基于at89c51單片機(jī)的噪聲測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p><b>　?。ǘ?屆）</b></p><p>　　基于AT89C51單片機(jī)的噪聲測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 電子信息工程 &

2、lt;/p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p

3、>　　本文介紹了基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的噪聲測(cè)試系統(tǒng)，該噪聲測(cè)量?jī)x采用的是一般的AT89C51單片機(jī)，具有集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于使用等特點(diǎn)。文中給出了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，以及仿真的過(guò)程以及結(jié)果。本系統(tǒng)具有測(cè)量精度高，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括放大電路中反饋電路的形式和特點(diǎn)的選擇，V/F變換芯片的選擇，最終得出可用性的系統(tǒng)方案?；贏T89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的噪聲測(cè)

4、試裝置中主要是由傳感器來(lái)收集噪聲，該傳感器采用駐極體麥克風(fēng)，麥克風(fēng)收集到的電流信號(hào)經(jīng)放大器放大成電壓信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)V/F變換電路轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，該頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)P3.7引腳輸入給單片機(jī)處理，最后由單片機(jī)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和輸出，輸出傳給LED數(shù)碼管顯示處理的數(shù)據(jù)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 噪聲測(cè)量，放大器，AT89C51單片機(jī)，V/F變換</p><p>　　Noise Measu

5、rement Instrument Design Based on AT89C51</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper introduces the design that noise measurement system based on AT89C51.This noise measurement ins

6、trument uses general AT89C51.The features are integration, high and strong processing functions, high reliability, simple system structure, inexpensive and easy to use. This paper gives the system hardware design and sof

7、tware design, and the simulation process and the result. This system has the characteristic that high accuracy, easy operation and strong practical applicability. This system</p><p>　　Keywords: noise measure

8、ment, magnifier, AT89C51, V/F conversion</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 Ⅲ</p><p>　　Abstract

9、 Ⅳ</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的來(lái)源1</p><p>　　1.2 課題的意義1</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p>

10、<p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 方案設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 方案設(shè)計(jì)4</p><p><b>　　2.2方案論證4</b></p><p><b>　　2.3總體設(shè)計(jì)5</b></p><p>　

11、　2.3.1總體方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.3.4 系統(tǒng)調(diào)試6</p><p>　　2.3.5 系統(tǒng)完善和升級(jí)6</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)7</b></p>

12、;<p>　　3.1 傳感器部分7</p><p>　　3.1.1 駐極體話筒的工作原理7</p><p>　　3.1.2 駐極體話筒與電路的接法7</p><p>　　3.2 放大電路的設(shè)計(jì)計(jì)算8</p><p>　　3.2.1 LM324放大器8</p><p>　　3.2.2 運(yùn)算放大器的

13、負(fù)反饋電路10</p><p>　　3.3 V/F變換電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.3.1 電壓-頻率變換器芯片LM33112</p><p>　　3.3.2 LM331壓頻變換器的原理15</p><p>　　3.3.3 輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系16</p><p>　　3.4 單片機(jī)部分17&

14、lt;/p><p>　　3.4.1復(fù)位電路和晶振電路17</p><p>　　3.5 數(shù)碼管顯示電路19</p><p>　　3.6 串口驅(qū)動(dòng)電路21</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)22</b></p><p>　　4.1 總流程圖22</p><p>　　

15、4.2 各子模塊說(shuō)明24</p><p>　　4.2.1 上位機(jī)模塊24</p><p>　　4.2.2 下位機(jī)模塊25</p><p><b>　　5 結(jié)論28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

16、</p><p><b>　　附錄31</b></p><p>　　附錄圖1 電路圖131</p><p>　　附錄圖2 電路圖232</p><p>　　附錄3 部分代碼33</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>&l

17、t;b>　　1.1 課題的來(lái)源</b></p><p>　　人在較強(qiáng)噪聲環(huán)境下暴露一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)聽(tīng)力下降。研究表明，長(zhǎng)期接觸80dB以上的噪聲，聽(tīng)力就有可能受損害，在大于85dB的環(huán)境中工作20年，將有10%的人出現(xiàn)耳聾，大于90dB，耳聾的比例將超過(guò)20%。人從高噪聲的環(huán)境會(huì)到安靜場(chǎng)所停留一段時(shí)間，聽(tīng)力還能恢復(fù)，叫暫時(shí)性聽(tīng)閥偏移[1]，也叫聽(tīng)覺(jué)疲勞，但長(zhǎng)年累月地在強(qiáng)噪聲環(huán)境中工作，長(zhǎng)期不斷地

18、收到高強(qiáng)噪聲刺激，聽(tīng)覺(jué)就不能復(fù)原了，內(nèi)耳感覺(jué)器官會(huì)發(fā)生器質(zhì)性病變，導(dǎo)致所謂噪聲性耳聾貨永久性聽(tīng)力損失。</p><p>　　噪聲影響睡眠，影響交談和通訊，影響工作，分散人的注意力，使人容易疲勞，反應(yīng)遲鈍，影響工作效率。因此為了防止噪聲污染的蔓延影響人們的生活，就得有效地對(duì)人們周?chē)脑肼曔M(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完后才能根據(jù)實(shí)際情況對(duì)噪聲進(jìn)行必要的處理，使人們能夠正常地進(jìn)行日常活動(dòng)，防止噪聲影響到居民。</p>

19、<p><b>　　1.2 課題的意義</b></p><p>　　短時(shí)間處于高噪聲環(huán)境中，雙耳難受、頭痛、不舒服，過(guò)一段時(shí)間適應(yīng)了，但這以后， 雙耳嗡鳴。休息幾小時(shí)后，聽(tīng)力會(huì)逐漸恢復(fù)。如果長(zhǎng)期在高噪聲環(huán)境下工作， 日積月累，內(nèi)耳器官會(huì)發(fā)生器質(zhì)性病變，聽(tīng)覺(jué)疲勞不能恢復(fù)，成為永久性聽(tīng)閾偏移。噪聲作用于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起頭痛、腦脹、耳鳴、失眠、全身無(wú)力、為神經(jīng)官能癥，引起消化不良，

