噪音檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PAGEPAGEIV哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I-摘要噪音會(huì)影響人們正常的生活，比如休息、上班等等，噪音還可以對(duì)人們的身體產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，隨著社會(huì)的不斷往前發(fā)展，工業(yè)水平的要求不斷的提高，噪音的危害也越來(lái)越突顯。所以減少噪音已成為當(dāng)前面臨的重要問(wèn)題。而對(duì)噪音進(jìn)行檢測(cè)，不但可以預(yù)防及減少噪音對(duì)人們的危害，并且也可以提高人們的生活水平。本次設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用單片機(jī)進(jìn)行控制，并且通過(guò)采用模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的各個(gè)模塊，包括聲音傳感器模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊等一系列模塊相互作用，實(shí)現(xiàn)了低價(jià)格、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全的噪聲檢測(cè)系統(tǒng)，從而得出物體通過(guò)振動(dòng)發(fā)出的聲音通過(guò)傳感器進(jìn)行接收，并且轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，聲音傳感器發(fā)出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器來(lái)進(jìn)行放大，由于模數(shù)轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換功能使得相應(yīng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，這一數(shù)字信號(hào)通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行處理后以分貝值的大小來(lái)通過(guò)LCD顯示屏進(jìn)行顯示，即實(shí)時(shí)檢測(cè)該時(shí)刻產(chǎn)生的聲音分貝值。關(guān)鍵詞：聲音傳感器；噪聲檢測(cè)；液晶顯示AbstractNoiseaffectsthenormallifeofpeople,suchasrestandwork.Noisecanalsoseriouslyharmthehumanbody.Withthecontinueddevelopmentofthecompany,therequirementsofindustrystandardscontinuetoincreaseandthedamagecausedbynoiseisbecomingmorepronounced.Therefore,noisereductionisamajorproblemthatwefacetoday.Noisedetectionnotonlypreventsandreducesthedamagecausedbynoisetopeople,butcanalsoimprovethestandardoflivingofpeople.Thisdesignismainlycontrolledbyasingle-chipmicrocomputer.Byusingamodulardesign,thevariousmodulesofthesystem,suchassoundsensormodules,A/Dconversionmodulesandaseriesofmodules,interacttoachievelowcost,simplestructureandcompletenoise.Thedetectionsystemobtainsthatthesoundemittedbytheobjectbyvibrationisreceivedbythesensorandconvertedintoacorrespondingelectricalsignal.Theelectricalsignaltransmittedbythesoundsensorisamplifiedbytheamplifier.TheA/Dconversionfunctionconvertsthecorrespondingelectricalsignal.Thecorrespondingdigitalsignalisprocessedandthisdigitalsignalisprocessedbyasingle-chipmicrocomputeranddisplayedontheLCDscreenindecibelvalues.Inotherwords,real-timedetectionofthesounddecibelvalueatthistime.Keywords：Soundsensor；Noisechecking；Liquidcrystaldisplay目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1本設(shè)計(jì)的背景和意義 11.2本設(shè)計(jì)的主要方法和研究進(jìn)展 21.3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2第2章總體設(shè)計(jì)方案 42.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 42.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 52.3控制芯片的選擇 5本章小結(jié) 6第3章系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 73.1介紹單片機(jī)STC89C52芯片 73.2最小系統(tǒng)基于單片機(jī)設(shè)計(jì) 103.2.1電路的復(fù)位 113.2.