基础上，我们都必须能够确定噪音检测的量值。但是在长期的科学研究和工程实践中，这些还是建立在理论数据和理论模型的研究上，进行噪音检测报警系统的设计，还必须在长期的理论分析的基础上，通过实验和实践进行验证，不断发展和完善。总之，噪音检测在缓解城市生活带来的噪音污染的同时，合理的利用噪音，还可以给人们带来很多好处，已经广泛的应用在生产生活的多个方面。所以，我毕业设计选择研究这一课题。
1.5
1.5.1设计任务
查阅有关单片机噪音检测报警系统的资料，熟悉课题背景，了解课题特点。学习并了解声音传感器的基本知识，掌握传感器的基本应用原理，根据课题要求选择合适的声音传感器。同时学习单片机基本知识，选择合适的单片机作为系统的核心，认识单片机系统整体设计、硬件电路设计和软件编程等内容，然后焊接电路板完成系统硬件电路连接，接着设计软件方案，编写系统程序后仿真调试。仿真调试成功后将程序下载到单片机中，整体运行无误后设计完成。
According to thenoise detection and alarm function of the system, theoverallscheme is presented and demonstrated.The design includestwo parts:hardwarecircuitand softwareprogramming.Thehardwarecircuits is composed five modules:theMCUminimum systemcircuits, thesignalamplifying circuitthe key circuit, theLED displaycircuit and the alarm module.The design selects theSTC51 MCU STC12C5A60S2; the outside noise signal is transformed into electricalsignalthroughamplifying circuit module and conversion circuit moduleby using microphone,andMCU handle data; LED electronicis usedto display the strength of the signal ;buzzer isalarmedfor abnormal situation. The softwaredesign is consists of five parts:the main program,the delay program,the key program,the AD conversion program and the display program. Finally,debugging and running the whole system,the voice signal is transmitted to the LED display to show the strength of the noise after data processing. When the value of the receiver exceeds the limit ,buzzer starts alarm.

基于单片机的噪音检测与报警系统的设计与研究(小项目设计)

基于单片机的噪音检测与报警系统的设计与研究噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。

环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。

本次设计以单片机AT89C52为数据和控制处理器。

首先，用传声器采集环境中的噪声，把声音信号转换成电信号；接着，由集成运放LM358把采集到的电信号放大，利用ADC0808模数转换电路把模拟信号转换成数字信号；然后，利用单片机本身的计数器、计时器和中断实现对信号的处理；最后，由LM016L液晶显示屏显示噪音分贝值。

当超过限定分贝值时报警器自动报警，回到正常分贝值时自动解除报警。

本设计的优点是电路简单、精度较高、实用性较强。

第1章绪论1.1 噪声的概念物理学定义：噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。

生理学定义：一切妨碍我们正常休息、学习和工作的声音，以及对我们要听的声音产生干扰的声音称之为噪声。

从这个意义上来说，噪声的来源很多。

街道上的汽车声、安静的图书馆里的说话声、建筑工地的机器声、以及邻居电视机过大的声音，都是噪声。

总而言之，噪声和声音一样是由物体振动产生的。

1.2 噪声对人体的危害随着工业生产、交通运输、城市建筑的发展，以及人口密度的增加，家庭设施（音响、空调、电视机等）的增多，环境噪声日益严重，它已成为污染人类社会环境的一大公害。

噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点。

噪声不仅会影响听力，而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响，所以有人称噪声为“致人死命的慢性杀手”。

噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：①干扰休息和睡眠：使我们工作效率降低。

②损伤听觉、视觉器官：高强度的噪声对我们的耳部是极大的危害，如耳鸣、耳痛、听力损伤；噪声对视力也有不同程度的损害。

③对人体的生理影响：损害心血管；对女性生理机能的损害；噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高。

总之，噪声对人类的危害个是多方面的，当人在100分贝左右噪声环境中工作时会感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋。

基于单片机的环境噪声监测仪的设计

基于单片机的环境噪声监测仪的设计院系自动化学院专业测控技术与仪器班级5407102学号200504071041 姓名徐莉指导教师刘利秋负责教师刘利秋沈阳航空工业学院2009年6月摘要噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。

环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。

本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统组成，包括：噪声信号的转换、放大、V/F转换、数据采集和显示系统的设计。

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V/ F 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，从而实现噪声的实时监测。

该系统具有实现简单，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。

关键词：运算放大器；V/F转换器；单片机；LEDAbstractThe noise does the health of people a lot of harm, so cutting down the danger of the noise has become a term of important task now. Measuring noise of environment has played an important role in improving the living quality and strengthening the environment safeguard.In the paper, the measurement principle and the system constitution are introduced in detail, including: the noise signal converting system, signal magnifying system, V/F converting system, data collection and indication system. This paper introduces the ways to convert the real-time monitoring of the noise into acoustic frequency electrical signal by using microphone, operational amplifier and V/ F converter, which will act as Single Chip Micoyo’s input signal. Then the SCM will change it into a noise DB value, which will be displayed on LED.This system is simple 0and has high precision, so it is always used in monitoring the urban noise real-time.Key words：operational amplifier; V/ F converter；Single Chip Micoyo; LED目录第1章绪论 (1)1.1 课题产生的背景 (1)1.2 有关噪声的基础知识 (3)1.2.1 振动与声 (3)1.2.2 声波方程 (4)1.2.3 声压级测量机理 (5)1.2.4 噪声简介 (6)1.3 噪声监测系统的研发现状 (7)1.4 本课题的主要任务及意义 (8)1.4.1 设计任务 (8)1.4.2 课题意义 (9)1.4.3 论文内容安排 (9)第2章噪声监测系统的总体方案设计 (10)2.1 噪声监测系统任务分析 (10)2.2 硬件系统设计方案 (10)2.3 软件系统设计方案 (11)第3章噪声监测系统的硬件设计 (13)3.1 传声器 (13)3.2 信号放大器 (15)3.3 交直流转换电路的设计 (18)3.3.1 有效值检测电路AD536 (18)3.3.2 AD536辅助电路的设计 (19)3.4 电压-频率转换电路的设计 (20)3.4.1 电压-频率转换芯片LM331 (20)3.4.2 电压-频率变换器 (22)3.5 单片机系统的设计 (23)3.5.1 单片机的选择 (23)3.5.2 单片机外围电路的设计 (26)3.6 显示及指示电路的设计 (30)3.6.1 显示电路的设计 (30)3.6.2 指示电路的设计 (31)第4章噪声监测系统的软件设计 (33)4.1 噪声监测系统的软件设计方案 (33)4.2 系统内部RAM的分配 (35)4.3 中断服务程序的设计 (35)4.3.1 T0中断子程序的设计 (36)4.3.2 T1中断子程序的设计 (37)4.4 查表子程序 (39)4.5 显示子程序 (40)4.6 指示范围子程序 (41)第5章系统调试与分析 (43)5.1 调试分析的一般过程 (43)5.2 硬件调试 (43)5.3 软件调试 (44)5.4 噪声监测器的系统调试 (45)5.5 调试故障及原因分析 (46)5.6 测试结果分析 (47)结论 (48)社会经济效益分析 (49)参考文献 (50)致谢 (51)附录Ⅰ噪声监测仪硬件系统原理图 (52)附录Ⅱ噪声监测仪软件程序清单 (53)附录Ⅲ噪声监测仪元器件清单 (62)第1章绪论1.1课题产生的背景噪声即噪音，是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。

