测控专业综合课程设计
课题：环境噪声实时监测仪
院（系）：计算机科学与信息工程学院专业年级：
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日期：2011年12月28日
指导老师：
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：传声器；运算放大器；V/F转换器；单片机；LCD
目录
摘要 (1)
引言 (3)
一、噪声相关资料 (3)
1.1噪声简介 (3)
1.2 声压级测量机理 (4)
二、仪器整体方案设计 (5)
2.1噪声监测系统任务分析 (5)
2.2整体设计方案 (5)
三、硬件电路具体设计 (6)
3.1 传声器 (6)
3.2 信号放大器 (7)
3.3 交直流转换电路的设计 (8)
3.4 电压-频率转换电路的设计 (8)
3.5 单片机系统的设计 (9)
3.5.1单片机的选择 (9)
3.6显示电路的设计 (10)
四、软件系统设计 (11)
4.1频率与声压级检测算法 (11)
4.2程序系统框图 (11)
4.3主程序 (12)
五安装与调试 (15)
5.1调试设备 (15)
5.2调试步骤 (15)
参考文献 (16)
结论 (16)
附录1 (17)
引言
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。噪声通常是指那些难听的，令人厌烦的声音。噪音的波形是杂乱无章的。从环境保护的角度看，凡是影响人们正常学习，工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”，都统称为噪声。如机器的轰鸣声，各种交通工具的马达声、鸣笛声，人的嘈杂声及各种突发的声响等，均称为噪声。噪声污染属于感觉公害，它与人们的主观意愿有关，与人们的生活状态有关，因而它具有与其他公害不同的特点。
噪音污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。
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，在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪，多为价格昂贵的进口专用设备，除卫生、计量等环保专业部门拥有外，无法作为民用品推广普及。本文介绍一种以89C52单片机为核心，采用V/F转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。该仪器工作稳定、性能良好，经校验定标后能满足一般民用需要，可广泛应用于工矿企业、机关学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。
一、噪声相关资料
1.1噪声简介
1．噪声概念
物理学定义：噪声是发生体做无规则时发出的声音。
生理学定义：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音。
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。
2．噪声对人的危害
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“致人死命的慢性毒药”。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、影响工作效率：干扰休息和睡眠；使工作效率降低。
②损伤听觉、视觉器官：强的噪声可以引起耳部的不适，如耳鸣、耳痛、听力损伤；噪声对视力的损害。
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。
3．人对不同声强的感觉
无法忍受：150dB~130dB
感到疼痛：130dB~110dB
很吵：110dB~70dB
较静：70dB~50dB
安静：50dB~30dB
极静：30dB~10dB
无声：0dB
1.2 声压级测量机理
人耳的听阈一般是20m Pa (微帕)，痛阈一般是200Pa（帕），其间相差107倍，这样宽广的声压范围很不易测量，而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征。因此，声学中常用声压级LP来反映声压的变化，将声压P的声压级表示成
lg(
(1.13)
/
20
dB
LP)
P
P
其中，基准量P0为20m Pa。当P= P0时，LP=0dB，而当P=200 Pa时，LP=140dB。
用声级计可以测量声压级，采用1kHz纯音输入0.2秒到0.25秒或0.5秒以上，即可得到真实声压级或平均声压级。考虑到人耳对不同频率的响度感觉，在噪声测量中，常取40方（phon）等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正，即用A计权网络测得A声级，写成dB（A）。表1.1给出倍频带中心频率与A声级的校正量之间的关系。
表1.1 倍频带中心频率与A声级校正量的关系
二、仪器整体方案设计
2.1噪声监测系统任务分析
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。
2.2整体设计方案
按照系统设计功能的要求，初步确定控制系统包括硬件和软件系统两部分。其中硬件系统结构框图如图2-1所示。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，可使其输出幅频特性满足测量要求的电压信号。通过V/F 转换器后，输出频率信号变为TTL 电平送给单片机的P3.4引脚，经软件处理后，噪声声压级显示值由P1口输出，由LCD 动态显示。
噪声
图2-1 噪声监测仪硬件结构框图
传声器是将声波信号转换成电信号的传感器，是噪声测量系统中的一个主要环节。根据膜片感受声压的情况不同，传声器可分为三类：压强式传声器，其膜片的一面感受声压；差
压式传声器，其膜片的两面均感受声压，引起膜片振动的力取决于膜片两面压差的大小；压强和压差组合式传声器。在噪声测量中常用的压强式传声器。
功率放大器的作用相当于扬声器的音量调节器。音频功率放大电路的作用主要是将信号处理器发送过来的信号功率放大，使其信号的功率达到设计要求。
此方案中的V/F转换电路主要是由LM331构成的电压/频率转换电路。LM331使用了新型温度补偿能隙基准电路，在规定工作温度范围内和4伏电源电压下都有较高精度。LM331A可得到只有价格高的V/F转换器才有的高水平精度—温度。由LM331构成的电压/频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的P3.4引脚，作为T0的计数脉冲。该转换电路线性良好，抗干扰能力强，输出频率范围在10—10000Hz以上，其变化比达103，优于普通8位并行A/D转换器，有利于提高系统的测量范围。
89C52单片机是本设计的核心部分。LM331直接与单片机定时/计数器连接，这种方式简单。
本设计用的是1602LCD显示屏来实现显示，这个电路的实现部分比较简单。
三、硬件电路具体设计
3.1 传声器
传声器（Microphone）又称话筒，俗称“麦克风”。传声器是将声波转换为相应电信号的传感器。传声器包括声波接收器和力-电换能器两个部分。由声音造成的空气压力使传感器的振动膜振动，进而经变换器将此机械运动转换成电参量的变化，是噪声测量系统中的一个主要环节。
根据膜片感受声压的情况不同，传声器可分为三类：声强式传声器，其膜片的一面感受声压；差压式传声器，其膜片的两面均感受声压，引起膜片振动的力取决于膜片两面差压的大小；压强和差压组合式传声器。在噪声测量中常用的是压强式传声器。
通信设备常用到的传声器类型一般是晶体式传声器。晶体式传声器又称压电式传声器，它是利用晶体的压电效应制成的，化工材料酒石酸钾钠和钛酸钡晶体都有较强的压电效应。当晶体的两面受到压力时，在两面间出现正负电荷，产生某一方向的电动势：当受到相反方向的应力时，晶体两面则产生与受压力相反的电荷和电动势。当晶体受到交变声波的作用时，便产生音频电动势。
晶体式传声器按结构的不同可分为膜片式和声电池式两种。膜片式传声器价格低廉、输出电压高，使用方便，考虑元器件的性价比和应用功能选用的是膜片式晶体传声器。
膜片式传声器实物外形如图3-1所示。
