毕业论文-基于单片机的分贝计设计与实现

大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目论文题目：基于单片机的分贝计设计与实现系所：电子工程系专业：电子信息工程（嵌入式系统工程方向）学生姓名：学生学号：指导教师：导师职称：教授完成日期：2014年4月28日大连东软信息学院Dalian大连东软信息学院毕业设计（论文）摘要IV基于单片机的分贝计设计与实现摘要随着社会文明的不断进步，城市化的发展已经成为了未来的发展趋势，可是随之而来的各种污染和环境破坏已经成为社会发展的当务之急，噪声污染是众多污染中，较为常见，且影响较大的一种污染。噪声对人体健康有着严重的危害，因此减少噪声危害已成为当前一项重要的任务。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。由于噪声是一种无法看见的物质，所以对于噪声的检测必须通过有效的设备来进行。环境噪声监测仪就是一款检测环境噪声的设备，通过检测单片机、辅助电路、显示电路和噪声传感器共同组建成为一个噪声监测仪。本文详细介绍了噪声监测系统的测量原理和系统的实现和组成，主要包括：噪声信号的转换、放大、V/F转换、数据采集和显示系统的设计。外界噪声信号通过传声器转换成音频信号，电信号经过放大和V/F变换输入到单片机进行处理，并转换成相应的噪声分贝值，通过LED显示，从而实现噪声的实时监测。该系统具有实现简单，精确度高，可用于实际进行噪声的实时监测等特点。关键词：运算放大器，V/F转换器，单片机，噪声监测大连东软信息学院毕业设计（论文）AbstractDesignandImplementationofDecibelMeterBasedonMCUAbstractThenoisedoesthehealthofpeoplealotofharm,socuttingdownthedangerofthenoisehasbecomeatermofimportanttasknow.Measuringnoiseofenvironmenthasplayedanimportantroleinimprovingthelivingqualityandstrengtheningtheenvironmentsafeguard.Inthepaper,themeasurementprincipleandthesystemconstitutionareintroducedindetail,including:thenoisesignalconvertingsystem,signalmagnifyingsystem,V/Fconvertingsystem,datacollectionandindicationsystem.Thispaperintroducesthewaystoconvertthereal-timemonitoringofthenoiseintoacousticfrequencyelectricalsignalbyusingmicrophone,operationalamplifierandV/Fconverter,whichwillactasSingleChipMicoyo’sinputsignal.ThentheSCMwillchangeitintoanoiseDBvalue,whichwillbedisplayedonLED.Thissystemissimpleandhashighprecision,soitisalwaysusedinmonitoringtheurbannoisereal-time.Keywords:OperationalAmplifier,V/FConverter,MCU,NoiseMonitoring大连东软信息学院毕业设计（论文）目录目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题研究背景与意义 11.2课题研究内容与方法 11.3课题研究现状 1第2章关键技术介绍 32.1单片机 32.2LED数码管 32.3高灵敏度电容式驻极体传声器 4第3章系统需求分析 63.1系统设计目标 63.2系统功能需求 63.2.1单片机最小系统功能需求 63.2.2数码管显示需求 73.2.3噪声传感器功能需求 73.3非功能性需求 73.4系统任务的可行性分析 73.4.1技术可行性 73.4.2系统安全性分析 7第4章系统设计 94.1设计指导思想和原则 94.2体系结构设计 94.3信号放大电路设计 104.4电压-频率转换电路的设计 114.4.1电压-频率转换芯片LM331 124.4.2电压-频率变换电路 134.5软件设计 144.5.1控制流程设计 144.5.2主函数模块介绍 154.5.3延迟函数模块介绍 164.5.4显示函数模块介绍 164.5.5中断模块介绍 16第5章系统实现 175.1系统调试 175.2程序实现 17第6章系统测试 216.1故障及原因分析 216.2测试结果分析 22第7章结论 23参考文献 24致谢 25大连东软信息学院毕业设计（论文）-第1章绪论1.1课题研究背景与意义噪声的影响对人体有着潜移默化的影响，长期暴露于噪声环境下，不仅会对听力产生损害，还会导致失眠，神经衰弱，心情烦躁等不良后果，高于120分贝的噪声可以使人耳聋。