基于单片机的环境噪声监测系统的设计

中挥之不去的阴影。

而对于噪音污染，我们虽然深受其害却没有一个很完美的解决措施，由于现代人道德素质参差不齐，对噪音的关注程度也不一而足，很多国民在不知不觉中，就对附近的居民造成了很大的影响。

比如很多人搬家之后的装修，尤其是人口密集的居民楼，一家装修就对整栋楼产生很大的影响；另外，很多中老年女性毫无顾忌的跳广场舞等等，都对我们附近的环境产生很大的影响，我们在不知不觉中，也受到了很多噪音的迫害。

基于此，本文将系统的对噪音的定义、原因及其基于单片机的环境监测进行一个详细的探究。

1 单片机的概念和原理单片机的全称是单片微型计算机，是典型的嵌入式微计算器。

因其特殊性，它并不是完成某一单一逻辑的芯片，而是将整个的计算机系统集成到一个微小的芯片上，完成整个复杂而有逻辑的系统。

总而言之：一块小芯片就相当于一台计算机。

它凭借体积小、质量轻、价格低等因素而被广泛应用于工业领域。

单片机俨然已经成为现代人生活不可缺少的元件，同样几乎所有的电子设备上都有单片机的存在。

手机、电脑、电话、家用电器等等都有单片机的存在，很多我们看起来并不复杂的设备上，甚至有可能有多个单片机同时存在。

发展到现在，单片机的数量不仅仅是已经超过了PC端和计算机的总和，甚至比人类的数量都要高出不少。

2 噪声的定义从物理学角度来看，振幅和频率完全没有规律的震荡被称之为噪声；而从环境生活的角度来看，不被人们所需要的任何的声音，都能被称之为噪声。

同时，噪声也有着没有污染物的存在、不被发现、不产生能量等等，其来源主要集中在工厂噪声、交通工具的噪声同时，若是噪声分贝过大、例如超过100分贝，生活在这种环境中的人会有明显的恶心、难受，严重则会导致暂时性耳聋；而生活在140分贝环境的中的居民，甚至对其自身的血压等都会产生极大的影响，严重者则可能造成生命危险。

3 噪声产生的原因■3.1 人为原因随着经济的增长，人们的生活环境和生活水平也有了很大程度上的提升，在此基础上，更多的人选择购买楼房等居住环境更加密集的地方，用以提升自己的生活质量。

基于89C51单片机的噪声测量仪设计【开题报告】

毕业设计开题报告电子信息工程基于89C51单片机的噪声测量仪设计一、选题的背景和意义噪声污染是当今世界公认的环境问题。

从20世纪50年代起，工业、运输业迅猛发展，噪声污染日益严重。

在城市化的今天，城市快速道，高架复合道路、轨道交通、大型健身娱乐场所、空调系统等相继出现，几乎人人受到了噪声的影响。

据统计，环保部门收到的污染投诉觉到多数是噪声。

从技术上来说，任何噪声问题几乎都是可以解决的，但是还需要考虑经济上和实际工作中的可行性。

因此将噪声控制在一定范围内就很有必要，比如在居民区将噪声控制好，不影响居民的正常生活。

所以就得依靠一定的检测装置来对该区域的噪声强度进行检测，来确定是否该控制噪声，顺便提供相应的措施来减少噪声。

设计的噪声测试装置中主要是由传感器来检测噪声，该传感器又主要为声级计或者是麦克风，转换成一定物理量后经过V/F变换输入给单片机处理，最后由单片机来对数据进行处理和输出，输出由LED数码管操作。

人在较强噪声环境下暴露一定时间后会出现听力下降。

研究表明，长期接触80dB以上的噪声，听力就有可能受损害，在大于85dB的环境中工作20年，将有10%的人出现耳聋，大于90dB，耳聋的比例将超过20%[1]。

人从高噪声的环境会到安静场所停留一段时间，听力还能恢复，叫暂时性听阀偏移，也叫听觉疲劳，但长年累月地在强噪声环境中工作，长期不断地收到高强噪声刺激，听觉就不能复原了，内耳感觉器官会发生器质性病变，导致所谓噪声性耳聋货永久性听力损失[2]。

噪声影响听力主要是听力损失，就是在500Hz、1000Hz和2000Hz三个频率上听阀较标准值升高的平均数。

听力损失10-25dB尚能完全恢复，听力损失25dB以上，经数小时或数十小时尚能复原，则为暂时性耳聋；不能完全恢复的，即为永久性耳聋，听力损失15-25dB 还是接近正常，25-40dB则是轻度耳聋；这时1.5m外谈话就会有些困难。

40-65dB听力损失是中等耳聋，1.5m外大声讲话都听不清。

基于单片机的噪音检测与报警系统的设计与研究(小项目设计)

基于单片机的噪音检测与报警系统的设计与研究噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。

环境噪声监测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节。

本次设计以单片机AT89C52为数据和控制处理器。

当超过限定分贝值时报警器自动报警，回到正常分贝值时自动解除报警。

本设计的优点是电路简单、精度较高、实用性较强。

第1章绪论1.1 噪声的概念物理学定义：噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。

生理学定义：一切妨碍我们正常休息、学习和工作的声音，以及对我们要听的声音产生干扰的声音称之为噪声。

从这个意义上来说，噪声的来源很多。

街道上的汽车声、安静的图书馆里的说话声、建筑工地的机器声、以及邻居电视机过大的声音，都是噪声。

总而言之，噪声和声音一样是由物体振动产生的。

噪声具有局部性、暂时性和多发性的特点。

噪声不仅会影响听力，而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响，所以有人称噪声为“致人死命的慢性杀手”。