图3-1 传声器实物外形图
3.2 信号放大器
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20倍。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
功率放大器的作用相当于扬声器的音量调节器。音频功率放大电路的作用主要是将信号处理器发送过来的信号功率放大，使其信号的功率达到设计要求。对该部分电路的要求是输出功率大。在电路设计过程中进行对比，通过比较发现LM386集成电路使用简单，基本没有外围器件，而且它还有体积小、电源范围宽、外接元件少、电压增益可调整、频率响应好、输出功率大、总谐波失真小等优点。因此选用LM386来组成音频功率放大电路。LM386 被广泛地应用在录音机和收音机音频放大、室內对讲机、红外线、超声波、小型马达驱动器等电路中。
LM386的引脚图如图3-2所示。
图3-2 LM386引脚图
LM386的特性有以下几点：
（1）静态功耗低，约为4mA,可用于电池供电。
（2）工作电压范围宽，4-12V 或5-18V。
（3）外围元件少。
（4）电压增益可调，20-200倍。
（5）低失真度。
经过讨论与分析后放大电路如图3-3所示：
图3-3 LM386构成的放大电路
3.3 交直流转换电路的设计
交直流电路的设计可以转换为滤波电路的设计，在该设计当中我们所需要的是电压的变化，所以我们采用的峰值检波，其具体设计如图3-4所示
图3-4 峰值检波电路
该电路不仅完成了交直流电路的转换，同时完成了滤波的作用。
3.4 电压-频率转换电路的设计
电压/频率变换采用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到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时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。
图3-6 89C52管脚图
电压-频率转换电路部分的具体设计如图3-5：
图3-5 V/F 电路
3.5 单片机系统的设计
3.5.1单片机的选择
单片机自从问世以来，它一直是工业检测、控制应用的主角，其中，MCS-51由于单片机应用系统具有体积小，可靠性高，功能强，价格低等特点，很容易形成产品而更受青睐。
89C51单片机为EPROM 型，在实际电路中可以直接互换8051单片机或8751单片机，不但和8051单片机指令，管脚完全兼容，而且其片内的4K 程序存储器是FLASH 工艺的。
STC89C52是由宏晶公司生产八位单片机。它是一种低功耗高性能的具有8K 字节可电气烧录及可擦除的程序ROM 的八位CMOS 单片机。该器件是用高密度、非易丢失存储技术制造并且与国际工业标准80C51单片机指令系统和引脚完全兼容。
综上所述，从使用方便与简化电路以及其性价比等角度来考虑，89C52比较合适的。本系统采用CPU 为89C52的单片机，89C52本身带有8K 的内存储器，可以在编程器上实现闪烁式的电
擦写达几万次以上，比以往惯用的8031CPU 外加EPROM 为核心的单片机系统在硬件上具有更加简单、方便等优点，而且完全兼容MCS-51系列单片机的所有功能。89C52管脚图如图3-6所示。下面介绍89C52的主要管脚功能如下：
VCC （40）：电源+5V ；VSS （20）：接地；P0口（32-39）：双向I/O 口，既可作低8
位地址和8位数据总线使用，也可作普通I/O口；P3口（10-17）：多用途端口，既可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作；P2口（21-28）：既可作高8位地址总线，也可作普通I/O口；P1口（1-8）：准双向通用I/O口；RST（9）：复位信号输入端；ALE/PROG：地址锁存信号输出端；PSEN：内外程序存储器选择线；XTAL1（19）和XTAL2（18）：外接石英晶体振荡器。
我们给出了单片机的最小系统设计如图3-7所示
图3-7 单片机的最小系统
3.6显示电路的设计
本设计中采用1602LCD（并行）显示器显示。LCD显示器是单片机应用系统常用的输出器件。
LCD的数据由单片机的P0～P7口输入，进入LCD后按一定的规律显示出来。LCD显示电路的具体电路如图3-8：
图3-8 LCD显示的具体电路
四、软件系统设计
4.1频率与声压级检测算法
由于在电路中已检测出频率信号，只要经CPU换算就可以得到频率的大小，计算公式如下
f=n/t
电路中的基准电压V1相当于0DB，在此基础上进行换算与校准就可以得到相应的db数，计算公式如下：
Lp=20lg(V/V1)
4.2程序系统框图
在单片机系统的程序的设计开发中，单片机就如同整个系统的交通中枢，而程序就是组成交通中枢的条条大道，各个部分的模块化的程序就是整个系统的组成成份。软件编写的好坏，语句运用的是否简洁直接关系单片机的工作效率。在各个模块化的程序中尽量用最少的语句作最多的事情，不让语句出现歧义，这样就可以使整个程序可以在系统中更好的运行，使单片机工作效率大大的提高。下面就对本次毕业设计的软件部分作些介绍，如图4-1所示为软件总体流程图。子程序包括：中断服务程序的设计、查表子程序、显示子程序、指示子程序。由于要实现很多功能，所以采用模块化设计，下面就其主要部分分别分析。
中断服务程序主要实现的功能是：T0中断子程序是将电压/频率转换器产生的频率信号
接入计数器的T0口，然后计数器开始计数，当计数到一定数目后，计数器就产生溢出中断。
查表子程序将进入单片机的脉冲信号与实际要显示值之间有一定的对应关系，经过软件
编程查表显示所需要的值。
显示子程序是将数据处理的结果送显示器显示。
指示子程序是对显示结果范围的一个指示。
本噪声监测系统软件总体流程图如图4-1所示。
图4-1 单片机软件系统方案框图4.3主程序
#include
#include "lcd1602.h"
#include "alldelay.h"
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned char uint;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
unsigned char welcome[]={"welcome!"};
unsigned char Show0[6]={"Noise:"};
unsigned char Show1[5]={"dB"};
unsigned int code Countnum[60]={ 11, 13, 15, 17, 19, 22, 24, 27, 31, 34,
39, 44, 49, 55, 62, 69, 78, 87, 98, 110,
123, 138, 155, 174, 195, 219, 246, 276, 309, 347,
390, 438, 491, 550, 618, 693, 778, 873, 979, 1099,
1233,1383,1552,1742,1954,2193,2460,2760,3097,3475,
3899,4375,4909,5508,6180,6934,7780,8729,9794,10989,};
unsigned char code dB[60][2]={"31","32","33","34","35","36","37","38","39","40",
"41","42","43","44","45","46","47","48","49","50",
"51","52","53","54","55","56","57","58","59","60",
"61","62","63","64","65","66","67","68","69","70",
"71","72","73","74","75","76","77","78","79","80",
"81","82","83","84","85","86","87","88","89","90",};
//////////////////////////////////////////////////////全局变量/////////////////////////////////////////////////////
uint count;
uchar t;