20、食欲不振、惡心嘔吐、導(dǎo)致腸胃病和潰瘍病，引起心跳加快，心律不齊，血壓升高，動(dòng)脈硬化，冠心病，內(nèi)分泌功能影響，胎兒正常發(fā)育的影響，及胎兒聽(tīng)覺(jué)器官影響，機(jī)場(chǎng)噪聲無(wú)論大小，對(duì)兒童健康都有不良影響，引起兒童的血壓升高和緊張荷爾蒙凝聚度顯著上升[2]。噪聲引起儀器設(shè)備振動(dòng)，高噪聲超過(guò)135dB時(shí)，會(huì)使電子儀器發(fā)生故障；超過(guò)150dB時(shí)， 元器件可能損壞。在特強(qiáng)噪聲作用下，會(huì)使材料或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞而斷裂，聲疲勞現(xiàn)象。</p><p

21、>　　因此檢測(cè)到噪聲強(qiáng)度之后，有效地對(duì)噪聲進(jìn)行控制和處理，有助于人們恢復(fù)正常地生活狀態(tài)，使人們回到正常地生產(chǎn)和活動(dòng)中來(lái)。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　常用的V/F變換器ADVFC32是Analog Devices公司的一種通用型集成電路V/F變換器，也可作為F/V變換器使用，它采用雙列直插式結(jié)構(gòu)。它的原理與電荷平衡式V/F變換器是一樣的。由于電路中

22、采用單獨(dú)數(shù)字地的集電極開(kāi)路式輸出，因此，易于與標(biāo)準(zhǔn)DTL/TTL/CMOS邏輯電路接口。</p><p>　　普通聲級(jí)計(jì)具備性能穩(wěn)定、使用簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)境、交通噪聲、機(jī)械和電氣噪聲等的測(cè)量方面都能得到廣泛應(yīng)用，如中國(guó)主要的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)基地紅聲器材廠生產(chǎn)的HS5633/B和ND10普通聲級(jí)計(jì)。</p><p>　　CEM（香港）公司推出的DT-8851和DT-885

23、2型普通聲級(jí)計(jì)；隸屬于德國(guó)思百吉集團(tuán)公司的丹麥B&K公司生產(chǎn)的B&K 2240和2239型聲級(jí)計(jì)。這些聲級(jí)計(jì)都滿足國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）651號(hào)聲級(jí)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)作為一般用途聲級(jí)計(jì)的要求，具有A,C頻率計(jì)全網(wǎng)絡(luò)[3]。</p><p>　　精密型聲級(jí)計(jì)較普通型不僅具有更高的精度和噪聲控制要求，而且融入了很多先進(jìn)技術(shù)，一般配合帶通濾波器使用，進(jìn)行倍頻程或1/3倍頻程頻譜分析。杭州愛(ài)華公司（杭州愛(ài)華電子

24、研究所）生產(chǎn)的AWA5661型精密聲級(jí)計(jì)是一種袖珍式、高精度的聲學(xué)測(cè)量?jī)x，加上AWA5721或AWA5722濾波器可以進(jìn)行倍頻程或1/3倍頻程頻譜分析。</p><p>　　紅聲企業(yè)生產(chǎn)的HS5660和HS5660B/C型精密聲級(jí)計(jì)，都符合IEC對(duì)1級(jí)聲級(jí)計(jì)的要求，可以與HS5721型1/1倍頻程濾波器或HS5731型1/3倍頻程濾波器構(gòu)成一個(gè)操作簡(jiǎn)便的額便攜式頻譜分析儀。</p><p>

25、;　　還有日本理音公司ROINCO.LTD推出的NL-21/NL-31型聲級(jí)計(jì)和B&K2238型系列的1級(jí)精密聲級(jí)計(jì)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑及室內(nèi)噪音測(cè)量中均得到了廣泛應(yīng)用。但后者功能更強(qiáng)大，內(nèi)存更大，能保存500組測(cè)量數(shù)據(jù)；而前者只能保存100組測(cè)量數(shù)據(jù)。B&K2238型還可配合基本型、增強(qiáng)型、數(shù)據(jù)記錄、頻譜分析型4種不同的軟件，以滿足各種不同噪聲測(cè)量的需求。</p><p>　　國(guó)外多家公司已經(jīng)研發(fā)出

26、新一代的實(shí)時(shí)分析儀器，其性能優(yōu)越，功能完善但價(jià)格比較昂貴。</p><p>　　中國(guó)噪聲控制技術(shù)研究起步比較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，特別在計(jì)算機(jī)技術(shù)隊(duì)噪聲測(cè)量和產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)方面比較薄弱。但近20年來(lái)發(fā)展比較快，從事噪聲測(cè)量?jī)x器生產(chǎn)的公司引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)需要自主研發(fā)，生產(chǎn)出一系列新的噪聲測(cè)量產(chǎn)品。一些國(guó)內(nèi)企業(yè)紛紛退出了具有國(guó)際領(lǐng)先水平的實(shí)時(shí)分析儀，打破了國(guó)外在此類(lèi)產(chǎn)品的市場(chǎng)壟斷[4]。</p>

27、<p>　　1.4 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　環(huán)境噪聲經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。傳感器加上保護(hù)措施比如防風(fēng)防雨設(shè)備之后可用于室外測(cè)量。電壓／頻率轉(zhuǎn)換電路，輸出的頻率信號(hào)變成TTL電平送給單片機(jī)。系統(tǒng)的核心部分是AT89C51單片機(jī)。經(jīng)軟件處理后，噪聲聲壓級(jí)顯示值輸出，經(jīng)74LS248譯碼再驅(qū)動(dòng)兩位LED數(shù)碼管顯示，適當(dāng)控制譯碼器滅燈端，使兩數(shù)碼管輪流發(fā)光實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示。 此外，可利用單片機(jī)的

28、內(nèi)部存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)最近一個(gè)月的歷史記錄，可以讀取觀看并且可以清除歷史記錄。</p><p>　　2 方案設(shè)計(jì)與總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)的大致原理框圖如下：</p><p>　　圖2-1 設(shè)備總體設(shè)計(jì)方案</p><p><b&