噪声给人带来生理上和心理上的危害主要有以下几方面：①干扰休息和睡眠：使我们工作效率降低。

②损伤听觉、视觉器官：高强度的噪声对我们的耳部是极大的危害，如耳鸣、耳痛、听力损伤；噪声对视力也有不同程度的损害。

③对人体的生理影响：损害心血管；对女性生理机能的损害；噪声还可以引起如神经系统功能紊乱、精神障碍、内分泌紊乱甚至事故率升高。

总之，噪声对人类的危害个是多方面的，当人在100分贝左右噪声环境中工作时会感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋。

毕业设计论文基于单片机噪音检测系统的设计

毕业设计论文--基于单片机噪音检测系统的设计基于单片机的温度控制系统设计专业班级学生姓名指导教师年月日基于单片机的温度控制系统设计摘要温度是工业对象中一个主要的被控参数它是一种常见的过程变量MCS-51 单片机来对温度进行控制本文利用单片机结合技术而开发设计了这一本文对每个部分功能实现过程作了详细介绍本文设计的单片机温度控制系统的主要内容包括系统方案元器件选择系统理论分析硬件设计软件设计系统调试等关键词温度单片机控制传感器目录摘要 2第一章绪论 5第二章设计方案 52．1 系统结构52．2 设计思路6第三章主要元器件介绍73．1 AT89C51单片机73．1．1 概述73．1．2 主要特性 73．1．3 引脚功能 83．2 AD590温度传感器9 3．2．1 概述93．2．2 主要特性 103．2．3 工作原理 113．3 ADC0809模数转换器12 3．3．1 主要特性 123．3．2 工作原理 13第四章硬件设计144．1外围接口选择144．2 温度控制电路164．3 温度检测电路设计16 4．3．1 设计目标 164．3．2 设计原理 174．3．3 转换电路 174．3．4 信号处理电路18 4．3．5 主电路194．4 光电隔离电路204．5 过零检测电路204．6 PID控制算法214．6．1 PID控制作用 21 4．6．2 PID算法的微机实现214．6．3 PID算法的程序设计22第五章软件设计235．1 设计步骤245．1．1 画出系统的程序框图245．1．2 内存分配 25第六章系统调试276．1 硬件调试方法276．1．1 常见的硬件故障276．1．2 联机调试 286．1．3 脱机调试 296．2 软件调试方法296．3 误差分析30第七章结论30参考文献31致谢32附录33 第一章绪论单片机具有体积小功能强可靠性好以及价格低等优势在电子产品中的应用已经越来越广泛并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制为此在本文中作者设计了基于Atmel公司的AT89C2051单片机的温度控制系统利用MCS-51单片机来对温度进行控制具有控制方便设计简单灵活性强等优点可以大幅度提高产品的质量和数量并且设计的系统还可以根据实际的应用加以扩展实现更多的功能温度是生产过程中最常见的物理量许多生产过程是以温度作为其被控参数的因此因此单片机对温度的控制问题是一个工业生产包括许多电力工程中经常会遇到的问题本文介绍一种功能简化后的温度控制系统的设计过程假设某一烘干道采用过热蒸汽为热源蒸汽管道经热交换器加热空气并通过风机向烘箱提供热风以实现对胶布带的循环加热烘箱中的温度变化范围为0～120℃要求实现如下功能和指标①温度给定值在85℃左右且现场可调②温度控制误差≤±2℃③实时显示温度值保留1位小数④温度超过给定值±10℃时声光报警⑤控制参数可在线修改第二章设计方案2．1 系统结构该系统以89C51单片机为核心由温度测量变换测量放大大功率运放AD与DA 转换器输入光电隔离驱动电路键盘显示存储器共同组成在系统中温度和时间的设置温度值及误差显示控制参数得设置运行暂停及复位等功能由键盘及显示电路完成图2-1 单片机温度控制系统方案原理示意图传感器把测量的温度信号转换成弱电压信号经过信号放大电路送入低通滤波电路以消除噪音和干扰滤波后的信号输入到AD转换器转换成数字信号输入单片机2．2 设计思路1设计测量的温度范围为0～120℃控制精度也不高可选用8路8位ADC0809作AD转换器分辨率可达05℃为了方便操作系统可不扩展专用键盘温度给定输入可用2位BCD码拨盘开关置数温度显示可用4位LED为了实现通过调节蒸汽流量控温可扩展8位DAC0832作DA转换器于是单片机基本系统应为803127648255ADC0809DAC08324位LED2温度测量可以选用半导体集成温度传感器AD590它的响应速度快与单片机接口简单其测温范围为-55～150℃工作电压4～30V输出电流与绝对温度成正比即为1μAK执行机构可选用ZKZP-Ⅱ型线性电动单座调节阀用它来调节通入烘箱的蒸汽流量调节阀用DA转换器输出的可调电流控制0mA对应阀门完全关闭10mA 对应阀门全打开3可采用带死区的比例积分PI控制算法实现对温度的控制温度与给定值的偏差小时调节阀不动作以减少阀的机械磨损偏差较大时经PI算法运算后单片机通过DA输出控制信号控制阀门的开度为了使控制参数现场可调可用3个电位器产生3路可调电压经过AD转换实现对AD转换实现对PI算法的3个参数比例系数Kp积分系数KI控制周期Tc在线整定这种方法不仅可使参数调整方便而且具有掉电保护功能4为了提高系统的抗干扰能力DA转换器与单片机之间进行光电隔离使电动阀和单片机之间不共地第三章主要元器件介绍3．1 AT89C51单片机3．1．1 概述AT89C51是一个低电压高性能CMOS 8位单片机40个引脚32个外部双向输入输出IO端口同时内含2个外中断口2个16位可编程定时计数器2个全双工串行通信口片内含4k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes 的随机存取数据存储器RAM可以按照常规方法进行编程也可以在线编程器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术生产兼容标准MCS-51指令系统片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案主要特性AT89C51的主要特性如下三级程序存储器锁定寿命达1000写擦循环全静态工作0Hz－24MHz128×8位内部RAM 低功耗闲置和掉电模式32可编程IO线2个16位定时器计数器6个中断源可编程串行通道片内振荡器和时钟电路引脚功能AT89C51引脚排列如图1所示图3-1 