//////////////////////////////////////////////////////函数声明////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////主函数//////////////////////////////////////////////////////
void main(void)
{
uint m,n;
uint i;
long_delay(10000);
EA=0;
ET1=0;
TMOD=0X15;
TH0=0;
TL0=0;
TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
lcd_init();
delay_ms(10);
lcd_show_set(0x05);
for(i=0; i<8; i++)
{
lcd_w_data(welcome[i]);
delay_ms(5);
}
long_delay(30000);
long_delay(30000);
lcd_w_cmd(0x01);
delay_ms(50);
lcd_show_set(0x00);
delay_ms(50);
for(i=0; i<6; i++)
{
lcd_w_data(Show0[i]);
delay_ms(5);
}
lcd_show_set(0x4a);
lcd_w_cmd(0x0d);
delay_ms(50);
for(i=0; i<2; i++)
{
lcd_w_data(Show1[i]);
delay_ms(5);
}
ET1=1;
EA=1;
TR1=1;
TR0=1;
while(1)
{
lcd_show_set(0x46);
i=0;
if(count==0)
continue;
while(count>Countnum[i])
{
i++;
}
m=i;
for(n=0; n<2; n++)
{
lcd_w_data(dB[m][n]);
delay_ms(5);
}
}
void Timer1() interrupt 3
{
TR1=0;
TH1=(65536-50000)/256;
TL1=(65536-50000)%256;
t++;
if(t==20)
{
t=0;
TR0=0;
count=(TH0*256+TL0);
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
}
TR1=1;
}
五安装与调试
正确的调试系统才能使各模块的电路正常工作，实现高精度，高稳定的显示。
5.1调试设备
5.2调试步骤
1、用直观法检查电路焊接是否正确，元器件极性是否正确。插上芯片，接上电源，用电压法检查各芯片、各引脚电压是否正常。
2、用数字万用表测量各引脚之间连接时否正常，把其打到二极管档位，用两只笔分别接触需要测量的引脚，如果万用表发出声音，则两引脚连接正常；反之则不正常。
3、使用Keil uVison3编写程序，通过单片机开发板将程序下载到STC89S52芯片上。
4、连接好各硬件电路，观察各端口是否定义正确，LCD是否显示正常。观察程序是否正确运行工作，以及测量的结果和实际是否相符合。
参考文献
1、童诗白华成英主编模拟电子技术基础高等教育出版社
2、张国雄主编测控电路机械工业出版社
3、段晨东主编单片机原理及接口技术清华大学出版社
4、彭为黄科雷道仲主编单片机典型系统设计实例精讲电子
工业出版社
5、雷伏容张小林主编51单片机常用模块设计查询手册清华
大学出版社
6、参考网站资料：https://www.doczj.com/doc/8615066106.html,
结论
系统采用51系列单片机为中心器件来设计噪音测量仪系统，实现了能实时监控测噪音的功能，系统设计简单、实用性强、操作简单。系统不足之处就是存在一些数据差异，可能是噪音的采样电路的线性有些不良，引起数据出现一些差异等。
通过这次设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握都向前迈了一大步。由于使用的是单片机作为核心的控制元件，使得可靠性比较高，功能
也比较强大，而且可以随时的更新系统，进行不同状态的组合。但是功能的全面性还不够强。
附录1
总体电路图
频率特性测试仪 摘要:本频率特性测量仪以 MSP430单片机为控制核心,由信号源、被测双 T 网络、检波电路、检相电路及显示等功能模块组成。其中,检波电路、检相电路由过零比较器、鉴相器、有效值检波器、 A/D、 D/A转换器等组成;被测网络采用带自举功能的有源双 T 网络;同时本设计还把 FPGA 作为 MCU 的一个高性能外设结合起来, 充分发挥了 FPGA 的高速信号处理能力和 MCU 的复杂数据分析能力;通过DDS 可手动预置扫频信号并能在全频范围和特定频率范围内为自动步进测量, 在数码管上实现频率和相位差的显示, 以及实现了用示波器观察幅频特性和相频特性。 关键词:单片机; DDS ;幅频特性;相频特性 一、方案比较与论证 1. 方案论证与选择 (1系统总体方案描述 该系统以单片机和 FPGA 为控制核心,用 DDS 技术产生频率扫描信号,采用真有效值检测器件 AD637测量信号幅度。在 FPGA 中,采用高频脉冲计数的方法测量相位差,经过单片机运算,可得到 100 Hz ~100 kHz 中任意频率的幅频特性和相频特性数据, 实现在该频段的自动扫描, 并在示波器上同时显示幅频和相频特性曲线。用键盘控制系统实现各种功能, 并且在 LCD 同步显示相应的功能和数据。系统总体设计框图如图 1所示。
图 1 系统总体框图 (2扫描信号源发生器 方案一:采用单片函数发生器。其频率可由外围电路控制。产生的信号频率 稳定度低,抗干扰能力差,灵活性差。 方案二:采用数字锁相环频率合成技术。但锁相环本身是一个惰性环节, 频率转换时间长, 整个测试仪的反应速度就会很慢 , 而且带宽不高。其原理图如图 2所示: 图 2 PPl原理图 方案三:采用数字直接频率合成技术 (DDFS。以单片机和 FPGA 为控制核心 , 通过相位累加器输出寻址波形存储器中的数据 , 以产生固定频率的正弦信号。该方案实现简单,频率稳定,抗干扰能力强。其原理图如图 3所示:
环境噪声监测技术规范 环境噪声监测技术规范结构传播固定设备噪声 1适用范围 本标准规定了结构传播固定设备噪声监测测量计划制定、现场调查方法、监测点位设置、室 内低频噪声测量方法、监测数据处理与评价、资料整编和监测质量保证等的技术要求。 本标准适用于结构传播固定设备噪声引起的室内低频噪声污染监测。 2规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件的条款。凡不注明日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。 GB3785声级计电、声性能及测量方法 GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准 GB22337社会生活环境噪声排放标准 GB/T3241倍频程和分数倍频程滤波器 GB/T15173声校准器 GB/T17181积分平均声级计 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1倍频带声压级soundpressurelevelinoctave 采用符合GB/T3241规定的倍频程滤波器所测量的频带声压级。本标准规定的噪声频谱分析 时使用的倍频带中心频率为31.5Hz、63Hz、125Hz、250Hz、500Hz，其频率覆盖范围为22Hz～ 707Hz。 3.2低频噪声LowFrequencyNoise 不同的国家或地区对于低频噪声的频率范围的认定不尽相同，我国《工业企业厂界环境噪声 排放标准》（GB12348）和《社会生活噪声排放标准》（GB22337）规定固定设备结构传播的低 频噪声范围规定为31.5～500Hz。 3.3噪声评价数noiseratingnumber（NR） 是一种噪声评价方法，它通过一系列频谱曲线（NR噪声评价曲线）来反映不同声级和频率的 噪声对人造成的听力损失、语言干扰或烦恼的程度。曲线的NR值等于中心频率为1000赫的倍频 程声压级的分贝整数。为了弥补A声级在评价室内低频噪声污染方面的不足，本标准引入噪声评 2 价数NR。 4现场监测测量条件 4.1测量仪器 4.1.1声级计与滤波器