29、gt;　　2.2方案論證</b></p><p>　　傳感器可由用駐極體麥克風(fēng)，駐極體麥克風(fēng)有一個(gè)內(nèi)部的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，可對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行前置放大。麥克風(fēng)輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)由電位計(jì)構(gòu)成的高靈敏度音量控制器，然后傳到放大器的輸入端進(jìn)行放大。駐極體電容傳聲器在膜片與后極板之間填充駐極體，用駐極體的電壓代替外加的直流極化電壓。使用方便，但性能比一般的電容傳聲器差。</p><p>　　C

30、PU為AT89C51單片機(jī)芯片，對(duì)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算、處理。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。</p><p>　　該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高

31、且價(jià)廉的方案[5]。</p><p>　　聲級(jí)計(jì)要求有較大的測(cè)量范圍，為了保證顯示精度，檢波器和指示器量程范圍一般都很小，這就需要采用衰減器。為了提高信噪比，將衰減器分為輸入衰減器和輸出衰減器[6]。輸入衰減器放在第一組放大器前面，作用是將接受的強(qiáng)信號(hào)衰減，不使輸入放大器過(guò)載。</p><p>　　由于輸入衰減器不能降低第一組放大器所產(chǎn)生的噪聲，信噪比指標(biāo)不好，而輸出衰減器接在第一組放大器

32、和第二組放大器之間，獲得的信噪比指標(biāo)好，所以使用時(shí)輸出衰減器盡量處在最大衰減位置。</p><p><b>　　2.3總體設(shè)計(jì) </b></p><p>　　2.3.1總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　在這一階段，需要考察實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的需要，確定系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案。首先是可行性分析，確定能否使用單片機(jī)系統(tǒng)達(dá)到需要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到目標(biāo)需要的經(jīng)濟(jì)成

33、本是否超出可接受的范圍。</p><p>　　其次是對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能的劃分，確認(rèn)軟件和硬件的分工問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這一階段的設(shè)計(jì)，應(yīng)該已經(jīng)有比較成型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架。對(duì)軟硬件系統(tǒng)的分工有較明確的方案，這樣才可以開(kāi)始進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)工作。</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)各個(gè)模塊的硬件部分進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。這部分包括單片機(jī)系

34、統(tǒng)的設(shè)計(jì)，外圍模塊的選擇，I/O口的分配，單片機(jī)與外圍模塊，單片機(jī)與其他CPU之間的通信方式的選擇，模擬輸入輸出通道電路設(shè)計(jì)等方面。</p><p>　　當(dāng)具體的硬件系統(tǒng)功能框圖完成后，可以繪制電路的原理圖，然后是硬件系統(tǒng)的PCB印刷電路版圖。</p><p>　　2.3.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)只有硬件還不能工作，必須有軟件來(lái)控制

35、整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。單片機(jī)的軟件部分的主要任務(wù)包括系統(tǒng)的初始化、各模塊參數(shù)的設(shè)置、中斷請(qǐng)求管理、定時(shí)器關(guān)機(jī)、外圍模塊讀寫(xiě)、功能算法實(shí)現(xiàn)、可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)等方面。</p><p>　　2.3.4 系統(tǒng)調(diào)試</p><p>　　檢測(cè)硬件方面的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后如果能夠補(bǔ)救，可以使用飛線等手段修改硬件設(shè)計(jì)，如果出現(xiàn)無(wú)法解決的錯(cuò)誤，就裝好推倒整個(gè)硬件設(shè)計(jì)。</p><p>

36、　　2.3.5 系統(tǒng)完善和升級(jí)</p><p>　　當(dāng)確定硬件和軟件調(diào)試沒(méi)有問(wèn)題后，可能還需要根據(jù)調(diào)試過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)重新設(shè)計(jì)PCB版圖，有時(shí)需要反復(fù)很多次才能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　最后還需要對(duì)整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和組合，并在可允許的情況下為系統(tǒng)預(yù)留升級(jí)和功能擴(kuò)展的接口[7]。</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b&

37、gt;</p><p><b>　　3.1 傳感器部分</b></p><p>　　3.1.1 駐極體話筒的工作原理</p><p>　　駐極體話筒具有體積小，頻率范圍寬，高保真和成本低的特點(diǎn)，目前，已在通訊設(shè)備，家用電器等電子產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　話筒的基本結(jié)構(gòu)由一片單面涂有金屬的駐極體薄膜與一個(gè)

38、上面有若干小孔的金屬電極（背稱為背電極）構(gòu)成[7]。駐極體面與背電極相對(duì)，中間有一個(gè)極小的空氣隙，形成一個(gè)以空氣隙和駐極體作絕緣介質(zhì)，以背電極和駐極體上的金屬層作為兩個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)平板電容器。電容的兩極之間有輸出電極。</p><p>　　由于駐極體的薄膜上分布有自由電荷，當(dāng)聲波引起駐極體薄膜振動(dòng)而產(chǎn)生位移時(shí)，改變了電容兩極板之間的距離，從而引起電容的容量發(fā)生變化，由于駐極體上的電荷數(shù)始終保持恒定，根據(jù)公式：&l

39、t;/p><p>　　Q=CU （3-1）</p><p>　　所以當(dāng)C變化時(shí)必然引起電容器兩端電壓U的變化，從而輸出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)聲電的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3.1.2 駐極體話筒與電路的接法</p><p>　　由于駐極體麥克風(fēng)實(shí)際電容器的電容量很小，輸出的電信號(hào)極其微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)

40、數(shù)百兆歐以上，因此它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。</p><p>　　通常用一個(gè)專(zhuān)用的場(chǎng)效應(yīng)管和一個(gè)二極管復(fù)合組成阻抗變換器。一般采用二段輸出方式，該方式是將場(chǎng)效應(yīng)管接成漏極輸出電路，類(lèi)似晶體三極管的共射極放大電路，只需兩根引出線，漏極D與電源極之間接一漏極電阻R，信號(hào)由漏極輸出有一定的電壓增益，因而話筒的靈敏度比較高，但動(dòng)態(tài)范圍比較小，目前市售的駐極體話筒大多是這種方式連接。駐極體話筒必須滿足

41、一定的偏置條件才能正常工作[8]。如圖所示：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2 放大電路的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.1 LM324放大器</p><p>　　LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外

42、，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。</p><p>　　兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同[9]。LM324的引腳排列見(jiàn)圖3-2 。</p><p>