除此之外噪声还可以提高人体内皮质醇的分泌，可以导致高血压、心脏病和胃溃疡等疾病。现代化城市无法避免噪声的产生，大型机械，交通工具，建筑工地，高密度人口的谈话和娱乐活动，大型音响的广泛使用等。噪音，是让听到它的人和自然界带来烦恼的、不受欢迎的声音。影响人们工作学习休息的声音都称为噪声。对噪声的感受因各人的感觉、习惯等而不同。事实上，噪声对动物和植物也有着不利影响。越来越多的研究显示，鸟类和其他动物会根据人类的噪声，如交通的喧闹声或机械的声音改变自己的习性。由于许多动物还会给植物授粉、以植物为食或传播种子，因此人类的噪声也会对植物产生间接影响。和谐的音符能激发耳内神经元的规律运动，相反，不和谐的噪音则让神经元的活动趋于紊乱。人的耳膜跟随声波振动，并带动内耳里一个螺旋形的基底膜一起振动。基底膜受振动的位置与声波的频率高低一致——高频的声波能让基底膜更尖端的部位振动。然后，振动频率的信息通过神经元传递到大脑中。人类据此分辨噪音和乐音。1.2课题研究内容与方法本文按噪声监测系统构造的不同部分分别进行了介绍。首先在绪论中简要地介绍研究噪声监测的意义以及有关于噪声的一些基础知识。论文主要内容包括噪声监测系统的总体设计，包括硬件和软件设计两部分：硬件设计中主要介绍了传声器、功率放大器、交直流转换电路、V/F转换电路以及数据的采集，处理和显示部分的设计。在噪声监测的系统软件设计中，主要介绍单片机编程以及主程序设计，数据的采集、处理、显示等功能。在系统调试与结果分析中，说明了硬件调试、软件调试及软硬联调的过程，并介绍了调试过程中出现的问题和解决的办法。1.3课题研究现状在环境保护中，噪声污染的治理和调查一直是一个重点。噪声对人体的伤害由频率和声音大小决定。人类对声音的感知范围为20至200000Hz，超过此范围为超声波，低于此频率为次声波。超声波和次声波都是人类无法听到的，自然环境下的超声波和次声波对人体伤害很低，分贝也不高，因此不属于噪声范围。人体会对某些特定声音如指甲刮黑板的声音产生不良反应，但特定的声音频率还在研究当中，具体过程也无从得知。因此，本系统决定通过声音大小来判定噪声。目前国内外常用的噪声测量仪器称为声级器。日本理音(RION)公司生产的NL-20声级计，符合当前IEC标准，而且也能满足新的IEC61672-1标准的技术要求，NL-20声级计能用来对等效连续声级、百分率声级和最大声级同时测量，100dB大动态范围便于对于如工作环境污染一类场合进行长期测量不需要量程切换。这种仪器，适用于环境监测、建筑、工业机械及室内噪音测量。噪声检测和报警可有效防止污染。在实际生活中很多人对噪声污染的危害了解不足，造成了很多不必要的损害，所以本系统的设计是很有必要的。它可以为人们的生活环境提供便捷快速的检测，保护人们的健康。本系统的设计使用方便，可靠性高，易于携带，显示直观。相对于其他产品，本系统采用51单片机技术，稳定性较强，反应速度快被广泛应用于，学校，公共场合等公共场合，并且其应用前景也非常广泛。大连东软信息学院毕业设计（论文）第2章关键技术介绍2.1单片机AT89S51是一种带8K字节闪烁可编程可檫除的只读存储器（FPEROM-FlashProgramableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件应用ATMEL高密度且非易失存储器的制造技术制造，与工业标准上的MCS-51指令集与输出管脚相兼容。STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别为放大器的输入端和输出端。时钟的产生方式可以由内部产生或外部产生。内部方式的时钟电路在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器会产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值大小的作用是对频率起微调。