课 程 设 计 课程名称 测控电路 课题名称 环境噪音测试仪的设计 专 业 测控技术与仪器 班 级 1302 学 号 201301200204 姓 名 翟富祥 指导老师 黄峰、徐谦、余晓霏、李亚 2016年 6月20日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称环境噪音测试仪的设计 姓名翟富祥专业测控技术班级1302 学号04 指导老师黄峰 课程设计时间2016年6月20日-2016年6月26日（17周） 教研室意见意见：审核人： 一、任务及要求 1）设计一个噪音测试仪，量程为0~100dB（也可以选择其它量程），分辨率10dB； 2）采用LED数码管显示测量值，具有“保持（HOLD）”功能和“启动（START）”按键。 设计要求： 1）安装、调试电路，记录调零、定标的数据，并对漂移（零漂、温漂）、重复性、线性度等参数进行测试、分析。 2）进行系统的方案设计； 3）要绘制原理框图，绘制原理电路； 4）要有必要的计算及元件选择说明； 5）如果采用单片机，必需绘制软件流程图； 6）写出课程设计报告。报告中应包括原理框图、参数曲线分析、操作方法、测控流程等，调试过程中遇到的问题，改进方法和总结体会。 7）答辩。 二、进度安排 周一：集中布置课程设计任务和相关事宜，查资料确定系统总体方案。 周二～周三：完成硬件电路设计 周四～周五：设计报告撰写。周五进行答辩和设计结果检查。 三、参考资料 1.测控电路（第2版），张国雄，机械工业出版社.2006。 2.模拟电子技术基础（第2版），童诗白，高等教育出版社.1988。 3. 传感器原理及应用（第2版），王化祥，天津大学出版社.1999。 4.中国传感器网站https://www.doczj.com/doc/8615066106.html,/
表1 环境噪声限量值 表2 工业企业厂界环境噪声限量值 为贯彻《中华人民共和国环境噪声污染防治法》，防治噪声污染，保障城乡居民正常生活、工作和学习的声环境质量，特制订《声环境质量标准》GB 3096-2008；为防治工业企业噪声污染，改善声环境质量，特制订《工业企业厂界环境噪声排放标准》GB 12348-2008，标准的制定与实施，更好的为百姓服务。
环境噪声的检测 1 项目名称 城市区域噪声的测定 2 适用范围 本标准规定了城市五类区域的环境噪声最高限值。 本标准适用于城市区域。乡村生活区域可参照本标准执行。 3 编制依据 中华人民共和国国家标准GB3096-93《城市区域环境噪声标准》 中华人民共和国国家标准GB/T14623-93《城市区域环境噪声测量方法》 4 测量条件 4.1 测量仪器 4.1.1 测量仪器精度为2型以上的积分式声级计及环境噪声自动监测仪器，其性能符合GB3785的要求。 4.1.2测量仪器和声校准仪器应按JJG699、JJF176及JJG778的规定定期检定。 4.2 气象条件 测量应在无雨、无雪的天气条件下进行，风速为5.5m/s以上时停止测量。测量时传声器加风罩。 5 测量方法 5.1 测点选择 测量点选在居住或工作建筑物外，离任一建筑物的距离不小于1m。传声器距地面的垂直距离不小于1.2m.。 5.2 测量时间 测量分昼夜和夜间两部分分别进行。 5.3采样方式 仪器的时间计权特性为“快”响应，采样时间间隔不大于1s。 5.4不得不在室内测量时，室内噪声限值低于所在区域标准10dB。测点距墙面和其他主要反射面不小于1m，距地板1.2-1.5m，距窗户约1.5m。开窗状态下测量。 5.5铁路两侧区域环境噪声测量，应避开列车通过的时段。
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。 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。 2、毕业设计论文要求 文字要求：说明要求打印，不能手写。文字通顺，语言通顺，排版合理，无错别字，不允许抄袭。 3、图纸要求：按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。 4、曲线图纸要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图等不准手画，必须按国家标准或者工程要求绘制。
题目简易频率特性测试仪 电子工程系应用电子技术专业应电二班
简易频率特性测试仪 摘要：简易频率特性测试仪是以51单片机为控制核心的一种测量频率的仪器，具有 较宽的可测试带宽。电路由正交扫频信号源、被测网络、混频器、低通滤波器、ADC以及液晶显示部分组成。正交扫频信号源AD9854采用DDS技术产生高稳定的频率、相位、幅度可编程调制的正弦和余弦信号。被测网络是一个RLC串联谐振电路，其前后分别添加电压跟随器和电阻网络使其与相邻电路电阻匹配。混频器采用性能高，功耗低的SA602A，将信号源输出的正余弦信号与经过被测网络出来的处理信号进一步处理，产生高频与低频两种信号。低通滤波器采用max274芯片过滤较高频信号，外接元件少，参数调节方便，也具有良好的抗干扰性。ADC选用AD8317外置，提高AD转换性能。整体电路实现了测量较高频率信号的频率测量及幅频特性与相频特性的显示。 关键词：DDS技术、中频正交解调原理、RLC振荡电路。 Abstract：Simple frequency characteristic tester is a metrical instrument which is operated by 51 single chip computer, It has a wide bandwidth. The circuit is composed of orthogonal frequency sweep signal source, the measured network, mixer, low-pass filter, ADC and liquid crystal display part. Orthogonal frequency sweep signal source AD9854 using DDS technology to produce frequency, phase, amplitude and high stability of the programmable modulation sine and cosine signal. The measured network is a RLC series resonant circuit, a voltage follower and the resistor network to match the adjacent circuit resistance respectively before and after adding the. The mixer uses high performance, low power SA602A, the sine and cosine signal source output and the processed signal measured network for further processing, to produce high and low frequency signal two. Low pass filter using MAX274 chip filter high frequency signals, less external components, easy to adjust the parameters, and also has good anti-interference performance. ADC use AD8317 external, enhance AD conversion performance. The whole circuit of the display frequency measurement and the amplitude frequency characteristic measurement of high frequency signal and the phase frequency characteristic. Keywords：DDS technology、Quadrature demodulation, RLC oscillating circuit.