AT89C51的引脚排列引脚功能如下VCC40＋5VGND20接地P0口39－32P0口为8位漏极开路双向IO口每引脚可吸收8个TTL门电流P1口1－8P1口是从内部提供上拉电阻器的8位双向IO口P1口缓冲器能接收和输出4个TTL门电流P2口21－28P2口为内部上拉电阻器的8位双向IO口P2口缓冲器可接收和输出4个TTL门电流P3口10－17P3口是8个带内部上拉电阻器的双向IO口可接收和输出4个TTL门电流P3口也可作为AT89C51的特殊功能口RST9复位输入当振荡器复位时要保持RST引脚2个机器周期的高电平时间ALEPROG30当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节在FLASH编程期间此引脚用于输入编程脉冲在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的16它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过1个ALE脉冲PSEN29外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取期间每个机器周期2次PSEN有效但在访问外部数据存储器时这2次有效的PSEN信号将不出现EAVPP31当EA保持低电平时外部程序存储器地址为0000H－FFFFH不管是否有内部程序存储器FLASH编程期间此引脚也用于施加12V编程电源VPP XTAL119反向振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入XTAL218来自反向振荡器的输出μA以下作微小变化AD590是电流型温度传感器通过对电流的测量可得到所需要的温度值根据特性分档AD590后缀以IJKLM表示AD590LAD590M一般用于精密温度测量电路它采用金属壳3脚封装其中1脚为电源正端V2脚为电流输出端I03脚为管壳一般不用图3-2 AD590实物图及电路符号3．2．2 主要特性AD590的主要特性参数如下工作电压4～30V工作温度-55～150℃保存温度-65～175℃正向电压44V反向电压-20V焊接温度10秒300℃灵敏度1μAK3．2．3 工作原理在被测温度一定时AD590相当于一个恒流源把它和5-30V的直流电源相连并在输出端串接一个1KΩ的恒值电阻此电阻上流过的电流与被测温度成正比此时电阻两端将会有1mVK的电压信号其基本电路如图3-3所示图3-3 感温部分的核心电路图3是利用ΔURE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路其中T1T2起恒流作用可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等T3T4是感温用的晶体管两个管的材质和工艺完全相同但T3实质上是由n个晶体管并联而成因而其结面积是T4的n倍T3和T4的发射结电压URE3和URE4经反极性串联后加在电阻R上所以R上端电压为ΔURE因此电流II为II ΔURER KTqμAK的I值AD590的内部结构电路如图3-4所示图3-4 AD590的内部结构 3．3 ADC0809模数转换器3．3．1 主要特性ADC0809的主要特性指标分辨率n 8时钟频率小于640KHZ转换时间大于等于100微秒不可调误差1LSB电源单电源正5V模拟输入量8路模拟输入范围0～5V参考电压Uref Uref - 5V3．3．2 工作原理ADC0809为逐次逼近式AD转换器具有8个模拟量输入通道它能与微型计算机的大部分总线兼容可在程序的控制下选择8个模入通道之一进行AD转换然后把得到的8位二进制数据送到微机的数据总线供CPU处理转换器是ADC0809的核心部分它由DA转换逐次逼近寄存器SAR比较器等组成其中DA转换电路采用了256RT型电阻网络即2n个电阻分压器此处n 8它在启动脉冲的上升沿来到时被复位在启动脉冲的下降沿AD开始转换如果在转换过程中接收到新的启动转换脉冲则终止转换转换结束信号EOC在AD转换完成时为1 ADC0809的管脚图如图3-5所示图3-5 ADC0809的管脚图 ADC0809的内部结构如图3-6所示图3-6 ADC0809的内部结构第四章硬件设计4．1外围接口选择根据方案采用8031外扩2764作程序存储器8255外扩4位LED用于显示温度声光报警和扩展光电隔型DAC产生0～10mA可调电流控制电动阀外扩8路8位ADC0809作温度测量和通过3个电位器产生3个可调控制参数2位BCD码给定拨盘则和8031的P1口相连完整的硬件电路组成如图4-1所示图4-1 硬件电路原理图图4-1中通过8255的PA口和PC0～PC3口扩展4位LED通过PB口和PC5扩展光电隔型DADAC0832设置为单缓冲方式VREF -5V于是经运算放大器A1后产生0～5V可调直流电压再经运算放大器A2在复合三极管T的集电极和12V电源之间产生0～10mA可调电流以便控制电动阀的动作图4-1中RW1于调整满量程值D1用于保护三极管T通过总线直接扩展ADC0809由于仅使用4路故选择通道的C 端直接接地由于温度传感器是输出电流信号且与绝对温度成正比故采用电平移动电路及放大电路使运算放大器A3输出电压值与摄氏温度成正比图4-1中RW2RW3分别用语温度测量电路的零点调节和满量程调节声音报警电路中蜂鸣器采用长鸣形式由门电路构成1s振荡器产生的响音2位BCD码给定拨盘则和8031的P1口直接接口各位又通过2kΩ电阻接地由于各扩展芯片用线选发产生片选信号故他们的接口地址分别为27640000H～1FFFH82557000H～7003HADC0809B000H～B003H4．2 温度控制电路8031对温度的控制是通过双向可控硅实现的如单片机温度控制系统电路原理图所示双向可控硅管和加热丝串接在交流220V50Hz是电回路在给定周期T内8031只要改变可控硅管的接通时间即可改变加热丝的功率以达到调节温度的目的可控硅接通时间可以通过可控硅控制极上触发脉冲控制该触发脉冲由8031用软件在P31引脚上产生在过零同步脉冲同步后经光电耦合管和驱动器输出送到可控硅的控制极上4．3 温度检测电路设计4．3．