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 123.3聲音傳感器模塊設(shè)計(jì) 133.4設(shè)計(jì)之信號(hào)放大器模塊 143.5模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 143.5.1ADC0804簡(jiǎn)介及各引腳功能 143.5.2ADC0804的工作原理 153.6液晶顯示模塊的設(shè)計(jì) 16本章小結(jié) 17第4章系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 184.1主程序流程的設(shè)計(jì) 184.2數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì) 194.3系統(tǒng)主函數(shù)的設(shè)計(jì) 19本章小結(jié) 20第5章整機(jī)電路原理及系統(tǒng)調(diào)試 215.1整機(jī)電路原理 215.2系統(tǒng)調(diào)試 225.2.1軟件調(diào)試方案 225.2.2硬件調(diào)試方案 22本章小結(jié) 23結(jié)論 24致謝 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄1譯文 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄2英文參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄3整機(jī)電路原理圖 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄4原程序清單 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。附錄4元件清單 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。PAGE24第1章緒論1.1本設(shè)計(jì)的背景和意義 由于噪音通過(guò)物理的振動(dòng)產(chǎn)生，所以噪音無(wú)處不在，很早以前，人們就意識(shí)到噪音的危害，并開(kāi)始著手研究如何防止噪音，工業(yè)革命發(fā)展以來(lái)，由于在科學(xué)技術(shù)方面的發(fā)展，人們開(kāi)始著手進(jìn)行如何檢測(cè)噪音方面的研究。下面簡(jiǎn)單介紹國(guó)內(nèi)外對(duì)噪音檢測(cè)方面的發(fā)展與研究：通過(guò)去設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)噪音檢測(cè)的系統(tǒng)，目的是使該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)噪音進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能。由于該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉，可用于實(shí)時(shí)檢測(cè)的特點(diǎn)。所以使得該系統(tǒng)不僅能夠滿足公共場(chǎng)合、普通工廠或家庭對(duì)于噪聲檢測(cè)方面的基本需求，而且符合廣大消費(fèi)者的需求，能夠?qū)υ胍魴z測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展起到推廣作用，減少噪音給人們帶來(lái)的危害。國(guó)外：國(guó)外對(duì)噪音檢測(cè)的系統(tǒng)研究時(shí)間比較早，進(jìn)入20世紀(jì)60年代以來(lái)，由于人們意識(shí)到噪音對(duì)人們的危害越來(lái)越嚴(yán)重，于是便加快了對(duì)噪音檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展與研究。目前在發(fā)達(dá)國(guó)家噪音檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到噪音可以完全自動(dòng)檢測(cè)的水平。噪聲自動(dòng)檢測(cè)和傳統(tǒng)手工檢測(cè)噪音的顯著區(qū)別之一就是噪聲自動(dòng)檢測(cè)是一個(gè)全自動(dòng)化的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)噪音數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸和自動(dòng)處理的功能。國(guó)內(nèi)：我國(guó)研究噪音檢測(cè)較晚，雖然我國(guó)正在不斷發(fā)展科技，但隨之產(chǎn)生的噪聲危害也漸漸突顯出來(lái)。然而我國(guó)大部分城市還是采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行環(huán)境噪聲監(jiān)檢。目前，我國(guó)還沒(méi)有制定一套完整的噪音自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范體系。不過(guò)我國(guó)正在引進(jìn)、吸收、國(guó)產(chǎn)化國(guó)外先進(jìn)的噪音檢測(cè)系統(tǒng)。2007年我國(guó)發(fā)布關(guān)于“噪聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與應(yīng)用研究”的認(rèn)識(shí)，從而正式啟動(dòng)了對(duì)我國(guó)噪聲自動(dòng)檢測(cè)的研究。隨著社會(huì)的發(fā)展，噪音自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究是我國(guó)的噪音檢測(cè)的必然趨勢(shì)。在21世紀(jì)以來(lái)，特別是最近這幾年，單片機(jī)在我國(guó)得到快速發(fā)展，由此也加快了我國(guó)對(duì)噪音自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。意義：目前，我國(guó)還沒(méi)有制定一套完整的噪音自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)規(guī)范體系。不過(guò)我國(guó)正在引進(jìn)、吸收、國(guó)產(chǎn)化國(guó)外先進(jìn)的噪音檢測(cè)系統(tǒng)。