环境监测综合实践 -------噪声监测 姓名：学号： 班级：环境111 专业：环境工程 学院：海洋科学与工程学院
【摘要】 图书馆是读书、学习的地方，应当保持一个安静的环境，因而本实践对上海海事大学图书馆进行噪声监测与评价。通过对噪声声压级的监测，计算连续等效声压级，与环境噪声标准作比较，对噪声进行评价，并进行分析讨论，提出合理建议。 【关键词】图书馆噪声噪声计等效声级
目录 1前言 (1) 2相关原理知识 (1) 2.1噪声的概念 (1) 2.2噪声的量度单位 (2) 2.3噪声产生的原因 (2) 2.4噪声的分类 (2) 2.5噪声的特征 (2) 2.6噪声的危害及控制 (3) 2.7噪声的管理 (3) 3监测地点和时间 (3) 4监测方案 (3) 4.1监测仪器 (3) 4.2监测方法 (3) 4.3监测条件 (4) 5数据处理方法 (4) 6评价标准 (4) 7监测数据统计及分析 (5) 7.1数据处理 (5) 7.224小时声级变化图形 (6) 7.3昼夜等效声级 (6) 7.4结论及讨论 (6) 8参考文献 (7)
1前言 噪声监测作为环境监测中的一个重要因素和环境保护行业中的一项不可或缺的工作，是每一位环境专业的学生在大学学习阶段的必修课。一方面，它作为环境学科中专业课的基础课，另一方面它又是培养学生业务素质与能力的课程。 噪声污染和水污染、空气污染、固体废物污染等一样是当代主要的环境污染之一。但噪声与后者不同，它是物理污染，一般情况下它并不致命，且与声源同时产生同时消失，噪声源分布很广，较难集中处理。由于噪声渗透到人们生产和生活的各个领域，且能够直接感觉到它的干扰，不象物质污染那样只有产生后果才受到注意，所以噪声往往是受到抱怨和控告最多的环境污染。 噪声会干扰人们的睡眠、工作和学习，强噪声会使人听力损失。这种损失是累积性的，在强噪声下工作一天，只要噪声不是过强（120分贝以上），事后只产生暂时性的听力损失，经过休息可以恢复；但如果长期在强噪声下工作，每天虽可以恢复，经过一段时间后，就会产生永久性的听力损失。过强的噪声甚至能杀伤人体。 图书馆作为特殊的公共场所，安静的环境是图书馆读者最最基本的条件和要求，因此，从图书馆建筑的建设规划开始，图书馆员和建筑师就应想方设法控制图书馆内的噪音污染，通过各种努力为读者提供一个安静舒适的学习环境。在图书馆，噪声会影响我们的阅读和思考，影响我们的心情。因而，对图书馆进行噪声监测和评价，有其现实意义。 2相关原理知识 2.1噪声的概念 物理学定义：噪声是发生体做无规则振动时发出的声音。 生理学定义：凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音。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。
简易频率特性测试仪（E题） 2013年全国电子设计大赛 摘要：本频率特性测试仪由AD9854为DDS频率合成器，MSP430为主控制器，根据零中频正交解调原理对被测网络针对频率特性进行扫描测量，将DDS 输出的正弦信号输入被测网络，将被测网络的出口信号分别与DDS输出的两路正交信号通过模拟乘法器进行乘法混频，通过低通滤波器取得含有幅频特性与相频特性的直流分量，由高精度A/D转换器传递给MSP430主控器，由MSP430对所测数据进行分析处理，最终测得目标网络的幅频特性与相频特性，同时通过LCD绘制相应的特性曲线，从而完成对目标网络的特性测试。本系统具有低功
耗，成本低廉，控制方便，人机交互友好，工作性能稳定等特点，不失为简易频率特性测试仪的一种优越方案。 关键字：DDS9854，MSP430，频率特性测试 目录 一、设计目标 (3) 1、基本要求： (4)
2、发挥部分： (4) 二、系统方案 (4) 方案一 (5) 方案三 (5) 方案二 (5) 三、控制方法及显示方案 (5) 四、系统总体框图 (6) 五、电路设计 (6) 1、DDS模块设计 (6) 2、DDS输出放大电路 (7) 3、RLC被测网络 (8) 4、乘法器电路 (8) 5、AD模数转换 (9) 六、软件方案 (10) 七、测试情况 (11) 1、测试仪器 (11) 2、DDS频率合成输出信号： (11) 3、RLC被测网络测试结果 (12) 4、频谱特性测试 (12) 八、总结 (12) 九、参考文献 (12) 十、附录 (13) 一、设计目标 根据零中频正交解调原理，设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪，包括幅频特性和相频特性。
噪声检测标准 1、环境噪声新标准 我国新颁发的GB 3096-2008、GB 12348-2008和GB 22337-2008等三个环境噪声标准（以下简称“新标准”），已经在2008年10月1日开始实施。新标准中，都涉及到室内环境噪声的测量。作为环境噪声的监测机构，如何按新标准的要求对室内环境噪声测量，进行认真而正确的运作，这在全检测行业来说，是一个急需研讨的实际课题。 但是，在新标准颁布前，我国仅有《城市区域环境噪声标准》、GB3096-93、《城市区域环境噪声测量方法》GB/T14623-93，以及《工业企业厂界噪声标准》GB12348-93、《工业企业厂界噪声测量方法》GB/T14623-93（以下简称“原标准”）。在其适用范围上，基本是环境保护部门的依法行政的依据。进入新千年后，室内环境噪声污染监测需求量大，检测机构呈现多元化，从而促进了噪声监测市场的建立和发展。然而，这两个标准在适用性和操作的可行性上都有很大的局限，很难满足不同环境条件的、不同委托方对噪声监测的具体要求，特别是在为维护人身健康权的环境噪声危害争议的司法判决上，存在依据标准不当的困境。因此，急需满足上述要求的一系列环境噪声标准的颁布，达到适应委托检测方的需要，推动环境噪声监测市场健康发展的目的。 2.、新标准的特点 同原标准相比，新标准在很多方面，有了很大的进步，也在一定程度上满足了检测机构开展室内环境噪声的实际需要，具体表现在如下几个特点上。 （1）把声环境标准分为“声环境质量标准”和“噪声排放标准”。由环境保护部和国家质量监督检验检疫总局共同颁发的新标准中，把GB3096-93和GB/T14623-93合并为一个标准GB3096-2008，名称改为“声环境质量标准”，把GB12348-93和GB12349-93合并为一个标准GB12348-2008，名称改为“工业企业厂界环境噪声排放标准”，同时还新出台了GB22337-2008《社会生活环境噪声排放标准》，使声环境标准形成了环境标准体系的基本框架，这是对声环境标准标准体系建设的一大进步。 （2）对声环境标准的基本概念，给出明确定义。