1 设计目标用单片机对温度进行实时检测和控制以解决工业及日常生活中对温度的及时自动控制问题用十进制数码显示实际温度值方便人工监视用键盘输入温度控制范围值便于在不同应用场所设置不同温度范围值当实际温度值不在该范围时系统能自动调节温度以保持设定的温度基本不变达到自动控制的目的系统的温度最小区分度为1℃在环境温度变化时温度控制的静态误差小于等于05℃4．3．2 设计原理因为89C51单片机片内含4KB的EEPROM不需外扩展存储器可使系统整体结构简单利用89C51串行口输出工作方式使外部电路得以简化89C51可直接对键盘进行扫描读数可直接用串并转换模块驱动LED显示温度值因其利用率高负载重后相电路需加一块同相驱动器在串行传输数据时频率可达到1MHz对温度的显示完全达到测控精度要求4．3．3 转换电路在设计测温电路时首先应将电流转换成电压由于AD590为电流输出元件它的温度每升高1K电流就增加1μA当AD590的电流通过一个10K的电阻时这个电阻上的压降为10mV即转换成10mVK为了使此电阻精确01可用一个96K的电阻与一个1K电位器串联然后通过调节电位器来获得精确的10KΩ下图所示是一个电流电压和绝对摄氏温标的转换电路其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式以增加信号的输入阻抗而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标给A2的同相输入端输入一个恒定的电压如1235V然后将此电压放大到273V这样A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标将AD590放入0℃的冰水混合溶液中A1同相输入端的电压应为273V同样使A2的输出电压也为273V因此A1与A2 两输出端之间的电压273-273 0℃即对应于0℃图4-2 电流电压和绝对摄氏温标的转换电路4．3．4 信号处理电路温度检测的小信号放大与绝对摄氏温度转换采用图电路其中RW用来完成绝对摄氏温度转换及调零功能运放要求采用一片集成普通四运放LM324来完成图的信号处理功能其工作电源取单电源VCC 9V设计中电阻元件可参考下列取值R1 R2 10KR3 R4 20KR5 R6 20KRG 5KRW 10K高频滤波电容可取C 001μF 图4-3 信号处理电路4．3．5 主电路主电路如图4-4所示温度检测信号输入ADC0809的IN3引脚经过模数转换结果输入AT89C51结果从P1口输出驱动2个LED实现数据显示功能图4-4 温度检测主电路4．4 光电隔离电路这部分电路是单片机与电阻丝加热器的接口由于电阻丝的加热电压大于单片机的工作电压为了避免烧坏单片机系统采用光电隔离电路如图4-5所示图4-5 光电隔离及放大电路4．5 过零检测电路过零检测电路在每一个电源周期开始时产生一个脉冲作为触发器的同步信号计数器T0对其进行计数其电路如图4-6所示220V交流电压经电阻限流后直接加到2个反相并联的光电偶器的输入端在交流电源的正负半周分别导通输出低电平在交流电源正弦波过零的瞬间两个光电耦合器均不导通输出高电平该脉冲信号经非门整形后作为单片机的中断请求信号和可控硅的过零同步信号图4-6 过零检测电路4．6 PID控制算法前面提到大多数的温度控制系统可以看作一阶纯滞后环节由于本系统纯滞后时间较小故可采用PID比例积分微分控制算法实施控制4．6．1 PID控制作用PID是比例P积分I和微分D3个控制作用的组合连续系统PID控制器的微分方程为y t KPP[e t ] 4-1式中 y t 为控制器的输出e t 为控制器的输入KP比例放大系数TI为控制器的积分时间常数TD为控制器的微分时间常数显然KP越大控制器的控制作用越强只要e t 不为0积分项会因积分而使控制器的输出变化只要 e t 有变化的趋势控制器就会在微分作用下在偏差出现且偏差不大时提前给输出一个较强的控制作用4．6．2 PID算法的微机实现由于微机控制系统是一种时间离散控制系统故必须把微分方程离散化为差分方程最终写出递推公式才能直接应用显然 4-24-3于是 KP e n [e n -e n-1 ] 4-4式中Δt T为采样周期e t 为第n次采样的偏差值e n-1 为第 n-1 次采样时的偏差值n为采样序列n 012由式4-4可以看出计算一次Yn不仅需要的存储器空间大而且计算量也很大于是进一步写出递推公式由 Yn-1 KP e n-1 [e n-1 -e n-2 ] 4-5由式4减去式5得ΔYn[e n -2e n-1 e n-2 ]KP[e n -e n-1 ] KI e n KD[e n -2e n-1 e n-2 ] 4-6或 Y n Y n-1 KP[e n -e n-1 ] KI e n KD[e n -2e n-1 e n-2 ]4-7 式中 KI KP称为积分常数KD KP称为微分常数4．6．3 PID算法的程序设计在本控制系统中烘箱温度与给定值的偏差经过单片机PI算法运算后从DAC0832输出0～10mA控制电流去控制电动阀的开度所以应采用式7的位置式算法且KD 0即为PI即YPIn Y n-1 KP[e n -e n-1 ] KI e n 4-8 如果设KPKI为纯小数KPKIe n e n-1 分别放在8031片内RAM的25H26H29H2AH中PI结果YPIn放在R3R4中则PI控制程序如下PIMOV A29H e nCLR CSUBB A2AH e n -e n-1MOV B25H KPLCALL MULTS KP [e n -e n-1 ]MOV R4AMOV R3B 暂存于R3R4MOV A29H e nMOV A26H KILCALL MULTS KI e nADD AR4MOV R4AMOV ABADDC AR3MOV R3A R3R4 KP [e n -e n-1 ] KI e n RETMULTSCLR F0 置e n 符号标志位为正JNB ACC7MUL1SETB F0 置e n 符号标志位为负CPL AINC A 取绝对值MUL1MUL ABJNB F0MUL2CPL AADD A1MOV R2AMOV ABCPL AADDC A0MOV BAMOV AR2 还原为补码MUL2RET第五章软件设计本系统的控制软件可设计为一个主程序和一个T0通道中断服务程序主程序的功能是完成系统初始化及温度和设定参数的显示由于只有4位LED而温度BCD 码设定值正常工作时应在85左右不可能太小故可以用它设定为小值时来选择显示参数T0通道可定时100ms其中定时1s完成数据的采集报警和显示处理定时Tc秒完成控制算法的运算和控制输出5．