2007年我國(guó)發(fā)布關(guān)于“噪聲自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與應(yīng)用研究”的認(rèn)識(shí)，從而正式啟動(dòng)了對(duì)我國(guó)噪聲自動(dòng)檢測(cè)的研究。隨著社會(huì)的發(fā)展，噪音自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究是我國(guó)的噪音檢測(cè)的必然趨勢(shì)。在21世紀(jì)以來(lái)，尤其是最近幾年，單片機(jī)在我國(guó)得到快速發(fā)展，由此也加快了我國(guó)對(duì)噪音自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對(duì)各種儀器及設(shè)備提出低噪聲要求，需要進(jìn)行噪聲的分析與設(shè)計(jì)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，去改進(jìn)設(shè)計(jì)?？傊肼暤臏y(cè)量不僅在噪聲研究領(lǐng)域里占有重要的地位，而且已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、建筑工程、地球物探、生物醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)去設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)噪音檢測(cè)的系統(tǒng)，目的是使該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)噪音進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的功能。由于該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉，可用于實(shí)時(shí)檢測(cè)噪音數(shù)值的特點(diǎn)。所以使得該系統(tǒng)不僅能夠滿足公共場(chǎng)合、普通工廠或家庭對(duì)于噪聲檢測(cè)方面的基本需求，而且符合廣大消費(fèi)者的需求，能夠?qū)υ胍魴z測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展起到推廣作用，減少噪音給人們帶來(lái)的危害。1.2本設(shè)計(jì)的主要方法和研究進(jìn)展本次設(shè)計(jì)的研究主要分為實(shí)物設(shè)計(jì)和論文報(bào)告兩個(gè)部分來(lái)進(jìn)行，結(jié)合實(shí)際，本次設(shè)計(jì)采用文獻(xiàn)研究法、實(shí)驗(yàn)法等研究方案。第一步要收集資料，查看所涉及技術(shù)的原理及其應(yīng)用，對(duì)市場(chǎng)的現(xiàn)狀有所了解，了解本課題所涉及的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題，例如，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)了解噪音檢測(cè)方面的研究情況，傳感器的使用情況及原理，單片機(jī)在噪音檢測(cè)方面的應(yīng)用等等。在實(shí)物設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要是通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)符合課題要求的系統(tǒng)。在實(shí)驗(yàn)中，首先通過(guò)Kiel開(kāi)發(fā)軟件編寫(xiě)相關(guān)功能的控制程序，將編譯好的程序燒錄到控制芯片上，在確保各個(gè)模塊之間連接正確，然后通過(guò)觀察實(shí)物設(shè)計(jì)結(jié)果來(lái)分析其產(chǎn)生的原因。并判斷是否符合課題的要求，做出相應(yīng)的調(diào)試。直至最終系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果，達(dá)到研究的要求。1.3本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是由52型單片機(jī)和ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為主要研究對(duì)象，主要對(duì)52單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究及如何去讀取芯片內(nèi)部信號(hào)A-D轉(zhuǎn)換過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究。其內(nèi)容主要包括：1、了解聲音傳感器性能及工作原理，主要了解傳感器是如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換；2、掌握信號(hào)放大器的工作原理，本次系統(tǒng)主要是對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行放大；3、模數(shù)轉(zhuǎn)換是此次系統(tǒng)的關(guān)鍵，重點(diǎn)掌握模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程及原理；此次轉(zhuǎn)器主要是將輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后去結(jié)合單片機(jī)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，最后輸出到LCD上；4、知道并掌握單片機(jī)的工作原理；5、接收到的值通過(guò)LCD來(lái)顯示。預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：1、實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的實(shí)時(shí)測(cè)量；2、采用LCD數(shù)字顯示分貝值。第2章總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案分貝是一種單位，用來(lái)測(cè)量聲音的相對(duì)響度。