43、;<b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　圖 3-3</b></p><p>　　由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。</p><p>　　3.2.2 運(yùn)算放大器的負(fù)反饋電路</p><p>　　圖3-4

44、是反相比例運(yùn)算電路。從反饋類(lèi)型來(lái)看，反饋電路自輸出端引出而接到反相輸入端。設(shè)輸入電壓μi為正，則輸出電壓μo為負(fù)。此時(shí)反相輸入端的電位高于輸出端的電位．輸入電流i1和反饋電流if的實(shí)際方向即如圖中所示．差值電流</p><p>　　id=i1-if （3-2）</p><p>　　即if削弱了凈輸入電流(差值電流)，故為負(fù)反饋。</p&g

45、t;<p><b>　　反饋電流</b></p><p>　　if=-(uo/RF) （3-3）</p><p>　　取自輸出電壓(即負(fù)載電壓) uo,并與之成正比，故為電壓反饋[10]。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸人端以電流的形式作比較,兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋[11]。</p><p>

46、　　因此,反相比例運(yùn)算電路是引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋的電路。由前面討論可知，電壓負(fù)反饋的作用是穩(wěn)定輸出電壓，并聯(lián)反饋電路則降低輸入電阻。</p><p><b>　　反饋系數(shù)F由定義式</b></p><p>　　F=XF/XO （3-4）</p><p>　　得出：其中XF為反饋電流，所以反饋系數(shù)

47、</p><p>　　F=if/uo≈-1/RF （3-5）</p><p>　　可見(jiàn)，反饋系數(shù)具有電導(dǎo)（電阻的倒數(shù)）的量綱，稱為互導(dǎo)反饋系數(shù)。</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　由于麥克風(fēng)輸出的是電流信號(hào)，而V/F變換電路用到的是電壓，所以采

48、用電流控制電壓的負(fù)反饋，即電壓并聯(lián)負(fù)反饋[12]。如圖3-5所示</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　參照?qǐng)D3-5，根據(jù)虛短可得VF=0，根據(jù)虛斷得，</p><p>　　iF=iI=(Uo-Ui)/R2 （3-6）</p><p>&

49、lt;b>　　所以</b></p><p>　　Uo=R2*iI （3-7）</p><p>　　由于LM331輸入電壓范圍為0-10V，所以放大器的輸出電壓得在這個(gè)范圍內(nèi)。所以電阻R2的取值為1K，以滿足輸出電壓的要求。</p><p>　　3.3 V/F變換電路的設(shè)計(jì) </p

50、><p>　　3.3.1 電壓-頻率變換器芯片LM331</p><p>　　LM331是美國(guó) NS 公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片。</p><p>　　LM331可用作精密的頻率電壓(F/V)轉(zhuǎn)換器, A/D 轉(zhuǎn)換器,線性頻率調(diào)制解調(diào),長(zhǎng)時(shí)間積分器以及其他相關(guān)的器件[13]。</p><p>　　LM331的動(dòng)態(tài)范圍寬,可達(dá)100dB，線

51、性度好,最大非線性失真小于0.01%,工作頻率低到 0.1Hz 時(shí)尚有較好的線性。變換精度高,數(shù)字分辨率可達(dá) 12位。外接電路簡(jiǎn)單,只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。</p><p>　　可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸出脈沖的邏輯電平,以適配TTL,DTL 和CMOS等不同的邏輯電路LM331可采用雙電源或單電源供電,可工作在4.0～40V之間,輸

52、出可高達(dá)40V,而且可以防止Vcc短路[14]。</p><p>　　LM331為雙列直插式8 腳芯片LM331內(nèi)部有</p><p><b>　　(a)輸入比較電路</b></p><p><b>　　(b)定時(shí)比較電路</b></p><p>　　(c)R-S 觸發(fā)電路</p>&

53、lt;p><b>　　(d)復(fù)零晶體管</b></p><p><b>　　(e)輸出驅(qū)動(dòng)管</b></p><p><b>　　(f)能隙基準(zhǔn)電路</b></p><p>　　(g)精密電流源電路</p><p><b>　　(h)電流開(kāi)關(guān)</b>

54、</p><p>　　(i)輸出保護(hù)點(diǎn)路等部分</p><p>　　輸出管采用集電極開(kāi)路形式,因此可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸出脈沖的邏輯電平,從而適應(yīng) TTL,DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。此外, LM331可采用單/雙電源供電,電源電壓為+15V，輸入電壓范圍為：0-10V，輸出頻率為10Hz-11kHz[15]。</p><p>　　引

55、腳1(PIN1)為電流源輸出端,在f0(PIN3)輸出邏輯低電平時(shí),電流源IR輸出對(duì)電容CL充電</p><p>　　引腳 2(PIN2)為增益調(diào)整, 改變RS的值可調(diào)節(jié)電路轉(zhuǎn)換增益的大小</p><p>　　引腳3(PIN3)為頻率輸出端,為邏輯低電平,脈沖寬度由Rt 和Ct 決定</p><p>　　引腳 4(PIN4)為電源地</p><p

56、>　　引腳 5(PIN5)為定時(shí)比較器正相輸入端</p><p>　　引腳 6(PIN6)為輸入比較器反相輸入端</p><p>　　引腳 7(PIN7)為輸入比較器正相輸入端</p><p>　　引腳 8(PIN8)為電源正端</p><p>　　LM331頻率電壓轉(zhuǎn)換器V/F變換和F/V變換采用集成塊LM331,LM331是美國(guó)NS

57、公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片,可用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器用。</p><p>　　LM331采用了新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到4V電源電壓下都有極高的精度。</p><p>　　同時(shí)它動(dòng)態(tài)范圍寬,可達(dá)100dB。線性度好,最大非線性失真小于0.01%，工作頻率低到0.1Hz時(shí)尚有較好的線性。變換精度高,數(shù)字分辨率可達(dá)12位。外接電路簡(jiǎn)單,只需接入幾個(gè)外部元件就可

