LED室内噪声测试仪设计报告

1、LED噪声测试仪设计报告目录目录2摘要3一、选题背景及方案设计41.选题背景42.方案设计41)信号采集42)信号处理43)信号输出4二、电路原理4三、工作原理51.信号采集51)驻极体话筒的结构与工作原理62.输入信号处理8方案18方案293.输出信号处理10四、电路的制作与实验测试12五、元器件选择14六、课程设计的收获体会14参考文献15LED室内噪声测试仪作者：朱葛龙09010110侯有越09010121指导教师：摘要：噪声即噪音。是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。 噪声是一种主观评价标准，即一切影响他人的声音均为噪声，无论是音乐或者机械声等等。 从环境保护的角度看，凡

2、是影响人们正常学习，工作和休息的声音凡是人们在某些场合“不需要的声音”，都统称为噪声。如机器的轰鸣声，各种交通工具的马达声、鸣笛声，人的嘈杂声及各种突发的声响等，均称为噪声。 从物理角度看，噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。 噪声污染属于感觉公害，它与人们的主观意愿有关，与人们的生活状态有关，因而它具有与其他公害不同的特点。噪声超过一定数值后会对人的身体造成很大的伤害，为了对噪声有一个比较直观的显示，本小组决定设计一种噪声指示装置，通过LED显示的方式直观的显示噪声的可是范围关键词：噪声 mic 运算放大器 9013 LM3914 LED一、 选题背景及方案设计1. 选题背景噪声即噪音，是

3、一类引起人烦躁，或音量过强引而危害人体健康的声音，噪声通常是指那些难听的 ，令人厌烦的声音，噪声的波形是杂乱无章的。从环境报混的角度看，凡是影响人们正常学习工作和休息的声音，凡是人们在某些场合“不需要”的嘈杂的声音及各种突发的声响等，均称为噪声。噪声污染属于柑橘危害，他与人们的主观意愿有关，与人们的生活状态有关，因而它具有与其他公危害不同的特点。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树立街头。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，无法作为民用推广普及。所以本小组决定设计制

4、作一种能够直观显示噪声指数的装置，本设计的主要任务是完成基于单片机的环境测试仪的设计系统，他的主要设计是以单片机为核心，采用VF转换技术的噪声测试仪，实现环境噪声的实时测试量通过柱状LED显示。2. 方案设计根据内容要求本设计分3个部分：1) 信号采集 这部分内容由一个mic实现，通过连接一个mic进行收集空间的声音信号。2) 信号处理 方案1主要通过LM358运放器实现信号的放大 方案2通过3极管放大3) 信号输出 运用LM3914实现数字信号输出二、 电路原理总设计流程图2.1电路原理图1图2.2电路原理图2三、 工作原理1. 信号采集极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点

5、，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。属于最常用的电容话筒。由于输入和输出阻抗很高，所以要在这种话筒外壳内设置一个场效应管作为阻抗转换器，为此柱极电容式话筒在工作时需要直流工作电压图3.1.1柱极电容话筒1) 驻极体话筒的结构与工作原理 驻极体话筒的工作原理可以用图3.1.2来表示。    图3.1.2话筒的基本结构由一片单面涂有金属的驻极体薄膜与一个上面有若干小孔的金属电极（背称为背电极）构成。驻极体面与背电极相对，中间有一个极小的空气隙，形成 一个以空气隙和驻极体作绝缘介质，以背电极和驻极体上的金属层作为两个电极构成一个平板电容器。电容的两极之间有输出电极。由于

6、驻极体薄膜上分布有自由电 荷。 当声波引起驻极体薄膜振动而产生位移时；改变了电容两极版之间的距离，从而引起电容的容量发生变化，由于驻极体上的电荷数始终保持恒定，根据公式：Q =CU 所以当C变化时必然引起电容器两端电压U的变化，从而输出电信号，实现声电的变换。实际上驻极体话筒的内部结构如图图3.1.3。    图3.1.3由于实际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。因此，它不能直接与放大电路相连接，必须连接阻抗变换器。通常用一个专用的场效应管和一个二极管复合组成阻抗变换器。内部电气原理如图3.1.4    图3.1.

7、4电容器的两个电极接在栅源极之间，电容两端电压既为栅源极偏置电压Ucs，Ucs变化时，引起场效应管的源漏极之间Idc的电流变化，实现了阻抗变换。一般话筒经变换后输出电阻小于2千欧。图3.1.5mic连接方法2. 输入信号处理方案1LM358是由两个独立的高增益运算放大器组成，可以有单电源工作也可以由双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关，应用范围包括变频放大器、DC增益部件和所有常规运算放大器。特性如下：l 内部频率补偿l 直流电压增益搞（100db）l 单位增益频带宽（1MHz）l 电源电压范围宽,单电源（330V）双电源（1.5-15+-）l 低功耗电流适用于电池供电l 低输入电流l

8、 低输入失调电压电流图3.2.1LM358内部原理由LM358进行运算放大，放大倍数为200倍，将十几到几时毫伏的电压放大到伏级单位。 图3.2.2LM358信号放大电路原理图方案2通过3极管进行信号放大图3.2.3 3极管放大电路9013 结构：NPN 集电极-发射极电压 25V 集电极-基电压 45V 射极-基极电压 5V 集电极电流0.5A 耗散功率 0.625W 结温150 特怔频率 最小 150MHZ 放大倍数：D64-91 E78-112 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300上式电路将信号放大将近20倍，由于mic产生的信号较小所以此处采用2级放大处

9、理1级放大20倍2级放大40倍总体为80倍放大，经测试符合实验要求。对比上述两种方案：方案1在两极放大后产生干扰波形影响正常需求，并且所需要的芯片LM358容易烧毁。方案2所需元器件较少且多为电容电阻，容易监测，并且不易烧毁，放大信号较为理想。最终选择方案2进行设计。3. 输出信号处理LM3914是10位发光二极管驱动器，他可以吧输入模拟量转化为数字量输出驱动10位发光二极管俩进行点显示或柱显示4脚和6脚之间连接有10个精密的分压电阻，7脚和8脚之间是一个参考电压源，9脚为点柱选择，5脚为信号输入端。将放大处理后的信号经过分压处理连接到LM3914，LM3914为LED驱动器可以根据输入信号的

10、强度柱状或点状点亮LED。图3.3.1LM3914内部原理图图3.3.2LM3914连接电路 1，10-18引脚连接了LED，用以驱动LED灯。2脚接地为芯片提供工作电源。3脚接正电源为芯片提供工作电源。4脚接地将LED最低亮度设置为>0.5脚连接驱动信号。6脚设置最高亮度7脚为ref输出比较信号8脚为调节LED亮度区间9脚连接高电势使LED柱状显示四、 电路的制作与实验测试图4.1实物实际测试结果显示输入信号为4mv时电路正常工作图4.2经过测试声音信号可在4-50mv之间显示，当超过时最上端红灯常亮电路处于保护状态，并且设置有滑动变阻器可根据具体数值进行调节，是显示更加灵敏。五、 元器件选择名称数量Mic1LM3582LM39142电阻包1极性电容包1LED20电路板1901310非极性电容包1六、 课程设计的收获体会此次可设主要完全发挥了个人的主观意愿，自己选择课题自己设计方案，在实际方案设计总我们遇到了各种困难，这主要体现在电路的设计上，以及芯片的功能原理，但是我们通过查阅资料以及及时的和老师探讨最终敲定了方案及电路，在实际制作中也同样遇到了问题，在一次次的反复调试之后最终拿出了完善的设计产品。通过这次