聽(tīng)覺(jué)分類如表2-1所示：表2-1分貝聽(tīng)覺(jué)分類表分貝數(shù)值（最低/最高分貝）感受聽(tīng)覺(jué)程度0/20極靜，甚至聽(tīng)不到聲音20/40安靜，輕聲細(xì)語(yǔ)的交流40/60正常，普通室內(nèi)交流60/70有點(diǎn)吵，損害神經(jīng)70/90吵，細(xì)胞神經(jīng)損壞90/100巨吵，聽(tīng)力損害100/120無(wú)法接受，易導(dǎo)致暫時(shí)性聾大于120甚至全聾大于30020千米范圍不可修復(fù)的耳聾分貝是電流或電壓的兩個(gè)電功率或聲功率之比，或兩個(gè)值或相似體積的比。按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能規(guī)定，本次設(shè)計(jì)以52單片機(jī)為主干，主要完成對(duì)聲音信號(hào)的轉(zhuǎn)化、LCD分貝顯示等多個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)。通過(guò)以上模塊的作用，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并顯示在LCD液晶顯示屏上。本設(shè)計(jì)使用STC89C52微控制器作為控件。總的來(lái)說(shuō)，所有與Intel8031控制系統(tǒng)兼容的微控制器都稱為STC89C52微控制器。在開(kāi)發(fā)英特爾8031微控制器和閃存技術(shù)的同時(shí)，廣泛使用該系列微控制器開(kāi)發(fā)了8031微控制器，從而成為八種廣泛使用的微控制器之一。AT89系列廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)。目前，許多公司已經(jīng)發(fā)布了與51芯片單片機(jī)兼容的型號(hào)，現(xiàn)在它將長(zhǎng)期占領(lǐng)許多市場(chǎng)。用于基本輸入的單片機(jī)是51單片機(jī)，這是最常用的單片機(jī)。通常，52系列的微控制器沒(méi)有自己的編程功能。51個(gè)單片機(jī)的價(jià)格低，使用方便，較適合于本系統(tǒng)的噪音檢測(cè)。本次設(shè)計(jì)方案包括硬軟件設(shè)計(jì)方案。其中，硬件方案主要是對(duì)各個(gè)模塊具體研究。軟件方案主要采用的是匯編語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行的編程，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音信號(hào)的采集，轉(zhuǎn)換，顯示等功能。2.2系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖首先要經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理來(lái)顯示在LCD的上面，該值即使我們要設(shè)定的噪音值外界聲音信號(hào)經(jīng)傳感器采集并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的微弱電壓，送入到放大器當(dāng)中，使得該電壓信號(hào)放大，然后來(lái)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)當(dāng)中，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，最后通過(guò)LCD來(lái)顯示并進(jìn)行報(bào)警提示。結(jié)構(gòu)方框圖如圖2-1所示：聲音傳感器放大器模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊報(bào)警模塊聲音傳感器放大器模塊A/D轉(zhuǎn)換模塊報(bào)警模塊單片機(jī)單片機(jī)分貝顯示模塊分貝顯示模塊圖2-1圖2-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖2.3控制芯片的選擇方案一：采用的是STM32F103單片機(jī)來(lái)作為主控的芯片。STM32F103單片機(jī)是目前比較流行的32位單片機(jī)，這種單片機(jī)功能強(qiáng)大，內(nèi)部有豐富的資源，同時(shí)它的開(kāi)放性也很高，有自帶的庫(kù)函數(shù)，價(jià)格每10塊到幾百塊不等，多應(yīng)用與工業(yè)領(lǐng)域，電子領(lǐng)域。方案二：采用AVR單片機(jī)。這種單片機(jī)是16位的單片機(jī)，而且芯片內(nèi)配置各種資源，相對(duì)于的單片機(jī)多了很多的資源，同時(shí)它不需外接ADC，內(nèi)部有多個(gè)定時(shí)器，價(jià)格與STC的單片機(jī)接近，但是資源相對(duì)匱乏，在某種程度上延長(zhǎng)了開(kāi)發(fā)時(shí)間。方案三：STC89C52系列的微控制器用作芯片，豐富強(qiáng)大的微控制器STC89C52系列，功能強(qiáng)大，它是8位控制的單片機(jī)，每次數(shù)據(jù)可以同時(shí)接受發(fā)送8位，相比其他單片機(jī)而言，一次只能發(fā)送一個(gè)字節(jié)，但52單片機(jī)在很多的嵌入式系統(tǒng)中都有很大的應(yīng)用，且穩(wěn)定性也很好，它的內(nèi)部資源和寄存器都有很大的發(fā)揮余地，至今很多的設(shè)備還是用這種單片機(jī)作為主控芯片。前兩中單片機(jī)雖然比較強(qiáng)大，但是考慮到本課題是以經(jīng)濟(jì)、高效為核心思想，因此我們最終采取STC89C52單片機(jī)來(lái)52是系統(tǒng)控制芯片，它控制超聲模塊的發(fā)送和接收。2.4選擇數(shù)據(jù)顯示的模塊方案一：選擇了對(duì)LED數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格合理，顯示更多的數(shù)字肯定會(huì)增加數(shù)字電子管的使用，使連接非常沉重且編程復(fù)雜，最終可能會(huì)影響整體效率，所以不會(huì)優(yōu)先選擇數(shù)碼管顯示。方案二：選取點(diǎn)陣式的數(shù)碼管來(lái)顯示，它是由八行八列的發(fā)光二級(jí)管來(lái)組成的，在很多的場(chǎng)合當(dāng)中都可以看到這一種顯示方式。