在 GB3096-2008中的第3部分，给出了“昼间等效声级”和“夜间等效声级”、“昼间”和“昼间”、“A最大声级”、“累积百分声级”、“城市”、“乡村”、“交通干线”、“噪声敏感建筑物”、“突发噪声”等11个基本概念；在 GB12348-2008中第3部分，新给出了“工业企业厂界环境噪声”、“厂界”、“频发噪声”、“偶发噪声”、“倍频带声压级”、“稳态噪声”、“非稳态噪声”、“背景噪声”等8个基本概念（还包括“A声级”、等效声级”、“噪声敏感建筑物”、“昼间”和“昼间”、“最大声级”等5个基本概念）；在 GB22337-2008中的第3部分，新给出了“社会生活噪声”、“边界”等2个基本概念（还包括“A声级”、“等效声级”、“噪声敏感建筑物”、“背景噪声”、“倍频带声压级”、“昼间”和“昼间”等6个基本概念）。它是适用各个标准的关键词，展现了新标准的规范化，同时对正确执行本标准，具有指导意义。 （3）增加了室内环境噪声限值，为室内环境噪声监测提供直接依据。在GB12348-2008和GB22337中，明确规定了“结构传递固定设备室内噪声排放限值”，使检测机构对室内环境噪声的监测有了实用的标准依据。特别是居民楼中的水泵、电梯和变压器等设备产生的室内环境噪声污染，国家环境保护总局（环函（2007）54号）对此做出解释，可参照执行GB12347-93。这种“参照适用”标准的“解释”，由于GB12347-2008的颁布，提供了可行的适用标准。这就使环境检测机构进行室内环境噪声污染的监测更具有可行性。
环境噪声监测仪器的选用 噪声测试仪，是用于工作现场，广场等公共场所的噪声检测和测试的仪器。噪声污染是影响较大的环境污染之一，较高分贝的噪音甚至会对人的耳膜造成严重的损伤，致使失聪等。噪声测试仪的应用可以提供噪声所达到的分贝以便采取相关措施控制和减小噪音。声音大小的计量单位是分贝，专业的噪音测试仪具有高灵敏的传感器，精度高，适用范围广，能广泛用于各种环境的噪音测量。 为防治噪声污染,保障城乡居民生活工作和学习的声环境质量,国家环境保护部最近发布了GB3096-2008《声环境质量标准》.GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》以及GB22337-2008《社会生活环境噪声排放标准》，并于2008年10月1日开始实施。 在以上三个环境噪声测量标准中，都提到环境噪声监测仪器为积分平均声级计或环境噪声自动监测仪,其性能应不低于GB3785和GB/T17181对2型仪器的要求。在老的声级计标准中，将声级计按准确度等级分为0型、1型、2型和3型。新的声级计标准将声级计按准确度等级分为1级和2级，它们与老的1型和2型相当，不再有0型和3型。 在GB12348-2008和GB22337-2008标准中,还规定测量35dB以下的噪声应使用1型声级计,且测量范围应满足所测量噪声的需要,这是因为1级仪器的性能则要比2级仪器好得多。例如准确度2级仪器和1级仪器综合起来两者的误差差异可能在1.0dB以上。在新的声级计标准中，要求1级声级计的工作温度范围为-10℃～+50℃，在此温度范围内相对于参考温度灵敏度变化不大于±0.5dB；而2级声级计的工作温度范围为0℃～+40℃，在此温度范围内相对于参考温度灵敏度变化不大于±1.0dB。由于环境噪声监测仪器大多在现场使用，环境条件变化较大，显然1级仪器更能满足环境噪声测量的要求。 在GB22337-2008和GB12348-2008标准中,首次提出结构传播固定设备室内噪声排放限值,规定当排放的噪声通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室内时,噪声敏感建筑物室内等效声级既不得超过规定的A声级限值,也不得超过规定的室内噪声倍频带声压级限值,(倍频带中心频率为31.5Hz,63Hz,125Hz250Hz,500Hz,其复盖频率为22Hz-707Hz)这是考虑到不管是工业企业固定设备排放的噪声,还是社会生活噪声排放源排放的噪声,它们通过建筑物结构传播至噪声敏感建筑物室内(指医院,学校机关,科研单位,住宅等需要保持安静的建筑物)时,噪声的主要成份呈低频特性,这时测量A声级可能不会超过规定限值,但是对于人的干扰却不能忽视,因此只用A声级限值还不能保证噪声敏感建筑物室内声环境质量,新标准增加了低频段的倍频带声压级限值要求,而且这些限值一个都不得超过,这样就要求在测量A声级的同时,进行噪声的倍频带频谱分析。 测量噪声监测仪器性能和品种的差异很大，用于环境噪声监测的仪器至少应具有时间平均的积分功能，也就是至少能测量等效连续声级Leq值，这对于环境监理部门已经足够。但对于需要进行交通噪声测量或噪声普查的环境监测站，则还应有统计声级LN（N=5，10，50，90，95）测量和24小时监测功能。为了减少手工记录和便于数据进一步处理，往往还需要
社会生活环境噪声排放标准GB 22337-2008 方法验证报告 编制: 日期： 校核: 日期： 审核: 日期： 广东XX检测技术有限公司
社会生活环境噪声监测 方法验证报告 1 方法依据 依据《社会生活环境噪声排放标准GB 22337-2008》。 2 适用范围 适用于对营业性文化娱乐场所、商业经营活动中使用的向环境排放噪声的设备、设施的边界噪声排放限值和测量方法以及管理评价与控制的监测。 3 测量仪器 AWA6228型多功能声级计、AWA6221A型声校准器 测时仪器时间计权物性设为“F”档，采样时间间隔不大于1s. 4测量所象条件、测点位置及测量时段 测定步骤: 准备好仪器，将声级标准器（94dB,1kHz）配合在传声器上，开启标准器电源，声级计计权设置A声压级，读数应为93.6dB，否则调节声级计右侧面灵敏度调节电位器至声级计显示93.6dB，校准完成后取下校准器备用。 测量噪声，一般噪声的测量均选“F”快物征状态。每秒一个读数，测1分钟，最后噪声仪给出等效声极Leq. 测量完后，再次将声级校准器配合在传声器上，开启校准器电源，声压级读数应在（93.6±0.5）dB 5 校准测量
5.2测量结果的修正 1）噪声测时值与背景噪声值相差大于10dB(A)时，噪声测量值不做修正 2）噪声测量值与背景噪声值相差在3dB(A)-10 dB(A)之间时，噪声测量值与背景噪声值的差值取整后按下表进行修正。 3）噪声测量值与北景噪声值相差小于3dB(A)时，不做修正。 5.1人员比对测量结果 5.2测量示意图 9 结论 通过我司实验室检测技术人员对社会生活环境噪声的监测，本方法具有操作简单、快速等特点。选择了最佳的仪器、气象条件、测点位置、测量时段，在严格的质量控制下，测试结果满足方法要求。
噪声环境监测报告 专业班级：资环系09级三班第五组 同组人员：母晓松、朱虹颖、徐敏、尹秀琳、陶伟、王光福、周馨、 指导老师：李新 一、前言 1．基础资料收集于现场调查：根据本次监测的环境要素，对监测区域、校园噪声区或污染源进行收集资料和现场调查结果如下：校园内的噪声源主要是学校学生以及周围居民，校园外对校园产生影响的的主要是高速公路国王的车辆（横穿校园）。噪声污染高点在中午以及下午下课阶段。晚上的噪声主要来源于高速公路生来往的车辆。校园内早生物然总理来讲比较轻微。 2实验目的： 1、学习区域环境噪声的监测方法，并对校园生活区、教学区等不同功能区噪声污染进行评价； 2、熟悉声级计的使用； 3、掌握对非稳态的噪声监测数据的处理方法。 二、监测方案的设计 1 采样点设置 布点方法： 本次噪声监测所采用的方法是网格法，即在校园内外共分12个网格，网格按顺序编号，测量点选在每个网格中心，因此共设12个
