噪声监测仪毕业设计论文Word文件下载.docx

1、本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。 日期：导师签名： 日期：注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报

2、告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的

3、治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？3、论文（设计说明书）所体现的整体水平建议成绩：（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅

4、教师评价：一、论文（设计）质量二、论文（设计）水平评阅教师：教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况2、对答辩问题的反应、理解、表达情况3、学生答辩过程中的精神状态评定成绩：教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）教学系意见：系主任：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。环境噪声检测，是人类提高生活质量，加强环境保护的一个重要环节本设计的任务是要完成基于单片机的无线环境噪声检测仪的设计系统，它的主要是设计以AT89C51单片机为核心、采用A/D转换技术、无线传输技术的环境噪声检测

5、仪，实现环境噪声的实时测量和报警提示，给出噪声水平的大致指示。噪声通过声音传感器将声音信号转换成电信号经放大限幅后进入A/D进行转换成数字信号，之后送和单片机处理。处理后与PTR2000无线模块进行数据的发送。发送后的信号被无线接收器接收，然后把接收到的信号送到终端显示电路，从而实验噪声的远程检测和报警显示。这样可以知道这个地域的噪声已经超过了标准，应当采取一些措施适当的控制，以免危害人的健康。关键词：噪声检测；A/D；无线传输；单片机AbstractNoise on human health are serious harm, so reducing noise hazards has cu

6、rrently become an important task. Environmental noise detection, is the human improve life quality, strengthen environmental protection important segment This design is to complete the task is based on single chip wireless environmental noise detector design system, it is the main design with AT89C5

7、1, adopts A/D conversion technology, wireless transmission technology of environmental noise detector, realize environmental noise real-time measuring and alarm prompt, given the general instructions noise level. Noise through sound sensor will sound signal into electrical signal amplitude by dying

8、after put into A/D conversion into digital signals, then send and SCM processing. Treatment with PTR2000 wireless module after sending data. Send the signal is wireless receiver after receiving, then put received signals to terminal display circuit, thus experiment of remote detection and alarm nois

9、e display. So can know this region noise has exceeded standards, shall take some measures appropriate control, lest are harmful to peoples healthKey words: Noise detection;A/D;Wireless transmission; microcontroller 第1章 绪 论1.1 噪声检测系统的发展状况及趋势1.1.1噪声检测系统的作用及应用领域目前为提高人类生活质量，加强环境保护，在各大城市的繁华街区和居民区，已有大型环境噪

10、声显示器竖立街头。目前，我国大多数城市的噪声监测都沿用一年监测若干频次和时段的手工监测方法。伴随着科学技术的进步，开展远程噪声自动监测已成为我国噪声监测的发展必然趋势。噪声远程监控系统有着无须人员值守，24h连续运行的特点、极大地解决了当前噪声监测耗时、费力、代表性差等问题，为环境噪声执法、评价和治理提供及时、可靠、有效的依据，对推动环保领域的技术进步和科技发展具有十分重要的现实意义。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，所以噪声检测系统的应用领域也比较广泛。机场、铁路、城市居民区，建筑施工等场所都能用到噪声检测装置1。1.1

11、.2 噪声检测的现状及国内外的发展趋势噪声污染已成为世界性的问题，它与大气污染、水污染和固体废物污染并称为当代环境的四大污染源。因此，解决噪声污染问题是环境保护的重要任务之一。而解决好噪声污染问题，首要问题是对噪声信号进行采集、测量和分析。为此，国内外声学仪器公司纷纷推出各种系列的噪声测量分析仪。由于国外噪声测量方面起步较早，在噪声测量分析设备的加工工艺、优化设计、系列化以及新技术的应用等方面已经比较成熟。近些年，中国噪声测量分析设备也有了较大的发展，从20世纪70年代前的几种简易声级计发展到现在系列化和标准化的产品，符合国际或国内的有关仪器标准要求，基本能满足国内工作的需要，在价格上却比国外

12、同类产品便宜得多。随着电子技术、计算机、数字处理和新材料等技术的发展，测量仪器已由一般的声级计发展到无线远程控制的噪声检测装置2。国外环境噪声监测工作是伴随着环境质量恶化的过程而开展的，由于国外工业化和城市化程度早于我国，环境问题的产生也早于我国，开展环境噪声检测自然早于我国。一些发达国家，如美国、日本、丹麦等过。无论从环境噪声监测仪器还是监测布点技术方面而言都比较成熟的。Gotfried Konecny介绍了远程监测工具的发展历史及目前数据处理方面的成就。R.Sanjose等介绍了欧洲城市和地区空气质量预测的模型。由于计算机的应用，噪声监测信息的处理、加工和评价，均已达到较高的水平。丹麦的B