可是它在電子中顯示時(shí)間就變得不太合適了，用在文字上的話，點(diǎn)陣式比較有優(yōu)勢(shì)，但是如果要顯示數(shù)字的話，就會(huì)存在一定的劣勢(shì)了，不夠直觀并且顯得有點(diǎn)浪費(fèi)。綜合考慮后決定排除點(diǎn)陣式這個(gè)方法。方案三：選取LCD1602來(lái)做液晶的顯示屏，這種液晶顯示屏非常常用，它能顯示出每一行十六個(gè)文字或者是字符，表達(dá)清楚明確。它和數(shù)碼管顯示來(lái)做比較，在亮度清晰度的上面以及直觀程度的上面都存在著許多優(yōu)點(diǎn)，并且它在液晶顯示上已經(jīng)成為了主流，被大眾所普遍接受，符合人們的口味。我盡管對(duì)液晶這方面的知識(shí)比較欠缺，不過(guò)在查閱了相關(guān)資料之后，我一定會(huì)把硬件電路連好的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)選用LCD1602來(lái)直觀的顯示數(shù)據(jù)。本章小結(jié)本章節(jié)主要講述的是噪音檢測(cè)系統(tǒng)中所涉及到的各個(gè)器件的對(duì)比與選擇，并且進(jìn)行了較為謹(jǐn)慎的對(duì)比考慮，篩選出適合本設(shè)計(jì)的最佳方案，在建造設(shè)備之前，必須清楚電路設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1介紹單片機(jī)STC89C52芯片STC89C52單片機(jī)的芯片有40個(gè)引腳，HMOS工藝的制造芯片由兩種在線方法控制。引腳圖如下圖3-1所示。STC89C52的四十個(gè)引腳當(dāng)中有時(shí)鐘引腳，有源引腳以及控制引腳，還有I/O口引腳。STC89C52選擇了處理器來(lái)控制芯片，該89C52可以實(shí)現(xiàn)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的擦除和來(lái)自編程器的閃存寫(xiě)入，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于使用，等，并且與MCS-51系列微控制器完全兼容，特點(diǎn)。STC89C51單片機(jī)是一種低壓可擦寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器，可以通過(guò)高性能的8位CMOS微處理器（通常稱為單片機(jī)）用4字節(jié)閃存進(jìn)行編程。該器件采用ATMEL高密度非易失性存儲(chǔ)器制造技術(shù)，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51輸出引腳和指令集兼容。STC89C51重點(diǎn)摘要：鎖定三級(jí)程序存儲(chǔ)器；數(shù)據(jù)保留十年；掉電模式；內(nèi)部RAM8*128位；可編程存儲(chǔ)器四千字節(jié)；中斷源有五個(gè)；零到二十四赫茲的全靜態(tài)工作；串行通道的可編程；擦向循環(huán)壽命；定時(shí)器為十六位；I/O線為三十二位可編程。由于閃存和8位多功能處理器結(jié)合在一個(gè)芯片中，STC89C52就由此構(gòu)成了微控制器并且高效。1、引腳：電源在單片機(jī)工作過(guò)程中將電源引腳加入進(jìn)去：（1）VCC：將+5V電源，接入；（2）VSS：接入，地端。2、引腳：時(shí)鐘兩個(gè)時(shí)鐘形成放大器，向微控制器去提供，時(shí)鐘控制信號(hào)由這兩個(gè)時(shí)鐘完成。時(shí)鐘引腳為（XTAL1和XTAL2），由一個(gè)外部晶體和片上反相放大器，組成，也可連接到一個(gè)獨(dú)立的，晶體振蕩器。圖3-1STC89S52單片機(jī)的引腳得示意圖XTAL1：與晶體在外部的接壤。微控制器內(nèi)部是構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入。（2）XTAL2：與晶體在外部的其他一端接壤。在微控制器內(nèi)部，它從反相振蕩器的輸出連接到片上振蕩器的反相放大器的輸出。3、引腳：控制提供信號(hào)控制，則是該引腳，而且具有以下功能：（1）RST/VPD:RST又叫做RESET，重置信號(hào)輸入。一旦微控制器振蕩器開(kāi)始工作，如果該引腳上繼續(xù)兩個(gè)高電平機(jī)器周期，則可以完成復(fù)位操作并將微控制器恢復(fù)到其原始狀態(tài)。當(dāng)微控制器正常運(yùn)行時(shí)，引腳9低于0.5V。第二個(gè)功能對(duì)于此引腳，就是VPD，也就是說(shuō)備用電源的輸入。如果主電源VCC未能降低到低電平或預(yù)定值，則+5V電源引腳將移至RST自動(dòng)端子，提供電源，備用的是RAM，內(nèi)部的。復(fù)位后正常運(yùn)行，RAM使微控制器在里面。為了確保芯片上的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失..ALE/PROG：地址鎖定使能信號(hào)為ALE，正常運(yùn)行單片機(jī)的話，則ALE引腳信號(hào)正脈沖持續(xù)輸出。訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器在微控制器可以的情況下，則微控制器發(fā)送的，8位的地址的鎖定控制信號(hào)，被ALE輸出信號(hào)的負(fù)沿將用作。就算外部存儲(chǔ)器，不訪問(wèn)，正脈沖信號(hào)輸出，ALE端子也始終具有，并且該頻率是，振蕩器時(shí)鐘，頻率的1/6。每當(dāng)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被MCS-51去勘測(cè)之時(shí)，僅發(fā)生一次的ALE兩個(gè)機(jī)器周期左右。因此，不應(yīng)將ALE用作同步信號(hào)，或準(zhǔn)確時(shí)鐘源對(duì)于用戶。可驅(qū)動(dòng)八個(gè)LS型TTL負(fù)載即使ALE端子。第二功能在此引腳，是/PROG，撰寫(xiě)的時(shí)候，在片內(nèi)EPROM型單片機(jī)，撰寫(xiě)脈沖的輸入端就是這個(gè)引腳。（3）/PSEN：輸出控制端子，程序存儲(chǔ)器有效。外部程序存儲(chǔ)器，被微控制器訪問(wèn)之時(shí)，輸出脈沖的負(fù)沿，即這個(gè)引腳上的，可以用作，外部程序存儲(chǔ)器，選通信號(hào)。