AT89S51单片机包含中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）、数据存储器RAM（RandomAccessMemory）、程序存储器ROM（ReadOnlyMemory）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线。中央处理器CPU（CentralProcessingUnit）：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，可完成运算和控制输入输出功能等操作。数据存储器RAM（RandomAccessMemory）：AT89S51内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。中断系统：AT89S51具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。2.2LED数码管7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管发光二极管（LED是一种由磷化镓（GaP）等半导体材料制成的，能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一一电流通过时，它就会发光。7段数码管每段的驱动电流和其他单个LED发光二极管一样，一般为5～10mA；正向电压随发光材料不同表现为1.8~2.5V不等。7段数码管的显示方法可分为静态显示与动态显示，下面分别介绍。所谓静态显示，就是当显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地寻能可截止。这种显示方法为每一们都需要有一个8位输出口控制。对于51单片机，可以在并行口上扩展多片锁存74LS573作为静态显示器接口。静态显示器之优点就是显示稳定，在发光二极管导通电注一定情况下显示器的亮度高，控制系统于运行过程中，只是在需要更新显示的内容时，CPU才会执行一次显示更新子程序，这样就大大节省了CPU的时间，提高了CPU工作的效率；但缺点是位数较多的时候，所需要的I/O口太多，硬件开销也太大，因此通常采用另外一种显示方式——动态显示。所谓的动态显示是一位接一位地依次点亮每一位显示器（扫描），显示器的每一位一定时间间隔后再点亮。虽然同一时刻在工作的显示其只有一位（点亮），但人眼视觉暂留效应的影响加上发光二极管关闭时的余辉效应，在肉眼看来是同时工作的，即所谓的伪同步。显示器的亮度与导通电流的大小有关，也和通电时间和时间间隔的比例有关。调整电流大小和时间长短，即可实现亮度较高而且比较稳定的显示。如果显示器的位数并不大于8位，那么控制显示器公共极电位就只需一个8位I/O口（称为扫描口或字位口），则控制每一位LED显示器所显示的字形也只需要一个8位口（称为数据口或字形口）。2.3高灵敏度电容式驻极体传声器驻极体传声器结构的主体包括两块金属材质的极板，其中一块的其表面涂有驻极体薄膜（多数由聚全氟乙丙烯制成）并被接地，另外一块极板则接在一个场效应晶体管的栅极上，源极与栅极之间接一个二极管。假设驻极体膜片带有电荷，设这些电荷的电量为Q，设两块极板间的电容为C，则源极与栅极间的电压就是U=Q/C，空气中的振动传到传声器上，振动使两块极板间的距离随之变化，而电容C的值也随之改变，但电量Q如果没有变化，就会造成电压的变化，电压变化的大小，与外界声音大小成正比，即电压变化的频率可反映外界声音的大小，驻极体传声器地工作原理就是这样。由于这种传声器的结构中是电容式，信号产生的内阻很大，为了将信号放大，其输出端也必须使用场效应晶体管。第3章系统需求分析3.1系统设计目标单片机也可称为嵌入式微控制器，原因是在于它可以嵌入到任何微型或者小型仪器或设备中。单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中，这一点是其他机器和网络不能做到的。单片微型计算机具有体积小、重量轻、价格低和可靠性好等许多优点。经常用在家用电器、智能仪器仪表中。在工业控制领域可以很方便地实现多级和分布式控制。数码管数码管是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的显示屏。由于其具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等优点。自问世以来LED得到了广泛的应用。数码管模块在国际上已经规范化。根据需求调研结果确定本系统主要包括以下功能模块，如图3.1所示。