监测点。监测点分别为： 2 噪声评价方法： 评价采用等效连续声级法。等效连续声级法就是把实地监测所得到的L eq值做算术平均运算，所得到的平均值代表该区域的噪声水平，该平均值可以对照《城市区域环境噪声标准》（GB3096—93），评价该区域的声环境质量是否符合标准。 城市区域环境噪声分类标准（dB） 1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域；乡村居住环境可参照执行该类标准。 2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。 3类标准适用于工业区。 4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域，穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声（指不通过列车时的噪声水平）限值也执行该类标准。 三、主要仪器：噪声声级计、计算机 四、操作步骤： A、监测方法： 测量一般选在上午8：00—12：00，下午14：00—16：00；监测结果为区域内所有网格等效连续声级的平均值。测量中，每隔5s读
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 (12) 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)
文章编号:1005-9490(2000)02-146-149 基于89C 51单片机的环境噪声测量仪 1 潘启勇,娄维鸿*,邬正义 (常熟高等专科学校物理系. 常熟, 215500) (*东南大学电子工程系. 南京, 210096) 摘要:介绍了一种用单片机构成环境噪声测量系统的设计方法。给出了相关硬件框图和软件流程图。 关键词:单片机;环境噪声;声压级;测量 中图分类法:TM 937.4 文献标识码:A 1 引 言 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,在各大城市的繁华街区和居民区,已有大型环境噪声显示器竖立街头。但目前国内的便携式噪声测试仪,多为价格昂贵的进口专用设备,除卫生、计量等环保专业部门拥有外,无法作为民用品推广普及。本文介绍一种以89C 51单片机为核心,采用V /F 转换技术构成的低成本、便携式数字显示环境噪声测量仪。该仪器工作稳定、性能良好,经校验定标后能满足一般民用需要,可广泛应用于工矿企业、机关、学校等需要对环境噪声进行测量和控制的场合。 2 声压级的测量机理 人耳的听阈一般是20L Pa,痛阈一般是200Pa,其间相差107倍,这样宽广的声压范围很不易测量,而且人耳对声压的相对变化的分辨具有非线性特征。因此,声学中常用声压级L p 来反映声压的变化,将声压p 的声压级表示成 Lp =20lg(p /p 0) (dB)(附) 其中:基准量p 0为20L Pa 。当p =p 0时,L p =0dB,而当p =200Pa 时,L p =140dB 。 用声级计可以测量声压级,采用1kHz 纯音输入0.2s 到0.25s 或0.5s 以上,即可得到真实声压级或平均声压级。考虑到人耳对不同频率的响度感觉,在噪声测量中,常取40 phon 等响曲线的反曲线对声压级进行计权校正,即用A 计权网络测得A 声级,写成dB (A)。附表给出倍频带中心频率与A 声级的校正量之间的关系: 附表 倍频中心频率与A 声级校正量对应表 倍频带中心频率/Hz 31.5631252505001k 2k 4k 8k 16k A 声级校正量/dB -39.4-26.2-16.1-8.6- 3.20 1.2 1.0- 1.1- 6.6第23卷第2期2000年6月 电 子 器 件Journal of Electron Devices Vol.23,No.2June.20001来稿日期:1999-12-27
毕业设计（论文）噪声监测仪的设计与制作Design and manufacture of noise monitor 班级 学生姓名学号 指导教师职称 导师单位 论文提交日期
摘要 随着社会发展水平的提高，噪声的危害日益突现，对环境噪声的实时检测越来越得到人们的重视。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。外界噪声信号经过传声器变换成音频信号，电信号通过放大和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，适用于实际进行噪声的实时监测的等点。 关键词：运算放大器，噪声，单片机，LED Abstract W ith the Improvement of Social development, harm of noise more emergent, real-time detection of environmental noise and get people's attention.environmental Noise monitoring,Which Is Improving The quality Of life,Strengthen Environmental prot ection an important part . 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 electrical signal frequency by using microphone, operational amplifier and V/ F converter, which will act as SCM’s input signal. Then the Single Chip Micoyo will change it in to a noise DB value, which will be displayed on LED. This system is simple, and has high precision, so it is always used in monitoring the urban noise real-time. Key words：microphone; operational amplifier; V/ F converter；Single Chip Micoyo; LED