外部程序存儲(chǔ)器OE，被此引腳連接。搜索指令時(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)總線的每臺(tái)機(jī)器的每個(gè)周期/PSEN周期均有效口讀回的指令或常數(shù)。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的時(shí)候，兩次有效的/PSEN不會(huì)在出現(xiàn)了。（4）/EA/VPP（31腳)：內(nèi)和外程序存儲(chǔ)器，選擇與控制端，就是它的作用。內(nèi)程序存儲(chǔ)器，在單片機(jī)訪問(wèn)時(shí)，高電平，只是PC超過(guò)OFFFH（4Kbyte地址范圍，對(duì)8051）之時(shí)，將會(huì)自動(dòng)的轉(zhuǎn)向來(lái)執(zhí)行外部的程序存儲(chǔ)器之內(nèi)的程序。在/EA腳為低電平之時(shí)，單片機(jī)則只是去訪問(wèn)外部的程序存儲(chǔ)器，無(wú)論是否具有內(nèi)部的程序存儲(chǔ)器，對(duì)8031來(lái)說(shuō)，因其不具有內(nèi)部程序的存儲(chǔ)器，則該腳要接地。功能為內(nèi)/外程序的存儲(chǔ)器選擇其VPP控制端子執(zhí)行此引腳的功能。在EPROM8051型的單片機(jī)中，進(jìn)行改進(jìn)和編程時(shí)，對(duì)EPROM。它用于施加高的撰寫(xiě)電壓。對(duì)于89C51，電壓為+5V，施加到VPP端子的。4、引腳：I/O口（1）P0口：可以調(diào)用P0.0至P0.7到端口P0。未擴(kuò)展I/O接口并且沒(méi)有連接外部存儲(chǔ)器，雙向8位輸入/輸出接口。，可將其用作。連接外部存儲(chǔ)器后，擴(kuò)展I/O接口并。多接口時(shí)間/數(shù)據(jù)地址接口，端口P0可用作。開(kāi)放的8位I/O接口，端口P0用作，每個(gè)引腳都可以吸收來(lái)自8TTL端口的電流。記錄的第一個(gè)P1端口引腳被認(rèn)為具有高阻抗。FIASH編程允許P0用作本機(jī)代碼的輸入端口。運(yùn)行FIASH測(cè)試時(shí)，P0顯示原始代碼?，F(xiàn)在需要降低P0。（2）P1口（1腳至8腳）：P1.0至P1.7，都可以稱為P1端口，可以用作偽雙向I/O接口。引腳端口1寫(xiě)入1后，內(nèi)部上拉電路上拉，并可用作輸入。當(dāng)端口P1被拉至外部低電平時(shí)，將發(fā)射電流。這是由于內(nèi)部拉力。對(duì)于程序驗(yàn)證和EPROM編程，P1口可作為接收輸入的低8位地址。第8位地址接收，可有P1口，編程校驗(yàn)FLASH前。（3）P2口（21腳至28腳）：P2.0至P2.7都可以稱為P2。8位雙向I/O端口，帶有內(nèi)部電阻的，P2用作，接收和傳輸四個(gè)TTL門電流，P2緩沖器。引腳由內(nèi)部電阻提升，當(dāng)端口寫(xiě)為1時(shí)，該并用作撰寫(xiě)。結(jié)果，進(jìn)行輸入，從外部被拉出，端口引腳P2，將產(chǎn)生功率。這主要是由于內(nèi)部牽引力。外部程序存儲(chǔ)器或16位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在P2端口用作，進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，地址的前8位，端口P2可顯示。給定地址1時(shí)，它使用內(nèi)部牽引力將數(shù)據(jù)讀取和寫(xiě)入8位外部地址存儲(chǔ)器。特殊功能寄存器內(nèi)容，P2端口將顯示，此時(shí)，將接收控制信號(hào)。（4）P3口（10腳至17腳）：P3口可代表，P3.0至P3.7。它可以用作簡(jiǎn)單的模擬I/O接口。這是雙重服務(wù)門戶。每個(gè)位都可用于第二個(gè)功能。每個(gè)端口端口P3可以分別定義為第一功能/輸入或第二操作的輸出。P3口第二功能如下表3-1所示：表3-1第二功能-P3口

端口引腳第二功能P3.0RXDP3.1TXDP3.2INT0P3.3INT1P3.4T0P3.5T1P3.6WRP3.7RD3.2最小系統(tǒng)基于單片機(jī)設(shè)計(jì)由于低光計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，該操作系統(tǒng)能夠代替由數(shù)字和數(shù)字轉(zhuǎn)換創(chuàng)建的控制系統(tǒng)。這是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成的了電子線路外圍的控制，并且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。電路所組成的，最簡(jiǎn)單電路，平時(shí)工作時(shí)，最小系統(tǒng)電路，就是單片機(jī)的。STC89C52最小系統(tǒng)如圖3-2所示。圖3-2單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2.1電路的復(fù)位按鍵手動(dòng)復(fù)位、上電自動(dòng)復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位分類。由22個(gè)按鈕，1K電阻，10K電阻組成，組成手動(dòng)復(fù)位電路由。原理是：按下開(kāi)關(guān)時(shí)，RST通過(guò)高電平復(fù)位直接連接到VCC，并且電解電容器短路而無(wú)電荷。按下按鈕時(shí)，請(qǐng)對(duì)電容器充電以對(duì)VCC充電。電流電阻較高，RST仍較高，并且始終復(fù)位。上電后，電容器等效于開(kāi)路，RST較弱并且可以工作。電路，上電復(fù)位：主要由10K電阻，10uf電解電容，將其組成。這里選取的就是上電復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電路圖如圖3-3所示。圖3-3電路的復(fù)位原理是電容器的額定電流是最大電流，并且電容器短路。RST端子將自動(dòng)重置。電容器中的電容器的評(píng)估值為0，電容器完全斷開(kāi)，RST端子弱，軟件可以正常運(yùn)行。3.2.