噪音测试仪设计

摘  要：本文提出了一个噪音测试仪的设计方案，此测试仪能将外界噪声经过传声器转换成电信号。由运放LM324构成三级放大电路，峰值检波网络输出直流电平反应了噪声声压的大小。由LM331构成电压/频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的T0管脚，作为T0的计数脉冲。系统的核心部分是单片机AT89C51，其3.5引脚接入NE555构成的定时器输出的方波，通过T1中断去控制T0定时计数。从T0端输入的计数脉冲频率即反应了所测声压大小。最后经CC4511译码再驱动三位LED数码管显示。本设计的优点是电路简单、精度较高、实用性较强。

关键词：噪声测试仪，传声器，电压/频率，AT89C51，LED

Abstract: This paper presents a design of noise tester, this tester can outside noise through the microphone into electrical signals. Posed by the three op amp LM324 amplifier, peak detector network output DC level response to the size of the noise sound pressure. Constituted by the LM331 V/F converter, the output frequency signal into a TTL level to give the microcontroller T0 pin count as the T0 pulse. Core of the system is the microcontroller AT89C51, the 3.5 pin access NE555 timer output consisting of a square wave, through the T1 T0 timer interrupt to control the count. T0-ended input count from the pulse frequency that reflects the size of the measured sound pressure. CC4511 decoding and then drive the final three by the LED digital display. This design has the advantage of simple circuit, high precision and strong practicability.

Keywords: Noise tester, microphone,V/F, AT89C51, LED

目录

1 前言

2 整体方案设计

2.1 方案论证

2.2 方案比较

3 单元模块设计

3.1 驻极体传声器

3.2 集成四运放LM324

3.3 峰值检波电路

3.4 LM331频率电压转换器

3.5 NE555构成的方波输出电路

3.6 CC4511译码驱动电路

3.7七段发光二极管数码管

4 软件设计

5 系统技术指标及精度和误差分析

6 结论

7 设计小结

8 参考文献

附录1：电路总图

附录2：电路仿真图

附录3：软件代码

1 前言

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。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。噪声一向为人们所厌恶。但是，随着现代科学技术的发展，人们也能利用噪声造福人类，例如利用噪声除草、发电、制冷、除尘、克敌、诊病、有源消声等等。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89C51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，此仪器的包括传声器模块、集成运放LM324模块、峰值检波电路模块、LM331频率电压转换器模块及单片机设计软件部分。此仪器工作稳定、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 整体方案设计

整体思路是：将外界噪声经过传声器转换成电信号。由运放LM324构成三级放大电路，峰值检波网络输出直流电平反应了噪声声压的大小。由LM331构成电压/频率转换电路，输出的频率信号变成TTL电平送给单片机的T0管脚，作为T0的计数脉冲。系统的核心部分是单片机AT89C51，其3.5引脚接入NE555构成的定时器输出的方波，通过T1中断去控制T0定时计数。从T0端输入的计数脉冲频率即反应了所测声压大小。最后经CC4511译码再驱动三位LED数码管显示。

2.1 方案论证

设计中采用了两个方案，具体的方案见方案一和方案二。

方案一：基于89C51单片机采取V/F转换器设计方案

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。所用传声器频率特性在50～14000Hz范围内不均匀度小于1.5 dB,加防风罩、防雨罩后可用于室外测量。由运放LM324构成三级放大电路,精心调整相关外围元件参数,可使其幅频特性与A计权曲线相近。D1、C1、R1组成峰值检波网络,其输出直流电平反映了噪声声压的大小。在LED上显示出来。…………