13、&K公司，挪威的No-sonic公司等国际上著名的声学仪器公司所开发的噪声监测仪器已经能够做到自动测量、自动数据处理、信息自动传输、信息网路互联、监测信息共享，且很好的解决了监测仪器的全天侯的问题。随着环境噪声监测仪器的自动化和小型化水平的不断提高，实现自动监测将不再是技术上的问题，而是为经济上能否承受的问题5。随着我国环境噪声监测工作的逐步开展，1982年我国制定了城市区域环境噪声标准和城市环境噪声测量方法，从而使我过环境噪声监测和评价方法趋于统一。1986年，由国家环境局发起，中国环境监测总站组织有关部门制定了我国第一部环境监测技术规范（噪声部分），规定了噪声监测项目、时段、频率、数据处理

14、方法、数据报告程序等，从此我国环境噪声监测工作正式纳入例行监测的范畴，我国的环境噪声监测技术走上了规范化得道路。我国绝大多数城市每年平均进行了道路交通噪声、功能区噪声和区域环境噪声监测，上海、天津等少数城市还开展了高空噪声监测6。1.1.3 城市区域噪声标准噪声是声波的一种具有声音的所有特征。从物理学的观点来看，噪声是指声波的频率和强弱变化毫无规律，杂乱无章的声音。从心理学的观点来看，凡是人们不需要的使人烦燥的声音叫做噪声。它在周围环境造成的不良影响叫噪声污染。本标准为贯彻中华人民共和国环境保护法及中华人民共和国环境噪声污染防治条例，保障城市居民的生活声环境质量而制订标准值。分为0、1、2、3

15、、4类。各类标准的适用区域3：0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域，位于城郊和乡村的这一类区域分别按严于0类标准5dB执行。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。城市5类噪声的标准值如图1-1所示表1-1 城市5类环境噪声标准值类别1234昼间5055606570夜间40451.1.4噪声的危害一般认为凡是干

16、扰人们休息、学习和工作的声音即不需要的声音统称为噪声。噪声的危害是多反面的，而且具有普遍行，达到无孔不入的地步，严重的甚至人与死地4。噪声对人的危害有A 妨碍人们交谈、睡眠、休息、工作，致使人们烦躁、精神分散，引发事故B 使人的听力受到损害，甚至造成永久性听力衰退，形成噪声性耳聋；C 噪声可以导致心跳加速、心率不齐、血管痉挛、血压升高等心血管系统疾病D 导致病理性变化，产生头痛、昏晕、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆力减退神经衰弱症；E 形成心理影响，主要表现为使人烦恼、易激动、易怒、甚至失去理智等1.2 本课题主要研究内容1对系统的整体规划和结构设计2系统的硬件电路、检测电路、模数转换电路、数据

17、处理电路、无线通信电路。3以AT89C52单片机为主控芯片的无线通信部分硬件电路设计，主要包括无线发射模块，无线接收模块。4详细介绍单片机及单片机得外围电路，放大电路的设计，A/D转换电路，无线模块与单片机的连接。5接收器的显示电路设计6噪声检测测部分，数据处理部分，通过Proteus进行软件仿真7软件设计，系统软件的编制，按照硬件的实现功能，主要包括噪声检测，单片机的信号处理，无线通信信息的传输，及显示器。所有的程序使用单片机C51语言来完成，软件用keil uVision2 来编写8硬件电路和软件程序的综合调试。第2章 噪声污染检测系统的总体方案设计2.1噪声检测系统的设计思路本设计的任务

18、是要完成基于单片机的无线环境噪声检测仪的设计系统，它的主要是设计以AT89C52单片机为核心、采用A/D转换技术、无线传输技术的环境噪声检测仪，实现环境噪声的实时测量和报警提示，给出噪声水平的大致指示。噪声通过声音传感器将声音信号转换成电信号经放大限幅后进入A/D进行转换成数字信号，之后送入单片机处理。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、数模转换、单片机系统的硬件电路、无线模块发送电路、无线接收电路以及声报警显示电路等。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，

19、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系统结构设计方案根据目前各种环境报警装置的研究发展现状，考虑到既要降低成本，又要保证系统的实用性，本系统运用模块化设计思想，采用无线传输与单片机技术相结合，实现环境噪声报警控制。通过单片机与无线收发模块相结合进行信号的传输。无线收发模块是目前无线传输技术中应用较为广泛的模块之一，它有收发一体的无线模块，也有单片的发射接收模块。根据本系统的应用环境及设计需要，选择单片发射接收模块。收发模块利用目前国家允许的常用频率315Hz为无线遥控使用的频率，所以不用建立专用通信网络，即可实现数据的实时传输。该系统由噪音传感器检测到