58、方便構(gòu)成V/F或F/V等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度[16]。</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　圖3-6是由LM331組成的電壓頻率變換電路, LM331內(nèi)部由輸入比較器,定時(shí)比較器,R-S 觸發(fā)器,輸出驅(qū)動(dòng), 復(fù)零晶體管,能隙基準(zhǔn)電路和電流開(kāi)關(guān)等部分組成。輸出驅(qū)動(dòng)管采用集電極開(kāi)路形式,因而可以通過(guò)選擇邏輯電流和外接電阻,靈活改變輸

59、出脈沖的邏輯電平,以適配 TTL,DTL 和 CMOS 等不同的邏輯電路。</p><p>　　當(dāng)輸入端 Vi+輸入一正電壓時(shí),輸入比較器輸出高電平,使 R-S 觸發(fā)器置位,輸出高電平,輸出驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通, 輸出端 f0 為邏輯低電平,同時(shí)電源 Vcc 也通過(guò)電阻 R2 對(duì)電容 C2 充電。當(dāng)電容 C2 兩端充電電壓大于Vcc 的2/3 時(shí),定時(shí)比較器輸出一高電平,使 R-S 觸發(fā)器復(fù)位,輸出低電平,輸出驅(qū)動(dòng)管截止,

60、輸出端 f0 為邏輯高電平,同時(shí),復(fù)零晶體管導(dǎo)通,電容 C2 通過(guò)復(fù)零晶體管迅速放電。電子開(kāi)關(guān)使電容 C3 對(duì)電阻 R3 放電.當(dāng)電容 C3 放電 電壓等于輸入電壓 Vi 時(shí),輸入比較器再次輸出高電平,使 R-S 觸發(fā)器置位,如此反復(fù)循環(huán),構(gòu)成自激振蕩。</p><p>　　輸出脈沖頻率 f0 與輸入電壓 Vi 成正比,從而實(shí)現(xiàn)了電壓-頻率變換[17]。其輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系為：</p><

61、;p>　　fo=(Vi×R4)/(2.09×R3×R2×C2) （3-8）</p><p>　　由式知電阻R2,R3,R4,和 C2 直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果f0,因此對(duì)元件的精度要有一定的要求,可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)選擇。電阻R1和電容C1組成低通濾波器,可減少輸入電壓中的干擾脈沖, 有利于提高轉(zhuǎn)換精度[18]。同樣,由LM331也可構(gòu)成頻率-電壓

62、轉(zhuǎn)換電路。</p><p>　　3.3.2 LM331壓頻變換器的原理</p><p>　　當(dāng)輸入端Vi+輸入正電壓時(shí),輸入比較器輸出高電平,使R-S 觸發(fā)器置位,Q輸出高電平,輸出驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通,輸出端f0為邏輯低電平,同時(shí),電流開(kāi)關(guān)打向右邊,電流源對(duì)電容C2充電.此時(shí)由于復(fù)零晶體管截止,電源通過(guò)電阻R2對(duì)電容C2充電。當(dāng)電容C2兩端充電電壓大于Vcc的2/3時(shí),定時(shí)比較器輸出高電平,使R-

63、S觸發(fā)器復(fù)位,Q輸出低電平,輸出驅(qū)動(dòng)管截止,輸出端f0為邏輯高電平,同時(shí),復(fù)零晶體管導(dǎo)通,電容C2通過(guò)復(fù)零晶體管迅速放電。</p><p>　　電流開(kāi)關(guān)打向左邊,電容C3對(duì)電阻R3放電.當(dāng)電容C3放電電壓等于輸入電壓Vi時(shí),輸入比較器再次輸出高電平,使 R-S 觸發(fā)器置位,如此反復(fù)循環(huán),構(gòu)成自激振蕩[19]。</p><p>　　電阻 R5,R3,R2和電容C2直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果f0,因此對(duì)

64、元件的精度要有一定的要求,可根據(jù)轉(zhuǎn)換精度適當(dāng)選擇。電容C1對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果雖然沒(méi)有直接的影響,但是應(yīng)選擇漏電流小的電容器。電阻R1和電容C1組成低通濾波器,可減少輸入電壓中的干擾脈沖,有利于提高轉(zhuǎn)換精度。</p><p>　　根據(jù)前面的分析,電容C2的充電時(shí)間由定時(shí)電路R3,C3決定,充電電流的大小由電流源決定,輸入脈沖的頻率越高,電容C2上積累的電荷就越多輸出電壓就越高,實(shí)現(xiàn)了頻率-電壓的變換。電容C1的選擇不宜太小

65、,要保證輸入脈沖經(jīng)微分后有足夠的幅度來(lái)觸發(fā)輸入比較器,但電容C1小些有利于提高轉(zhuǎn)換電路的抗干擾能力。電阻 R1和電容C1組成低通濾波器。電容C1大些,輸出電壓的紋波會(huì)小一點(diǎn),電容C1小些,當(dāng)輸入脈沖頻率變化時(shí),輸出響應(yīng)會(huì)快一點(diǎn)。</p><p>　　3.3.3 輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系</p><p>　　實(shí)際電路圖如圖3-7所示</p><p>　　輸入電壓范圍為

66、0-10V，輸出頻率為10Hz-11kHz</p><p>　　其輸入電壓和輸出頻率的關(guān)系為：</p><p>　　fo=(Vi×R9)/(2.09×R4×R3×C5) （3-9）</p><p><b>　　所以</b></p><p>　　fo=(V

67、i*12k）/(2.09*6.8k*100k*0.01uF)=Vi*0.84435≈Vi*0.8 （3-10）</p><p><b>　　圖3-7</b></p><p><b>　　3.4 單片機(jī)部分</b></p><p>　　3.4.1復(fù)位電路和晶振電路</p><p>　　總電路如圖3-

68、8所示</p><p><b>　　圖3-8</b></p><p><b>　?。?）復(fù)位電路</b></p><p>　　給單片機(jī)加電時(shí)，需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行一次復(fù)位操作，復(fù)位操作將單片機(jī)的工作環(huán)境置成初始狀態(tài)，并從程序的開(kāi)始進(jìn)行運(yùn)行。</p><p>　　根據(jù)單片機(jī)的管腳定義，上電復(fù)位是通過(guò)給單片