1 设计步骤5．1．1 画出系统的程序框图如图5-1所示为主程序框图为T0通道中断服务程序框图T0中断服务程序是温度控制系统的主体程序用于启动AD转换读入采样数据数字滤波越限温度报警和越限处理PID计算和输出可控硅的同步触发脉冲等P13引脚上输出的该同步触发脉冲宽度由T1计数器的溢出中断控制8031利用等待T1溢出中断空隙时间完成把本次采样值转换成显示值而放入显示缓冲区和调用温度显示程序8031从T1中断服务程序返回后便可恢复现场和返回主程序以等待下次T0中断图5-1 温度控制系统程序框图5．1．2 内存分配为了编程方便可以把8031的内部128B RAM先进行分配也可在程序中用标号代替最后用EQU或DATA定义如果先对内存进行分配本系统可分配为 00H～07HR0～R7 供主程序使用08H～0FHR′0～R′7 供T0中断服务程序使用20H 定时1s时间常数初值为1021H 8255A口数据暂存显示器段码22H 8255B口数据暂存DA数据23H 8255C口数据暂存24H 8031 P1 口的T给定BCD值暂存当T给定 01H 时显示的数据为KP参数格式为P-××当T给定 02H显示器显示的数据为KI参数格式为I-×××当T给定 03H显示器显示的数据为Tc参数格式为T-××T 给定为其他值85℃左右显示器显示的数据为温度测量值25H KP参数暂存26H KI参数暂存27H Tc参数暂存28H T测量值AD暂存29H e n 参数暂存2AH e n-1 参数暂存2BH～2EH 4次AD值暂存2FH 定时Tc秒调节工作单元30H～31H T测量BCD码值暂存格式为××××32H T测量值实际温度暂存50H～7BH SP指针工作区7CH～7FH 显示缓冲区从左到右第六章系统调试系统调试通常包括实验室硬件联调实验室软件联调实验室系统仿真仿真考机运行和现场安装调试等几个环节在系统总装以后首先要进行实验室条件下的系统硬件联调联调成功以后有了硬件操作保证就很容易发现软件的错误在软件调试过程中有时也会发现硬件故障软件故障完毕硬件中的隐藏问题也能被发现和纠正在进入现场以前还必须在实验室条件下把存在的问题充分暴露并加以解决通常是用模型代替实际系统进行完全仿真调试通过后进行连续不停机的48h 考机运行正确无误后再进入现场安装运行成功并经过一定时间的使用最终验收合格才算完成整个系统的设计工作下面通过硬件和软件两方面介绍相应的调试方法6．1 硬件调试方法6．1．1 常见的硬件故障1元器件失效可能是两方面的原因一是器件本身已损坏或性能不符合要求二是组装错误造成元件失效如电解电容二极管的极性错误集成电路安装方向错误等2逻辑错误它是由设计错误或加工过程中的工艺性错误所造成的这类错误包括错线开路短路相位错等3可靠性差引起可靠性差的原因很多如金属化孔虚焊接触不良会造成系统时好时坏经不起振动内部和外部干扰电源纹波系数大器件负荷过大等造成逻辑电平不稳定走线和布局不合理也会引起系统可靠性差 6．1．2 联机调试通过脱机调试可排除一些明显的硬件故障但有些故障还必须通过联机调试才能发现和排除联机前先断电将单片机开发系统的仿真头插到样机的8031插件上检查开发机和样机之间的电源接地是否良好一切正常后即可打开电源通电后执行开发机的读写指令对样机的存储器IO端口进行读写操作逻辑检查若有故障可用示波器观察有关波形如选中的译码器输出波形读写控制信号地址数据波形以及有关的控制电平通过对波形的观察分析寻找故障原因并进一步排除故障可能的故障有路线连接上有逻辑错误有断路或短路现象集成电路失效等在样机主机部分调试好后可以插上系统的其他外围部件例如键盘显示器输出驱动板AD及DA板等再对这部分进行初步调试在调试过程中若发现用户系统工作不稳定可能有下列情况电源系统供电不足或联机时公共地线接触不良或用户系统主板负载过大或用户的各级电源滤波不完善等对这些问题一定要查出原因并加以排除1采集电路调试为使温度采集电路输出的电压与温度的关系符合理论设计数值可用一点测试法在室温27℃时调节电位器Rw1使AD590对地电阻为1KΩ运放正端输入电压V 300mV时V0 27V即可也可采用两点测试法当温度在0～50℃之间变化时运放正端输入电压V约为273～323mV调试时用可调电压信号模拟温度信号输入到运放正端调节电位器Rw2使V 273mV时V0 0V调节Rt2使V 323mV时Vo 5V则5V5O℃100mV℃即为输出精度因软件还要校正测温值故基本符合上述数值即可采用两点测试法较精确故用两点法2数码显示调试调试中发现发光二极管的亮度一直很微弱用万用表测量可知其输入电压只有199V勉强能够发光而89C51输出的电压依然为5V左右分析知89C51在串行口工作方式下负载很重发光二极管分得的电流较小使其不能正常发光在此加入一块同相放大器来驱动它们工作6．1．3 脱机调试在样机加电以前先用万用表等工具根据硬件电气原理和装配图仔细检查样机线路的正确性并核对元器件的型号规格和安装是否符合要求特别应注意电源的走线防止电源线之间短路和极性错误并检查扩展系统总线是否存在相互短路或与其他信号线的短路对于样机所用电源事先必须单独调试调试好后检查其电压值负载能力极性等均符合要求才能加到系统的各个部件上在不插芯片的情况下加电检查各插件上引脚的电位仔细测量各点电位是否正常尤其应注意8031插座上各电位是否正常若有高压联机时将损坏仿真器在脱机调试中发现系统无法复位经检查知电路中没有接入复位电路经接入上电复位方式的复位电路后系统运行正常6．2 软件调试方法软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关如果采用模块程序设计技术则逐个模块分别调试调试各子程序时一定要符合现场环境即入口条件和出口条件调试手段可采用单步或设置断点运行方式通过检查系统CPU 的现场ARM的内容和IO口的状态检查程序执行结果是否符合设计要求通过检测可发现程序中的死循环错误机器码错误及转移地址的错误同时也可以发现用户系统中的硬件故障软件算法及硬件设计错误在调试过程中不断调试用户系统的软件和硬件逐步通过一个个程序模块各模块通过以后可以把有关的功能块联合起来一起进行综合调试在这个阶段若发生故障可以考虑各子程序在运行时是否破坏现场缓冲单元是否发生冲突标志位的建立和清除在设计上有无失误堆栈区域有无溢出输入设备的状态是否正常等等若用户系统是在开发机的监控下运行时还要考虑用户缓冲单元是否和监控程序的工作单元发生冲突单步和断点调试后还应进行连续调试这是因为单步运行只能验证程序。

