1、等級:課 程 設 計課程名稱測控電路課題名稱環境噪音測試儀的設計專 業測控技術與儀器班 級1302學 號201301200204姓 名翟富祥指導老師黃峰、徐謙、余曉霏、李亞2016年6月20日電氣信息學院課程設計任務書課題名稱環境噪音測試儀的設計姓 名 翟富祥專業測控技術 班級1302 學號04 指導老師 黃峰課程設計時間2016年6月20日-2016年6月26日（17周）教研室意見意見： 審核人：一、任務及要求1）設計一個噪音測試儀，量程為0100dB（也可以選擇其它量程），分辨率10dB；2）采用LED數碼管顯示測量值，具有“保持（HOLD）”功能和“啟動（START）”按鍵。設計要求：1

2、）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數據，并對漂移（零漂、溫漂）、重復性、線性度等參數進行測試、分析。2）進行系統的方案設計；3）要繪制原理框圖，繪制原理電路；4）要有必要的計算及元件選擇說明；5）如果采用單片機，必需繪制軟件流程圖；6）寫出課程設計報告。報告中應包括原理框圖、參數曲線分析、操作方法、測控流程等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。7）答辯。二、進度安排周一：集中布置課程設計任務和相關事宜，查資料確定系統總體方案。周二周三：完成硬件電路設計周四周五：設計報告撰寫。周五進行答辯和設計結果檢查。三、參考資料1.測控電路（第2版），張國雄，機械工業出版社.2006。2.模擬電子技

3、術基礎（第2版），童詩白，高等教育出版社.1988。3. 傳感器原理及應用（第2版），王化祥，天津大學出版社.1999。4. 中國傳感器網站 目 錄第1章 設計任務及要求11.1設計任務11.2 設計要求1第2章 系統方案設計22.1設計思路22.2 整體程序框圖2第3章 系統硬件電路設計33.1 時鐘復位電路33.2 放大電路33.3 V/F轉換電路43.4 數碼管顯示電路5第4章 系統軟件設計74.1 頻率與聲壓級檢測算法74.2 總程序流程圖74.3查表子程序84.4 顯示子程序9第5章 總結10參考文獻11附錄 環境噪音測試儀電路圖12第1章 設計任務及要求1.1 設計任務本課題要求設

4、計一個環境噪音測試儀，具體要求：1）量程為0100dB（也可以選擇其它量程），分辨率10dB；2）采用LED數碼管顯示測量值，具有“保持（HOLD）”功能和“啟動（START）”按鍵。1.2 設計要求1）安裝、調試電路，記錄調零、定標的數據，并對漂移（零漂、溫漂）、重復性、線性度等參數進行測試、分析。2）進行系統的方案設計；3）要繪制原理框圖，繪制原理電路；4）要有必要的計算及元件選擇說明；5）如果采用單片機，必需繪制軟件流程圖；6）寫出課程設計報告。報告中應包括原理框圖、參數曲線分析、操作方法、測控流程等，調試過程中遇到的問題，改進方法和總結體會。第2章 系統方案設計2.1 設計思路根據課題

5、要求，需要由數碼管顯示噪音測量值，具有“保持（HOLD）”功能和“啟動（START）”按鍵。并通過按鍵進行復位。本設計采用AT89C51系列單片機作為控制芯片，并主要由時鐘復位電路模塊、數碼管顯示電路模塊和聲音放大電路模塊和轉換電路模塊四部分組成。2.2 整體程序框圖圖2.1 整體程序框圖第3章 系統硬件電路設計3.1 時鐘復位電路本設計采用的是按鍵上電復位電路。單片機89C51的復位電路由電阻，電容和復位開關組成，其復位端為第9腳。當按下復位開關后，第9腳的電壓由原來的低電平變為高電平，使單片機實現復位操作。也就是當該端子上保持兩個機器周期的高水平時，可對89C51單片機實現復位操作。時鐘電

6、路：時鐘電路是由電容C4、C5和12MHz的晶振組成，接在單片機的第18和19腳(即XTAL1和XTAL2端)。因其采用的是振蕩頻率12MHz的晶振，所以其軟件的一個機器周期為1us。電路如圖3.1所示圖3.1 時鐘復位電路3.2 放大電路音頻放大電路的作用主要是將信號處理器發送過來的信號功率放大，使其信號的功率達到設計要求。對該部分電路的要求是輸出功率大。通過比較發現LM386集成電路使用簡單，基本沒有外圍器件，而且它還有體積小、電源范圍寬、外接元件少、電壓增益可調整、頻率響應好、輸出功率大、總諧波失真小等優點。因此本課題選用LM386來組成音頻功率放大電路。LM386的引腳圖如圖3.2所示