69、機(jī)的RESET腳發(fā)一個(gè)瞬時(shí)高電平來(lái)完成。上電的瞬間，按下按鍵，電流有一個(gè)突發(fā)的向上的尖峰脈沖，因此電流能通過(guò)電容到達(dá)單片機(jī)的復(fù)位端口，RESET對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。尖峰過(guò)后，電流平穩(wěn)，電容C1阻止電流的通過(guò)，這樣可以防止對(duì)單片機(jī)反復(fù)進(jìn)行復(fù)位，電阻R10是用于給C4放電的，并將管腳拉低，防止RESET端口上持續(xù)高電平。</p><p><b>　　如圖3-9所示</b></p>&

70、lt;p><b>　　圖3-9</b></p><p><b>　?。?）振蕩電路</b></p><p>　　圖中的振蕩電路與單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘振蕩器一起組成完整的時(shí)鐘頻率發(fā)生電路。XTAL1為單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的輸入端，XTAL2為單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器的輸出端，XTAL為晶振，起到選擇振蕩頻率的作用。</p><p&

71、gt;　　選用的時(shí)鐘頻率為11.092MHz。C5，C6為振蕩補(bǔ)償電容，起到放寬起振頻率，讓時(shí)鐘容易起振的作用[20]。</p><p><b>　　如圖3-10所示</b></p><p><b>　　圖3-10</b></p><p>　　3.5 數(shù)碼管顯示電路</p><p><b>

72、;　?。?）動(dòng)態(tài)顯示</b></p><p>　　動(dòng)態(tài)顯示要CPU時(shí)刻對(duì)顯示器件進(jìn)行數(shù)據(jù)刷新，顯示數(shù)據(jù)有閃爍感，占用CPU時(shí)間多。</p><p>　　動(dòng)態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最廣泛的一種顯示方式，其接口電路是把所有LED數(shù)碼管的8個(gè)筆畫(huà)段a-g、dp的同名端連在一起，而每一個(gè)數(shù)碼管的公共端COM各自獨(dú)立地受I/O控制，CPU向字段輸出口送字型碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的

73、字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，可以自行決定顯示哪一位。</p><p>　　動(dòng)態(tài)掃描就是指采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流點(diǎn)亮，在輪流點(diǎn)亮的掃描過(guò)程中，各位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象以及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。&

74、lt;/p><p><b>　?。?）共陽(yáng)和共陰</b></p><p>　　數(shù)碼管分為共陰和共陽(yáng)兩種，八個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極都連接在一起為共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，八個(gè)發(fā)光二極管的陰極都連接在一起的為共陰極LED數(shù)碼管[21]。</p><p>　　對(duì)于共陰極LED數(shù)碼管，當(dāng)公共陰極接地，（為零電平），而陽(yáng)極各段為高電平時(shí)，點(diǎn)亮數(shù)碼管。</p>

75、;<p>　　對(duì)于共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，當(dāng)公共陽(yáng)極接高電平，陰極各段為零電平時(shí)，點(diǎn)亮數(shù)碼管。</p><p><b>　?。?）實(shí)際電路</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中使用的是模擬譯碼，即用三極管的導(dǎo)通與截止來(lái)實(shí)現(xiàn)譯碼，所有發(fā)光二極管為共陽(yáng)接法，P3口作為數(shù)碼管的選通線，當(dāng)給P3口相應(yīng)位置低電平時(shí)，連接著P3口相應(yīng)位的三極管導(dǎo)通，即相應(yīng)的數(shù)碼管選通。

76、P1口作為數(shù)碼管的數(shù)據(jù)線，從P1口輸出相應(yīng)的字型碼即可顯示數(shù)字。</p><p>　　本系統(tǒng)中P1口作為字型碼輸出口，P1.0-P1.6分別與各數(shù)碼管的筆畫(huà)段a-g連接，電阻R15-R21為P0口得輸出上拉電阻，阻值定為10KΩ，作用是使數(shù)碼管的默認(rèn)狀態(tài)為不點(diǎn)亮。</p><p>　　電阻R22-28起限流作用，對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行保護(hù)。如果沒(méi)有加這個(gè)電阻，數(shù)碼管有可能因電流較大而被燒壞。<

77、/p><p>　　顯示的小數(shù)點(diǎn)的位置是固定的，因此讓顯示個(gè)位數(shù)的數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)一直亮著，其他的數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)均滅掉。</p><p><b>　　圖3-11</b></p><p>　　3.6 串口驅(qū)動(dòng)電路</p><p>　　單片機(jī)支持串口通信，它提供的是CMOS電平的串口數(shù)據(jù)，但PC機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)其COM口出來(lái)的信號(hào)是

78、RS-232協(xié)議的串口數(shù)據(jù)電平，同時(shí)由于串口數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，因此需要在兩者之間加轉(zhuǎn)換芯片[22]。電路圖如圖3-12所示</p><p><b>　　圖3-12</b></p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 總流程圖</b></p

79、><p><b>　　圖4-1</b></p><p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　?。?）定時(shí)器</b></p><p>　　同時(shí)啟動(dòng)頻率計(jì)數(shù)器和定時(shí)器，頻率計(jì)數(shù)器把V/F轉(zhuǎn)換器輸出的頻率信號(hào)作為計(jì)數(shù)脈沖，進(jìn)行定時(shí)計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí)結(jié)束時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生的輸出信

80、號(hào)使頻率計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，這樣計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值與V/F轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖頻率信號(hào)之間的關(guān)系為：</p><p>　　f=D/T （4-1）</p><p>　　上式中，D是計(jì)數(shù)的值，T是計(jì)數(shù)時(shí)間，是已知的?？梢?jiàn)只要知道了D值，再除以計(jì)數(shù)的時(shí)間T，就可求出V/F轉(zhuǎn)換器的輸出頻率，從而知道輸入電壓V，這樣就實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換，定時(shí)器/

81、計(jì)數(shù)器可用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，也可使用外部擴(kuò)展的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用單片機(jī)把計(jì)數(shù)值取入內(nèi)存即可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[24]。</p><p>　?。?） 頻率與dB的換算</p><p>　　電路中的基準(zhǔn)電壓Vo=5uV相當(dāng)于0dB，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行換算與校準(zhǔn)即可得到相應(yīng)的dB數(shù)，計(jì)算公式為：</p><p>　　Lp=20lg（V/Vo）