基于89C51单片机的噪声测量仪设计【文献综述】

毕业设计开题报告电子信息工程基于89C51单片机的噪声测量仪设计一、前言设计的目的：用51单片机为硬件基础，采用传感器接收环境的噪声信号,经过放大和电压频率变换后作为单片机的输入信号，经过单片机的处理之后驱动LED显示相应的数值，以显示相应的噪声值。

设计的意义：噪声污染是当今世界公认的环境问题。

从20世纪50年代起，工业、运输业迅猛发展，噪声污染日益严重。

在城市化的今天，城市快速道，高架复合道路、轨道交通、大型健身娱乐场所、空调系统等相继出现，几乎人人受到了噪声的影响。

据统计，环保部门收到的污染投诉觉到多数是噪声。

从技术上来说，任何噪声问题几乎都是可以解决的，但是还需要考虑经济上和实际工作中的可行性[1]。

因此将噪声控制在一定范围内就很有必要，比如在居民区将噪声控制好，不影响居民的正常生活。

所以就得依靠一定的检测装置来对该区域的噪声强度进行检测，来确定是否该控制噪声，顺便提供相应的措施来减少噪声。

相关概念:（1）噪声评价标准和方法对于噪声的评价，除了评价量这个重要因素外，还需要有作为评价基础的标准，我知道，噪声对于人体及其周围环境的影响是多方面的。

噪声必须加以适当的控制，以保护人体的健康，使人们的学习、工作、生活有一个适宜的声环境。

为此，各个国家和国际标准化组织制定了一系列环境噪声标准[2]。

在噪声的物理评价中，声压和声压级是衡量声音强度的量。

声压级越高，声音越强；声压级越低，声音越弱。

但人耳对声音的感觉不仅和声压有关，还和声音频率、声音随时间的变化有关，人耳对高频声音敏感，对低频声音感觉迟钝。

声压级相同（即声能量相同）但频率不同的声音，人耳听起来却不一样[3]。

城市区域环境噪声标准（2）声级计声级计也称噪声级，它是用来测量噪声的声压级和计权声级的仪器，它适用于环境噪声，各种机器（如风机、空压机、内燃机、电动机）噪声的测量，也可用于建筑声学、电声学的测量。

基于MSP430单片机的环境噪声监测系统的设计

SCM Technology •单片机技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 255【关键词】电路噪声监测环境噪音 MSP430噪声污染作为当今社会四大污染之一，其对人类健康的危害已引起社会各界的极大关注。

本文将提供一种价格合理，功耗低且适用性强的环境噪音监测系统的设计，即利用MSP430F5508处理采集到的噪音信息并评估噪音等级。

1 对单片机噪声监测系统工作原理的概述噪音监测系统的主要组成部分包括：传声器、信号调理模块、数据收集处理模块以及人机界面等。

其中，由传声器将其采集到的噪音转变为电压信号，然后在调理模块的作用下，依据人耳对噪音的敏感度，将电压信号进行频率计权和对数检波，继而便是由采集处理模块展开A /D 转换和时间计权，最后由微处理器对检测结果做存储、显示等处理。

2 环境噪声检测系统的相关设计2.1 设计方案概述该设计分硬件和软件两部分，噪声的放大、计权、检波和转换等由外部电路完成，对信号进行转换和显示等由单片机完成。

2.2 硬件设计硬件结构示意图如图1所示。

传声器采用驻极体电容式，具有全指向、低阻抗的特点，本系统所使用的传声器灵敏度为-48db ，实用且性价比高。

信号放大器采用LM386。

为达到模拟人耳灵敏度特性的效果，在噪音测量环节中进行频率计权，计权网络由集成开关电容滤波器 MAX7490构成，如图2所示。

该网络的工作原理科学快捷且具有电路简单，体积小，稳定性强等优点。

对数检波电路利用交直流转换器AD637的dB 输出功能，将上一阶段频率计权网络的输出依照对数比例关系展开真有效值交直流转换工作，转换精度为±1 mV ，转换时间120ms ，电路如图3所示，通过调节R10调整0dB 输出。

V/F 转换电路由低成本的AD7740配合极少的外部元件构成，通过调节内部时钟或晶振调节最大输出频率。

基于51单片机的噪声检测系统的设计

基于51单片机的噪声检测系统的设计AbstractThis paper describes the design and implementation of a noise detection system based on the 51 single-chip microcontroller. The system is capable of detecting and measuring noise levels and providing real-time feedback onthe intensity of noise levels in decibels. The system is designed to be simple, low-cost, and portable, making it suitable for a wide range of applications, includingindustrial noise monitoring, environmental noise monitoring, and personal noise exposure monitoring. The hardware and software components of the system are described, and its performance is evaluated through a series of experiments.IntroductionNoise pollution is an important environmental issue that affects the health and well-being of individuals and communities worldwide. Excessive exposure to noise can result in hearing loss, annoyance, stress, and other health problems. In many countries, noise regulations have been established to protect individuals from noise pollution. However, the enforcement of these regulations is often limited due to alack of adequate monitoring and measuring equipment.In recent years, there has been an increased interest in developing low-cost and portable noise monitoring systemsthat can provide real-time feedback on noise levels. These systems can be used to measure noise levels in a variety of settings, including industrial workplaces, urban environments, and residential areas. One approach to developing suchsystems is to use microcontrollers, which are low-cost, small in size, and easy to program.In this paper, we describe the design and implementation of a noise detection system based on the 51 single-chip microcontroller. The system consists of a microphone, an analog-to-digital converter (ADC), a 16x2 LCD display, and the 51 microcontroller. The system is capable of measuring the intensity of noise and displaying the results on the LCD display in decibels.Hardware DesignThe hardware design of the noise detection system is relatively simple and consists of four main components: a microphone, an ADC, an LCD display, and the 51 microcontroller. The microphone is used to detect sound waves in the environment and convert them into analog signals, which are then amplified by a preamplifier and fed into the ADC. The ADC converts the analog signals into digital signals that can be processed by the microcontroller. The microcontroller uses a program to process the digital signals and display the results on the LCD display.The microphone used in the system is a condenser microphone, which is highly sensitive to sound pressure and has a wide frequency response range. The preamplifier is an operational amplifier (OP-AMP) circuit that amplifies the analog signals from the microphone and provides a stable and accurate output to the ADC. The ADC used in the system is an 8-bit resolution ADC with a sampling rate of 10 kHz. The LCD display is a 16x2 character display that displays the noise level in decibels.Software DesignThe software design of the noise detection systemincludes the program that runs on the 51 microcontroller. The program is written in C language and is divided into several modules, including initialization, ADC, LCD, and main modules. The initialization module initializes the ports andperipherals of the microcontroller. The ADC module configures the ADC and reads the digital signals from the microphone.The LCD module displays the results on the LCD display. The main module contains the main program loop that continuously reads the noise level and updates the LCD display.The program uses a calibration factor to convert the digital signals from the ADC into decibel values. The calibration factor is determined by measuring the noise level of a known sound source, such as a reference tone, and comparing it to the output of the system. Once thecalibration factor is determined, the program uses a logarithmic function to convert the digital signals into decibels.Experimental ResultsThe performance of the noise detection system was evaluated through a series of experiments. The system was tested in several different environments, including a quiet room, a noisy industrial workshop, and a busy city street.The noise levels were measured using a professional soundlevel meter, and the results were compared to the outputs of the system.The results showed that the noise detection system was able to accurately measure noise levels in all environments, with a maximum deviation of 1 dB compared to the sound level meter. The system was also able to provide real-time feedback on the intensity of noise levels, making it easy to identify and monitor changes in noise levels over time.ConclusionIn this paper, we have described the design and implementation of a noise detection system based on the 51 single-chip microcontroller. The system is simple, low-cost, and portable, making it suitable for a wide range of applications, including industrial noise monitoring, environmental noise monitoring, and personal noise exposure monitoring. The hardware and software components of the system were described, and the system's performance was evaluated through a series of experiments. The results showed that the system was able to accurately measure noise levels and provide real-time feedback on the intensity of noise levels in decibels.。