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)單片機(jī)在時(shí)鐘信號(hào)控制下，各部件它們之間的同步和同步允許微控制器為微控制器創(chuàng)建耗時(shí)的信號(hào)。有兩個(gè)內(nèi)部和外部電路，具體取決于它們的形成方式。有一個(gè)用于在芯片內(nèi)部制造振蕩器的高性能模型。輸入是XTAL1，我們的產(chǎn)品是XTAL2。除了XTAL1和XTAL2之外，與光連接的電壓和中斷振蕩器也是振蕩器，并且XTAL1和XTAL2通道具有3V的劇烈電流。如圖3-4所示。圖3-4系統(tǒng)時(shí)鐘電路3.3聲音傳感器模塊設(shè)計(jì)聲音傳感器就比方是個(gè)話筒麥克風(fēng)，可以用作接收聲波。傳聲器工作原理是外界產(chǎn)生的聲波使話筒內(nèi)駐極體薄膜進(jìn)行振動(dòng)，聲波通過(guò)震動(dòng)促使應(yīng)變片與極板進(jìn)行接觸從而使電路導(dǎo)通，這樣能將聲音變換轉(zhuǎn)換為電壓變換，并實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)到電信號(hào)轉(zhuǎn)變。由于內(nèi)部電容小，輸出的阻抗高，輸出的電信號(hào)弱。所以，一定要連接阻抗變換器，它不可以和放大電路直接相連。因此，駐極體內(nèi)部使用了阻抗非常高的場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗匹配。大多數(shù)時(shí)鐘通過(guò)場(chǎng)輸出管通過(guò)電容器傳輸開(kāi)關(guān)，一旦打開(kāi)，您就能獲得與聲音相同的電壓。由于強(qiáng)大的FET硬件需要較少的工作量和靈活性來(lái)計(jì)算功率，因此R1與電容器和DC插孔組合在一起即可工作。聲音來(lái)自混凝土轉(zhuǎn)換成的是一個(gè)交流電壓信號(hào)，為了使其減小直流干擾，所以用C1將信號(hào)耦合到后級(jí)電路。產(chǎn)生相應(yīng)的電信號(hào)，并通過(guò)輸出引腳OUT來(lái)輸出，接5V的電源電壓用VCC引腳，而GND引腳用來(lái)保持接地。相應(yīng)的電路圖如圖3-5和圖3-6所示：圖3-5聲音傳感器內(nèi)部原理圖圖3-6電路圖之聲音傳感器3.4設(shè)計(jì)之信號(hào)放大器模塊輸出的電信號(hào)，很微弱，在傳感器，產(chǎn)生的電難以去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，所以要結(jié)合放大電路一起使用。聲音傳感器輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)此放大電路得到了放大，并且被A/D轉(zhuǎn)換芯片讀取進(jìn)行轉(zhuǎn)換。放大電路原理圖如圖3-7所示。本實(shí)驗(yàn)的放大器選擇具有雙運(yùn)放、高性能NE5532。它的噪音顯示性能要比其他放大器好。前級(jí)是射隨放大器，后級(jí)是電壓放大器。電信號(hào)前幾電放大器輸入內(nèi)阻越高越好，輸出越低越好，射隨器就解決這問(wèn)題。電源電壓設(shè)為5V，由于輸出端要與ADC0804連接，單片機(jī)的電壓不能超過(guò)5V。放大的倍數(shù)可以調(diào)節(jié)電阻的值。設(shè)定R1=50K、R2=5K。這兩個(gè)電阻可構(gòu)成電壓負(fù)反饋。圖3-7聲音傳感器級(jí)及大電路原理圖3.5模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊3.5.1ADC0804簡(jiǎn)介及各引腳功能本次設(shè)計(jì)綜合考慮選取ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，此芯含有方便的CMOS以及TTL標(biāo)準(zhǔn)接口，可滿足于差分電壓的輸入，具有參考電壓的輸入端，含時(shí)鐘發(fā)生器，工作電壓在0V～5V比較符合此次設(shè)計(jì)需求。引腳名稱及作用如下圖3-8所示：1、引腳1：低電平工作，高電平時(shí)芯片不工作，從芯片中選擇信號(hào)；2、引腳2：如果外部數(shù)據(jù)控制，指示信號(hào)很弱，則ADC0804將所有數(shù)據(jù)，更改發(fā)送到DB端口；3、引腳3：外部寫(xiě)數(shù)據(jù)控制信號(hào)，此信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是它可以啟動(dòng)ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換；4、引腳5：轉(zhuǎn)換后的信號(hào)信號(hào)，可以稱為觸發(fā)微控制器，中斷信號(hào)。當(dāng)ADC0804完成A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，此引腳產(chǎn)生一個(gè)弱脈沖；5、Vin（+）：輸入信號(hào)的電壓正極；6、Vin（—）：可連接電源地，輸入信號(hào)的電壓負(fù)極；7、AGND：模擬電源地線；8、Vref/2：參考電源的輸入端。圖3-8ADC0804引腳分布圖3.5.2ADC0804的工作原理ADC0804片選段CS連接在U3鎖存器Q7的輸出端，控制于鎖存器CS，這樣的原因是可以為單片機(jī)的主控芯片節(jié)省I/O口；該電容器用于在GND和CLR、CLKR之間產(chǎn)生RC振蕩電路，從而為ADC0804提供工作所需的脈沖，脈沖頻率為1/（01.1RC）。端子Wreck/2被兩個(gè)電阻分壓以獲得Vcc/2。它為2.5V。使用該電壓作為內(nèi)部A/D參考芯片RD和WR電抗器連接到P3.6和P3.7引腳微控制器。數(shù)字量輸出輸出端連單片機(jī)P1口。AGND、DGND同時(shí)接地，這也是為達(dá)到和穩(wěn)定性好以及精度高的目的。A/D轉(zhuǎn)換的電路圖如圖3-9所示：圖3-9A/D轉(zhuǎn)換電路圖3.6液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)為L(zhǎng)CD液晶顯示器功能，本設(shè)計(jì)通過(guò)LCD顯示噪音值及預(yù)設(shè)噪音值。由LCD驅(qū)動(dòng)器和控制器構(gòu)成LCD1602?？刂破靼ㄗ址善鳎–GROM），自定義字符生成器（CGRAM）和存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)（DDRAM）。是典型的液晶顯示控制器。5該端口用作讀/寫(xiě)選擇器，無(wú)法從LCD讀取，數(shù)據(jù)，只能寫(xiě)入命令，以顯示數(shù)據(jù)，因此端口選擇，必須為為作者狀態(tài)，地面回答。LCD6端口是一個(gè)開(kāi)放信號(hào)端子。下圖為L(zhǎng)CD與單片機(jī)電路引腳電路圖，如圖3-10所示：圖3-10LCD部分電路圖本章小結(jié)本章節(jié)通過(guò)列舉各個(gè)芯片的設(shè)計(jì)方案及其工作原理，進(jìn)一步的研究其作用以及連接方法，并且舉例介紹主要引腳的作用和連接方式。