82、 （4-2）</p><p>　　4.2 各子模塊說(shuō)明</p><p>　　4.2.1 上位機(jī)模塊</p><p>　　上位機(jī)程序主要完成與下位機(jī)的串口通信，顯示并存儲(chǔ)下位機(jī)采集到得頻率數(shù)據(jù)，并將下位機(jī)送來(lái)的頻率數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算。上位機(jī)需要時(shí)刻監(jiān)控下位機(jī)的工作狀態(tài)，若下位機(jī)運(yùn)行不正?；钔ㄐ啪€路發(fā)生故障，應(yīng)能及時(shí)進(jìn)行告警提示。</p>

83、<p>　　在本系統(tǒng)中，下位機(jī)每隔2s想上位機(jī)發(fā)送一次采集到的頻率數(shù)據(jù)，若下位機(jī)正常，上位機(jī)應(yīng)該在3s內(nèi)收到下位機(jī)傳送來(lái)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)方法是設(shè)置一個(gè)3s的定時(shí)器，若3s時(shí)間內(nèi)收到一組數(shù)據(jù)，則重置定時(shí)器，若定時(shí)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)還未收到下位機(jī)傳送來(lái)的新數(shù)據(jù)，則發(fā)告警信息[25]。流程圖如圖4-3所示：</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p>

84、　　4.2.2 下位機(jī)模塊</p><p>　　下位機(jī)主要完成從LM331上采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)在數(shù)碼管上顯示，同時(shí)將采集的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。因此，下位機(jī)部分分為初始化模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)通信模塊，數(shù)碼管顯示模塊四部分。</p><p>　　（1）初始化模塊 </p><p>　　主要完成的工作有單片機(jī)I/O管腳的定義，如之前的單元電路圖所示，P1.

85、1-P1.7作為普通的I/O來(lái)使用，主要用來(lái)控制LED數(shù)碼管的7個(gè)管腳，P3.0與P3.1定義串口通信，P3.2-P3.5作為普通的I/O口，用來(lái)選通四個(gè)數(shù)碼管，分別控制數(shù)碼管代表的十位，個(gè)位，兩個(gè)小數(shù)位，P3.7用來(lái)讀取傳感器的數(shù)據(jù)。</p><p>　　設(shè)置內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)器T0和T1，T0定時(shí)時(shí)間為50ms，主要用來(lái)進(jìn)行LED數(shù)碼管顯示，T1定時(shí)時(shí)間為3s，主要用來(lái)讀取頻率的數(shù)據(jù)，想上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)和接收上位機(jī)

86、的指令。</p><p>　　串口通信的初始化，主要設(shè)置串口允許發(fā)送和接收，設(shè)置波特率寄存器低位字節(jié)和高位字節(jié)和設(shè)置數(shù)據(jù)的傳送格式[25]。</p><p>　?。?）頻率數(shù)據(jù)采集模塊</p><p>　　采取每3s讀取一次頻率值，因此采用定時(shí)中斷的方式，中斷通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T1產(chǎn)生，每2s定時(shí)中斷一次，執(zhí)行一次讀頻率數(shù)據(jù)的中斷服務(wù)程序，</p>

87、<p><b>　?。?）數(shù)據(jù)通信模塊</b></p><p>　　主要完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，串口數(shù)據(jù)的發(fā)送主要是完成每隔3s向上位機(jī)傳送一次采集到的頻率數(shù)據(jù)，采用和數(shù)據(jù)采集模塊同一個(gè)定時(shí)器T1</p><p>　　串口發(fā)送流程圖如圖4-4所示：</p><p><b>　　圖4-4</b></p>

88、<p>　　串口接收流程圖如圖圖4-5所示</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p><b>　?。?）數(shù)碼顯示模塊</b></p><p>　　從硬件電路可得，P1.1-P1.7主要用來(lái)控制數(shù)碼管的7個(gè)管腳，輸出字型碼，P3.2-P3.5用來(lái)選通四個(gè)數(shù)碼管，用來(lái)選通四個(gè)數(shù)碼管，分別控制數(shù)

89、碼管代表的十位，個(gè)位，兩個(gè)小數(shù)位。</p><p>　　數(shù)碼管顯示程序采用中斷的方式，中斷時(shí)通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器T0產(chǎn)生的。中斷服務(wù)程序的流程圖如圖4-6所示</p><p><b>　　5 結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，基本實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測(cè)量噪聲的功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，直接將麥克風(fēng)收集到的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和轉(zhuǎn)換變

90、成頻率信號(hào)之后輸入單片機(jī)進(jìn)行處理，處理得結(jié)果直接顯示到數(shù)碼管上面。實(shí)用性較強(qiáng)，操作比較簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)的不足之處就是沒(méi)有那么多復(fù)雜的功能，有可能線路部分的設(shè)計(jì)不夠合理，可能會(huì)引起數(shù)據(jù)的變化。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我把大學(xué)四年學(xué)的基本課程都復(fù)習(xí)了一遍，比如說(shuō)單片機(jī)，模擬電子電路等。使我在單片機(jī)的工作原理，各部件功能，各模塊之間的聯(lián)系都加深了一遍。讓我在以后的應(yīng)用過(guò)程中更加熟練。通過(guò)對(duì)模電的復(fù)習(xí)，我對(duì)三

91、極管的放大原理和控制原理，場(chǎng)效應(yīng)管的放大原理，以及系統(tǒng)中用到的芯片工作原理都有了很深的理解。為以后成為技術(shù)性人才打下了基礎(chǔ)。在這段設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，袁老師給我了很大的幫助，從剛開(kāi)始的選題，到中間的開(kāi)題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述，外文翻譯，還有最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，他都盡心盡責(zé)，每?jī)蓚€(gè)禮拜開(kāi)一次會(huì)，全權(quán)監(jiān)督我們幾個(gè)人的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展工作，防止我們偷懶，實(shí)時(shí)監(jiān)督我們，這也是我們能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大的因素了。</p><p>　　本系統(tǒng)雖

92、然簡(jiǎn)單，但是由于功能不全面，只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的功能，相信通過(guò)以后更深入的學(xué)習(xí)，能夠加強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 潘仲麟,翟國(guó)慶.噪聲控制技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2006：27</p><p>　　[2] 求是科技.單片機(jī)通信技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出