许多客户对于环境噪声检测了解的不是很多，不知道自己的企业厂房的是否产生了环境噪声以及与环境噪声有关的国家政策法规是什么，下面新奥环标环境检测中心就来为您介绍环境噪声检测的方方面面。 在《中华人民共和国城市区域噪声标准》中则明确规定了城市五类区域的环境噪声最高限值： 工业企业厂界环境噪声 （1）疗养区、高级别墅区、高级宾馆区，昼间50dB、夜间40dB; （2）以居住、文教机关为主的区域，昼间55dB、夜间45dB;居住、商业、工业混杂区，昼间60dB、夜间50dB; （3）工业区，昼间65dB、夜间55dB; （4）城市中的道路交通干线道路、内河航道、铁路主、次干线两侧区域，昼间70dB、夜间55dB，（夜间指22点到次日晨6点）。 按照国家标准规定，住宅区的噪音，白天不能超过50分贝，夜间应低于45分贝，若超过这个标准，便会对人体产生危害。 在室内进行噪声测量时，室内噪声限值低于所在区域标准值10dB。 室内噪声的主要来源： 工业机械环境噪声。 这也是室内噪声污染的主要来源。由于各种动力机、工作机做功时产生的撞击、摩擦、喷射以及振动，可产生七八十分贝以上的声响。这些声响，像纺织车间、锻压车间、粉碎车间和钢厂、水泥厂、气泵房、水泵房都比较严重，虽然都做了一定程度的降噪处理，但仍然不能从根本上消除机器本体上所产生的噪声。
建筑施工噪声 建筑施工噪声是在工程建设实施阶段，包括基础工程工程施工、主体结构施工、屋面工程施工、装饰工程施工所产生的噪声（已竣工交付使用的住宅楼进行室内装修活动除外） 噪声分为昼间噪声和夜间噪声 昼间噪声时间：指6：00到22：00之间的时段 夜间噪声时间：指22：00到次日6：00之间的时段 社会生活环境噪声公共场所噪声 营业性文化娱乐场所和商业经营活动中使用设备、设施产生的噪声。 比如公共场所的商业噪声、餐厅、公共汽车、旅客列车、人群集会、高音喇叭等。 交通运输噪声。 城市交通业日趋发达，给人们工作和生活带来了便捷和舒适，同时也促进了经济的发展。但不能不看到，随着城乡车辆的增加，公路和铁路交通干线的增多，机车和机动车辆的噪声已成了交通噪声的元凶，占城市噪声的75%。据统计表明，北京是世界有名的噪声污染城市。虽然城市车辆不及日本的十分之一，噪声程度却比日本高出1倍。特别是一些临街的建筑，受害极重。 家用电器直接造成室内噪声污染 随着人们生活现代化的发展，家庭中家用电器的噪声对人们的危害越来越大，据检测，家庭中电视机、收录机所产生的噪音可达60至80分贝，洗衣机为42至70分贝，电冰箱为34至50分贝。近几年家庭卡拉OK机
环境噪声检测电路设计 作者：电气11-18 王鸿舸 根据老师提供的电路图以及两个基本要求，我做了以下两个噪声检测电路： 一．基本噪声检测电路 我大体上把这个电路分成了两部分，第一部分是输入信号放大部分，第二部分是输出信号检测部分。 1.输入信号放大部分 首先我用了一个20mv的电源串联一个100Ω和10Ω的滑动变阻器然后接地，用来充当输入信号并进行调节。
然后我用了两级放大电路对输入信号进行放大，每个放大器均放大十倍。因为第一个放大器需放大较小信号，第二个放大器需放大较大信号，两个信号对放大器的要求不同，所以两个放大器我采用了不同的型号。由于第一个放大器对放大精度要求较高，我在第一个放大器的反向输入端与正向输入端之间我接了一个滑动变阻器，通过改变滑动变阻器的阻值来调整放大器的放大精度，调到最佳后，我测出滑动变阻器的阻值，将其换成定值电阻。
因为放大器的工作需要正负电源供电，所以我用一个正电源与NE555电路产生了一个负电源。其基本工作原理是：当3脚输出高电平时C1、D2导通，对C1充电；当3脚输出低电平时C1、D1导通，C1放电并带动C2放电，由于C2下端接地，故C2上端电势被压低为负，也就产生了负电源。 2.输出信号检测部分
当输入信号经两级放大后形成一个较大输出电压信号，根据要求要把输出信号与基准电压50mv、0.5v进行比较以判别其大小。在这个电路的设计中我采用了或非门电路，整体工作原理是：如上图，左上角电源及滑动变阻器的作用是分别为U3与U4提供0.5v与50mv的基准电压。当输入一个高于0.5v的信号时U3输出一个高电平，Q2导通，红灯亮；当输入一个介于0.5v与50mv之间的信号时U3、U4均输出低电平，故U5输出高电平，Q1导通，绿灯亮；当输入的信号低于50mv时，U4输出一个高电平，Q3导通，黄灯亮。 二．程控噪声检测电路 我把这个电路分为了三块：第一，输入信号检测电路；第二，单片机控制电路；第三，放大电路。 1.输入信号检测电路 这部分电路的设计与上个电路的输出信号检测电路的设计基本相同，不同的是三个发光二极管由单片机编程控制进行点亮。 2.单片机控制电路
简易频率特性测试仪的设计 加在前面： 术业有专攻。一般写一些东西我也不会在空间瞎发，弄的别人以为自己瞎显摆。不过我觉得我们电子设计的过程确实值得其他小组学习一下，比如说老焊板子那种芯片的布局，还有我们用4个按键解决所有数字的设置的思想。我希望大家看到文章的时候不是觉得怎么吊炸天，其实我们这种水平比我们吊炸天的多了去。我们之所以有敢厚着脸皮把这么次的设计思想分享出来，主要希望能把其中的某一些发光点分享给大家，同时希望他人给我们的更宝贵的意见和建议。 ----end---- 电子设计三中，仪器仪表组的第一个题目，是简易频率特性测试仪的设计。这个题目取自2013年的E题：简易频率特性测试仪（E 题）。 为了纪念近一个月的工作，特撰以此文纪念我们第七小组历经了的艰辛岁月。在此，感组长家瑾大神、还有一华同学的辛勤付出，还有煜及其他一些学长的帮助。 特发上图，以作纪念。 在本次完成题目的过程中，大神早早完成了公式推导、电路理论和原理的分析，并组织我们在工作上分工（虽然他好像对“被我和一华排挤去焊电路板”很不满意私下抱怨并耿耿于怀，哈哈）。 下面我简单的回顾一下我们的这次设计：其中，有关硬件电路的部分是大神负责的，我只是略懂了原理，故仅仅略述。我主要承担的是AD采样部分的程序，还有就是通过操作液晶屏和按键实现的程序的总体逻辑控制程序。一华同学主要完成的是AD9854部分的程序，正弦波输出及其幅度补偿，还有扫频部分的程序。下面，我从入手这道题目的开始状态，来一步步回顾一下。
下面，先把题目贴出来： /*=======================开始贴题目=======================*/ 【本科组】 一、任务 根据零中频正交解调原理，设计并制作一个双端口网络频率特性测试仪，包括幅频特性和相频特性，其示意图如图 1 所示。 二、要求 1．基本要求 制作一个正交扫频信号源。 （1）频率围为 1MHz~40MHz，频率稳定度≤10^-4；频率可设置，最小设置单位 100kHz。 （2）正交信号相位差误差的绝对值≤5o，幅度平衡误差的绝对值≤5%。 （3）信号电压的峰峰值≥1V，幅度平坦度≤5%。 （4）可扫频输出，扫频围及频率步进值可设置，最小步进 100kHz；要求 连续扫频输出，一次扫频时间≤2s。 2．发挥部分 （1）使用基本要求中完成的正交扫频信号源，制作频率特性测试仪。 a. 输入阻抗为 50?，输出阻抗为 50?； b. 可进行点频测量；幅频测量误差的绝对值≤0.5dB，相频测量误差的绝对值≤5o；数据显示的分辨率：电压增益 0.1dB，相移 0.1o。 （2）制作一个 RLC 串联谐振电路作为被测网络，如图 2 所示，其中 Ri和Ro分别为频率特性测试仪的输入阻抗和输出阻抗；制作的频率特性测试仪可对其进行线性扫频测量。 a. 要求被测网络通带中心频率为 20MHz，误差的绝对值≤5%；有载品质因数为 4，误差的绝对值≤5%；有载最大电压增益≥ -1dB；