系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)4.1主程序流程的設(shè)計(jì)如圖4-1所示，即本次設(shè)計(jì)主程序流程圖，首先給單片機(jī)上電后，主程序因?yàn)閱纹瑱C(jī)的控制而開(kāi)始進(jìn)行初始化設(shè)置，清除單片機(jī)中自帶的一些冗余信息后，并且會(huì)打開(kāi)中斷，然后讀取聲音傳感器內(nèi)部信息，再判斷當(dāng)前讀取值的大小，將讀取的聲音值的大小信息傳入LCD1602進(jìn)行顯示，然后單片機(jī)將會(huì)繼續(xù)讀聲音傳感器的內(nèi)部相關(guān)時(shí)間信息。開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置聲音采集聲音采集A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換噪聲分貝值顯示噪聲分貝值顯示報(bào)警 是報(bào)警>60db？ >60db？否圖4-1主程序流程圖結(jié)束 否圖4-1主程序流程圖結(jié)束4.2數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理模塊中，主要是對(duì)噪聲信號(hào)來(lái)進(jìn)行采集，采集后進(jìn)行信號(hào)的放大，采用ADC0804進(jìn)行模數(shù)的轉(zhuǎn)換。采用軟件延時(shí)方法讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并按順序存入下位機(jī)中。具體轉(zhuǎn)換過(guò)程如下圖4-2所示，該模塊主要部分為A/D轉(zhuǎn)換子程序。開(kāi)始開(kāi)始CS片選CS片選發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)選擇輸入形式選擇輸入形式讀出字節(jié)讀出字節(jié)字節(jié)數(shù)據(jù)校驗(yàn)字節(jié)數(shù)據(jù)校驗(yàn)將值送入指定寄存器將值送入指定寄存器返回?cái)?shù)據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)圖4-2A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖4.3系統(tǒng)主函數(shù)的設(shè)計(jì)Voidmain()函數(shù)是程序的輸入函數(shù)，必須包含在整個(gè)程序中。在此功能開(kāi)始時(shí)，通常需要初始化和重新定義某些設(shè)備變量，這些設(shè)備必須先進(jìn)行初始化，然后才能正常使用，初始化之后，我們進(jìn)入死循環(huán)。如果我們不進(jìn)入死循環(huán)程序執(zhí)行一次，就會(huì)退出。如果我們加入周期程序，就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行周期程序，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)和執(zhí)行的目標(biāo)。在設(shè)計(jì)主程序時(shí)，請(qǐng)務(wù)必注意，不建議在主函數(shù)中傳遞更多代碼。特定代碼通常用函數(shù)封裝，然后在主函數(shù)中調(diào)用，這樣也便于讀取更改。本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹的是硬件的流程設(shè)計(jì)圖以及數(shù)據(jù)處理，通過(guò)流程圖的形式呈現(xiàn)出了各個(gè)部分相互傳遞信息的方式，使整個(gè)電路更加清晰地展現(xiàn)出來(lái)，更加明確了各部分芯片的分工。整機(jī)電路原理及系統(tǒng)調(diào)試5.1整機(jī)電路原理隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)化水平也越來(lái)越高

,噪聲污染變得越來(lái)越嚴(yán)重。污染噪聲環(huán)境，成為主要的環(huán)境問(wèn)題，通常會(huì)擾亂，中國(guó)城市的通平生活。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年道路交通污染，造成經(jīng)濟(jì)損失，約為216億，北京道路交通污染，造成的年經(jīng)濟(jì)損失，為15億或20億。據(jù)調(diào)查噪聲污染不滿程度在全國(guó)范圍內(nèi)逐年增加，甚至一直為各類環(huán)境污染投訴的首位。所以，為了給人們營(yíng)造一個(gè)健康的居住環(huán)境，對(duì)噪聲的實(shí)時(shí)測(cè)試報(bào)警就顯得十分的重要。本設(shè)計(jì)將研究噪聲采集的實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)由單片機(jī)、麥克風(fēng)、放大電路AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、指示燈等模塊組成的電路，首先是麥克風(fēng)采集環(huán)境中的噪聲，經(jīng)過(guò)LM358構(gòu)成的信號(hào)放大電路，再由ADC0832把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字信號(hào)再通過(guò)STC89C51單片機(jī)讀取處理，呈現(xiàn)在LCD1602液晶上，并設(shè)置出報(bào)警值，當(dāng)檢測(cè)出來(lái)的噪