93、版社,2005:前言 </p><p>　　[3] 周新祥.噪聲控制技術(shù)及其新進(jìn)展[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2007:42</p><p>　　[4] 林土勝.單片機(jī)技術(shù)及工程實(shí)踐[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010：35</p><p>　　[5] 王君.單片機(jī)原理及控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010：24</p><p>

94、;　　[6] 先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社,2003:161</p><p>　　[7] 陳圣林,侯成晶.圖解傳感器技術(shù)及應(yīng)用電路[M].北京：中國(guó)電力出版社,2009:2</p><p>　　[8] 謝宜仁.單片機(jī)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：人民郵電出版社,2003:329</p><p>　　[9] 楊和平,楊芳,謝飛. 單片機(jī)原理與

95、應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008:209</p><p>　　[10] 張克明.MCS-51單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京：科學(xué)出版社,2010 ：200</p><p>　　[11] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].北京：高等教育出版社.2004:315</p><p>　　[12] 宋彩利,孫友倉(cāng),吳宏崎. 單片機(jī)原理與C51編程[M].西安：西安交通

96、大學(xué)出版社,2008：184</p><p>　　[13] 唐穎.單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社,2008：56</p><p>　　[14] 柳淳,徐瑋.單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用技能與技巧[M].北京：中國(guó)電力出版社,2008：127</p><p>　　[15] 豈興明,唐杰,趙沛,矯津毅,常春藤.51單片機(jī)編程基礎(chǔ)與開(kāi)發(fā)實(shí)例詳解[M].北京

97、：人民郵電出版社,2008：119</p><p>　　[16] 江志紅.51單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)案例精選[M].北京：清華大學(xué)出版社,2008：64</p><p>　　[17] 楊欣,王玉鳳,劉湘黔,張延強(qiáng). 51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例詳解[M].北京：清華大學(xué)出版社,2010：81</p><p>　　[18] 陳守林.電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)與制作[M].北京：科學(xué)出版社,2

98、005：90</p><p>　　[19] 趙淑苑,王憲偉.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2006：前言</p><p>　　[20] 中山升. 日常電子小制作[M].北京：科學(xué)出版社,2005：146</p><p>　　[21] 那彥.畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2008：251</p><p>

99、;　　[22] 潘曉寧,朱耀東. 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程[M].北京：清華大學(xué)出版社,2009：159 </p><p>　　[23] 王秋爽,曾昭龍. 單片機(jī)開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)與經(jīng)典設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008：123</p><p>　　[24] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社.2009：287</p><p>　　[25] 李明.

100、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程[M].北京：上海交通大學(xué)出版社.2008：157</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄圖1 電路圖1</b></p><p><b>　　附錄圖2 電路圖2</b></p><p><b>　　附錄3 部分代碼

101、</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define ulong unsigned long</p><

102、p>　　code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,//段碼0x80,0x90,0xff};</p><p>　　void display(ulong cp);</p><p>　　code wei[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位碼</p><

103、;p>　　ulong tmp,ff;</p><p>　　uint count;</p><p>　　bit start;</p><p>　　ulong count_f(ulong f);</p><p>　　/*****************************************************</p>

104、;<p>　　函數(shù)名：Init（）</p><p><b>　　參數(shù)：無(wú)</b></p><p><b>　　返回值：無(wú)</b></p><p>　　功能：初始化定時(shí)/計(jì)數(shù)器0為計(jì)數(shù)模式1，定時(shí)/計(jì)數(shù)器1為定時(shí)器模式1。定時(shí)時(shí)間為50ms，開(kāi)啟定時(shí)器中斷1，并啟動(dòng)定時(shí)器1，開(kāi)啟總中斷。</p>

105、<p>　　*****************************************************/</p><p>　　void Init(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x15;//T0 計(jì)數(shù) T1定時(shí)</p><p>　　EA=1；/

106、/開(kāi)總中斷</p><p><b>　　TH0=0；//</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p>　　TR0=1;//開(kāi)計(jì)數(shù)器T0</p><p>　　TH1=0x4c;//50ms</p><p><b>　　TL1=0x00;&

107、lt;/b></p><p>　　ET1=1;//T1中斷允許</p><p>　　TR1=1;//開(kāi)定時(shí)器T1</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*****************************************************</p><p

108、>　　函數(shù)名:delay(unsigned char t)</p><p>　　參數(shù)：短延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度</p><p><b>　　返回值：無(wú)</b></p><p>　　功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示時(shí)的短延時(shí)</p><p>　　***********************************************

109、******/</p><p>　　void delay(uchar t)//短延時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(;t>0;t--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p

110、><p><b>　　{</b></p><p>　　ulong db=0;</p><p><b>　　Init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p&

111、gt;<p>　　db=count_f(ff);</p><p>　　display(db);</p><p><b>　　if(start)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　start=0;</b></p>

112、<p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　tmp=TH0;</b></p><p><b>　　tmp<<=8;</b></p><p><b>　　tmp+=TL0;</b></p><p>　　

113、ff=tmp*20/count;</p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　TH0=0;</b></p><p><b>　　TL0=0;</b></p><p><b>　　TH1=0x00;</b></p&

114、gt;<p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b>&l

115、t;/p><p>　　/*****************************************************</p><p>　　函數(shù)名：display(unsigned long cp)</p><p>　　參數(shù)：unsigned long cp</p><p><b>　　返回值：無(wú)</b><

116、/p><p>　　功能：將參數(shù)cp顯示在數(shù)碼管上，并顯示單位”db”</p><p>　　*****************************************************/</p><p>　　void display(ulong cp)</p><p><b>　　{</b></p>

117、<p>　　static uchar num=0;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　switch(num)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　case 0:P0=0x83; break;</p><p

118、>　　case 1:P0=0xa1; break;</p><p>　　case 2:P0=0xff; break;</p><p>　　case 3:P0=tab[cp%10]; break;</p><p>　　case 4:P0=(tab[cp/10%10]&0x7f);break;</p><p>　　case 5:P0

119、=tab[cp/100];break;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　P2=wei[num];</p><p><b>　　num++;</b></p><p><b>　　num%=7;</b></p><p>　　del