基于89C51单片机的噪声测量仪设计【开题报告】

基于89C51单片机的噪声测量仪设计【开题报告】毕业设计开题报告电子信息工程基于89C51单片机的噪声测量仪设计一、选题的背景和意义噪声污染是当今世界公认的环境问题。

从20世纪50年代起，工业、运输业迅猛发展，噪声污染日益严重。

在城市化的今天，城市快速道，高架复合道路、轨道交通、大型健身娱乐场所、空调系统等相继出现，几乎人人受到了噪声的影响。

据统计，环保部门收到的污染投诉觉到多数是噪声。

从技术上来说，任何噪声问题几乎都是可以解决的，但是还需要考虑经济上和实际工作中的可行性。

因此将噪声控制在一定范围内就很有必要，比如在居民区将噪声控制好，不影响居民的正常生活。

所以就得依靠一定的检测装置来对该区域的噪声强度进行检测，来确定是否该控制噪声，顺便提供相应的措施来减少噪声。

人在较强噪声环境下暴露一定时间后会出现听力下降。

研究表明，长期接触80dB以上的噪声，听力就有可能受损害，在大于85dB的环境中工作20年，将有10%的人出现耳聋，大于90dB，耳聋的比例将超过20%[1]。

噪声影响听力主要是听力损失，就是在500Hz、1000Hz和2000Hz三个频率上听阀较标准值升高的平均数。

基于61单片机的噪音识别系统设计

基于61单片机的噪音识别系统设计发布时间：2022-08-29T10:07:32.046Z 来源：《科技新时代》2022年第2期1月作者：陆映妃李龙飞包睿昕胡含悦李谨通讯作者[导读] 绝大多数正常工作下的电气设备会发出平稳而有规律的噪音陆映妃李龙飞包睿昕胡含悦李谨通讯作者天津农学院工程技术学院，天津摘要：绝大多数正常工作下的电气设备会发出平稳而有规律的噪音，而噪音作为设备运行中的重要参数之一，在一定程度上可以检测电气设备工作状态，电气设备的故障诊断技术是通过监控设备的实时运行状况来检测是否发生工作异常，并且分析和判断故障类型及预测电气设备将来一段时间内的运行情况。

本文提出一种基于音频特征分析的电气设备故障在线检测方法。

关键词：噪音识别故障诊断凌阳61单片机电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业。

作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。

随着电网规模的不断扩大，对电力系统中所应用到的变电设备的可靠性要求更高，任何变电设备发生故障都有可能造成巨大的损失，在传统电力系统中运行人员对电气设备进行巡检,通过人的感觉器官(视觉、听觉、触觉等)根据经验判断机器是否出现异常情况。

但是﹐常规例行巡检的效果与人员的素质和状态有关,特别是无法实现24小时连续无间断监视,因而效率低,可靠性差。

随着计算机技术和信号处理技术的发展,对设备噪声的实时监测和在线故障诊断成为可能,从而必将有效地提高电力设备运行的可靠性并大大降低故障损失。

在通常情况下.电气设备噪声是平稳的具有随机过程特性的具有周期性的复合噪声,即在通常情况下电气设备噪声是稳定的。

电气设备发出的声音都是有一定规律可循的，举例来说，变压器正常工作时发出的声音是均匀的“嗡嗡”声，而发生铁磁谐振时，会夹杂着尖细的“哼哼”声,且这种“哼哼”声会随着电压和谐振频率变化而变化[1]。

噪声检测系统的软件设计方案

噪声检测系统的软件设计方案1.1 软件开发语言及开发平台1.1.1 软件开发语言C语言是一种通用的计算机程序设计语言，既可以编写计算机的系统程序，也可以编写一般的应用程序。

由与汇编语言程序在可读性和可移植性方面有很多缺陷，而且调试和查错也很困难，因此为提高单片机应用程序的编写效率，采用高级语言是一种很好的选择。

C语言具有一般高级语言的特点，又能直接对计算机硬件进行操作，表达和运算能力也比较强，可方便地移植到各种型号计算机上[22]。

本课题是用单片机得C51语言进行软件编程Keil C51语言是ANSIC的基础上针对51单片机的硬件特点进行的扩展，并向51单片机上移植，经过多年的努力，C51语言已经成为公认的高效、简洁而又接近51单片机的实用高级编程语言。

用C51语言进行单片机得软件开发具有如下优点：（1）可读性好。

C51语言程序比汇编程序的可读性好，因而编程效率高、程序便于修改。

（2）模块化开发与资源共享。

用C51开发出来的程序模块化可以不经修改，直接被其他项目所用，这使得开发者能够很好的利用已有的大量标准C程序资源与丰富的库函数，减少重复劳动。

（3）可移植性好。

为某种型号单片机开发的C语言程序，只需与硬件相关处和编译连接的参数进行适当修改，就可以方便地移植到其他型号的单片机上。

.（4）生成的代码效率高。

当前较好的C51单片机编译系统编译出来的代码效率只比直接使用汇编语言低20%左右，如果使用优化编译选项，效果会更好。

1.1.2软件开发平台uVision2Keil公司目前已经推出了V7.0以上版本的C51编译器，为51单片机软件开发提供了全新的C语言环境，同时保留了汇编代码高效、快速的特点。

现在Keil C51已经完全集成到一个功能强大的全新集成开发环境（IDE）uVision2中，该开发环境下集成了文件编译处理、编译链接、项目管理、窗口、工具引用和仿真软件模拟器，所有这些功能均可在KeiluVision2提供的开发环境中极为简便进行操作。