7、。圖3.2 LM386引腳圖因為聲音傳聲器輸出的電壓信號非常微弱，只有毫伏級，為了能更好的采集到信號數據，必須經過電壓放大器來進行電壓放大，采用LM386芯片電壓增益200倍的接法，即在1和8引腳間接10uF的電容，如圖3.2所示。圖3.2 放大電路3.3 V/F轉換電路本課題的V/F轉換電路主要是用LM331構成的電壓/頻率的轉換電路。LM331使用了新型溫度補償能隙基準電路，在規定工作溫度范圍內和4伏電源電壓下都有較高精度。由LM331構成的電壓/頻率轉換電路，輸出的頻率信號變成TTL電平送給單片機的P3.4引腳，作為T0的計數脈沖。該轉換電路線性良好，抗干擾能力強，輸出頻率范圍在1010

8、0kHz以上，優于普通8位并行A/D轉換器，有利于提高系統的測量范圍。LM331的引腳圖如圖3.3所示。圖3.3 LM386引腳圖采用單電源LM331V/F轉換，在整個測量電路中,電壓信號與脈沖信號即V/F的轉換對整個系統的工作起著重要作用,因此本課題采用了高性能的電壓頻率轉換集成電路LM331作為系統的核心,由LM331構成的V/F轉換電路,將電壓信號(05V)轉換成對應的頻率信號(010KHz),該頻率信號以TTL電平送入89C51單片機的P3.4引腳,作為T0的計數脈沖，如圖3.4所示。圖3.4 V/F轉換電路3.4數碼管顯示電路本設計中采用1602LCD（并行）顯示器顯示。LCD顯示器

9、是單片機應用系統常用的輸出器件。 第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數據寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數據。 第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳

10、變成低電平時，液晶模塊執行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數據線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負極。 LCD的數據由單片機的P0P7口輸入，進入LCD后按一定的規律顯示出來。LCD顯示電路的具體電路如圖3.5所示。圖3.5 數碼管顯示電路第4章 系統軟件設計4.1  頻率與聲壓級檢測算法由于在電路中已檢測出頻率信號，只要經CPU換算就可以得到頻率的大小，計算公式為： f=n/t 公式中的t為定時器定時時間，n為在t時間內計數器的計數值，f為計算后的頻率。 電路中的基準電壓V1相當于0d

11、B時的電壓5uV，V聲音轉換的電壓值，Lp是在此基礎上進行換算與校準就可以得到相應的db數，計算公式為： Lp=20lg(V/V1)4.2  總程序流程圖本課題的總程序流程圖如圖4.1所示。其中子程序包括：查表子程序、顯示子程序。圖4.1 總程序流程圖4.3 查表子程序因為進入單片機的脈沖信號與實際顯示值之間有一定的對應關系，查表子程序的作用是通過軟件編程查找顯示所需要的值。程序流程圖如圖4.2所示。圖4.2 查表子程序4.4 顯示子程序由AT89C51單片機芯片將數據處理后的結果由顯示子程序通過顯示器顯示。圖4.3 顯示子程序第5章 總結為期一周的測控電路課程設

12、計結束了，在這一周的時間里有煩惱、焦急，也有開心。這次課程設計，我們小組的課題是環境噪音測試儀的設計。在剛拿到課題的時候，我們都很迷惘，畢竟在上個學期的測控電路課程學習中沒有扎實的掌握理論知識，而且經過這么久的時間，也已經忘得差不多了。然后就開始翻書網上查找資料，還有指導老師黃老師的指導，一步步的從方案的選取設計到硬件軟件的設計，再到現在的報告的完成。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。在做課程設計之前，聽平時的課覺得測控電路應該不會太難，可到真正做設計的時候就碰到了各種各樣的問題，通過查閱大量相關資料，與小組同學交流討論，并向老師請教等，慢慢的克服了遇到的各

13、個困難。在這個過程中，我學到了許多東西，同學之間的互幫互助，獨立學習工作的能力以及與同學小組之間的交流溝通能力，這些在書上是學不到的。通過這次課程設計我明白，學習是一個長期積累的過程，并不能一蹴而就，在日后的學習、生活和工作中，都應該要堅持不懈的努力學習，雖然開始的過程會比較辛苦，但經過一段時間的努力后，你會收獲成功的喜悅，這對以后的工作會有很大的幫助。通過這次的課程設計，我才真正明白理論結合實際的道理與重要性。在以后的學習中，更要把理論聯系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習測控電路即是如此。十分慶幸擁有這次課程設計，讓我受益匪淺。參考文獻1.測控電路（第2版），張國雄，機械工業出版社.2006。2.模擬電子技術基礎（第2版），童詩白，高等教育出版社.1988。3. 傳感器原理及應用（第2版），王化祥，天津大學出版社.1999。4. 中國傳感器網站 附 錄環境噪音測試儀電路圖電氣信息學院