20、的声音信号、无线收发模块、无线网络、单片机微控制器、报警显示系统组成，系统方案框图如图2-1所示。图2-1 系统方案图2.3 系统硬件总体结构图远程噪声污染检测报警系统集信息采集、无线通信与单片机控制技术与一体。系统上电后，首先初始化系统，然后进入噪声信号检测，一旦检测到有效信号，信号通过信号放大器将信号放大后，然后通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，然后通过无线发射模块发射出去；接收端收到信号后送接收器处理，由接收器控制液晶显示器和蜂鸣器进行噪声显示和声音报警。整个统的结构如图2-2所示图2-2 系统总体结构第3章 噪声检测系统的硬件设计3.1 噪声信号采集系统设计数据采集是指从传感器

21、或者其他待测的设备等模拟被测单元或数字被测单元中自动采集信息的一个过程。数据采集是结合计算机的测量硬件相关产品来实现灵活、用户自定义的测量系统。一个完备的数据采集系统应包括传感器或变换器、放大器等。本系统中被检测的信号为模拟量，要经过A/D转换器转换成数字量，才能实现单片机得控制。数据采集模块将传感信号经过A/D转换送给单片机进行处理，然后由无线收发模块完成数据无线传输工作。3.1.1 声音传感器声音传感器属于电阻应变片式传电阻应变片式传感器感器主要作用是将声音信号转换为电信号进行传输和检测，原理图如图3-1所示。其工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻

22、值随着所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化。图3-1 声音传感器内部原理图声音传感器是依靠敏感的电阻应变片对声波所引起的弹性形变来实现信号变换，声波通过震动促使应变片与极板进行接触从而使电路导通，这样就能将声音的变化转换为电压的便化从而实现了声音信号到电信号的转变。根据上述的工作原理设计一个声音转换装置如图3-2工作原理：驻极体内部的高分子极化膜上生产时就注入了一定的永久电荷（Q），由于没有放电回路，这个电荷量是不变的。在声波的作用下，极化膜随着声音震动，因此和背极的距离也跟着变化，也就是极化膜和背极间的电容是随声波变化。当极板在声波压力下后退时，电容量减小，电容两极间的电压就会成反比的

23、升高，反之电容量增加时电容两极间的电压就会成反比的降低。由于实际驻极体内部电容器的电容量很小，输出的电信号极为微弱，输出阻抗极高，可达数百兆欧以上。所以，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。因此，驻极体内部使用了阻抗非常高的场效应管进行阻抗匹配。最后通过场效应管将电容两端的电压取出来，同时进行放大，我们就可以得到和声音对应的电压了。由于场效应管是有源器件，需要一定的偏置和电流才可以工作在放大状态，因此，用R1为驻极体加一个直流偏置以使其正常工作。由于声音通过驻极体转换成的是一个交流电压信号，为了使其减小直流干扰，所以用C1将信号耦合到后级电路。图3-2 声音转换器装置图3.1.2

24、放大电路由于声音传感器属于电阻应变片式传感器产生的电压（流）等电学物理量的信号值都相当微弱的，难以带动执行机构去实现控制动作，所以要结合放大电路一起使用。放大电路的原理图如图3-2所示。声音传感器输出的电压信号经过此放大电路得到放大，并且被A/D转换芯片读取进行转换。本实验的放大器选择NE5532。NE5532是一种双运放高性能低噪声运算放大器。 相比较大多数标准运算放大器，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器和控制电路和电话通道放大器。特点介绍：小信号带宽：10MHZ输出驱动能力：600，10V有效值 输入噪声

25、电压：5nV/Hz（典型值） 直流 电压增益：50000 交流电压增益：2200-10KHZ功率带宽： 140KHZ转换速率： 9V/s大的电源电压范围：3V-20V 图3-3 放大电路分析3-3图是一个双运放NE5532放大器。前级是射随放大器，后级是电压放大器。电信号原则电放大器输入内阻越高越好，输出越低越好，射随器就解决这问题。电源电压设为5V，由于输出端要与ADC0804连接，单片机的电压不能超过5V。放大的倍数可以调节电阻的值。设定R1=50K、R2=5K。这两个电阻可构成电压负反馈。3.2 信号模数转换系统的设计3.2.1 ADC0804简介及各引脚功能集成A/D转换器品种繁多，选用时应综合考虑各种因素选取集成芯片。一般逐次比较型A/D转换器用得较多，ADC0804就是这类单片集成A/D转换器。ADC0804是一个8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：模数转换时间大约100us；方便的TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时（0V5V）输入信号电压范围是0V5V；不需要调零，等等；芯片内具有三态输出数据锁存器，可以直接连接在数据总线上。实物图和引脚分布图如图3-4和图3-5所示。图3-4 ADC0804实物图图3-5 ADC0804引脚分布图各引脚名称及作用如下：（引