图3.1系统结构图3.2系统功能需求3.2.1单片机最小系统功能需求单片机最小系统主要的功能是硬件电路运行的基础，主要包括单片机、复位电路和时钟电路。时钟电路。单片机的功能是存储数据和程序，负责运行单片机程序。软件代码主要存储在单片机中，通过单片机中的软件代码运行后，通过各个管脚的控制外围辅助电路的运行以实现系统的功能。复位电路是保证系统安全运行的基础，由于单片机的运行环境无法确定，无法保证单片机在长时间的运行过程中能够一直保证系统的稳定性，复位电路就是在单片机无法正常运行后，软复位无法进行复位的情况下，能够保证系统能够重新启动。时钟电路主要是需要为系统提供时钟信号。3.2.2数码管显示需求数码管显示电路负责电路的显示。单片机系统的实现，是一种测试方案。将设计者想要得到的信息或者资料通过一定的手段显示出来，数码管就是显示电路就是将测试的信息提供给使用者。数码管电路的是一种人机界面交互的电路，是将系统测试的噪音分贝数显示出来。由于本设计要求实现实时显示噪声分贝值，需要用到六位数码管，静态显示无法实现其功能，而动态显示节省硬件资源，成本较低，且易于实现，电路也较简单，所以本设计采用动态显示，用单片机的P0口向锁存器传送段选数据和位选数据，利用P^6控制段选数据锁存器，P^7控制位选数据锁存器。以实现六个7段数码管显示器实时显示环境噪声分贝值。当声音在可接受范围数码管会显示L如：L001，当成为噪音时会显示H如H156。3.2.3噪声传感器功能需求噪音传感器是系统功能实现最基本的数据来源，噪音传感器通过软件控制后，可以经噪音的分贝值的模拟信号发送到模数转换芯片中，再通过单片机的将数字量信息提供给数码管进行显示。噪声传感器的意义非常重要，其实系统功能实现的基础。3.3非功能性需求本系统设计使用方便，可靠性高，易于携带，显示直观。它体积小，外形简单可用于医院、学校等需要安静环境的公共场所。可以用在较寒冷或叫炎热的环境并且也能等到准确的数据。3.4系统任务的可行性分析3.4.1技术可行性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。由运放MAX4466和集成功放LM386构成两级级放大电路,其输出电平反映了噪声声压的大小。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STC89C52，其P3.5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,最后经单片机内部程序的运算出最终数据通过P0口和锁存器送入5位LED数码管显示。3.4.2系统安全性分析系统采用现在市面上较为先进的51单片机进行控制，其具有性能稳定，价格低廉的特点。以其极高的稳定性赢得了广阔的市场，其对于使用者的安全有了充分的保障。系统安全性从硬件角度考虑是电路结构的合理性和问题处理能力，由于本系统结构简单且易于实现，除芯片本身的安全防护之外就是复位电路的设计，由于单片机系统在使用过程中，存在很多不稳定的因素，例如：环境的变化、程序的稳定性和设计的原因都会导致系统的瘫痪。系统本身的无法软复位的情况下，保证系统能够再次启动。从软件角度考虑是在系统结构方面进行合理设计，架构合理，模块之间界限清晰。另外一方面就是通过测试检测系统中的错误。这也是保证系统安全运行的方法之一。本系统软件设计结构合理，并且测试程序非常全面。保证了系统的安全性。

第4章系统设计4.1设计指导思想和原则对单片机的分贝计进行系统的分析与整理后，功能模块化，减少重复的软件和硬件程序，提高系统的开发、运行、维护效率。目标是能够满足目前的功能需要，并确保系统运行稳定；实现灵活的配置系统的功能，并具有良好的可扩展性，提高软硬件模块功能的复用性。研制一台智能仪器是一个复杂的过程，这一过程包括分析仪表的功能要求和拟定总体设计方案，确定硬件结构和软件算法，研制逻辑电路和编制程序，以及仪表的调试和性能的测试等等。软件的设计应遵循结构化设计原则，在总体概况设计的基础上进行具体的详细设计，功能分解，模块划分，细化软件层次，优化软件结构，以达到模块功能的独立性，执行的高效性。总之，设计的程序应该达到可读性，可理解性，可维护性，有效性，可修改性。4.2体系结构设计 本系统主要是由硬件和软件两部分组成。对于硬件电路的设计过程中，设计的系统简洁易懂，功能强大。主要包括信号放大电路设计，电压-频率转换电路的设计和电压-频率转换设计。这几部分的基本电路实现了噪声监测电路。软件部分主要是主函数、延迟函数、显示函数和中断函数组成。设计依据模块化的理念，保持可重用性和可读性的特点设计。根据硬件电路的设计，使用软件程序对硬件电路的各个程序进行控制。本系统的体系结构图如图4.1所示。电源电源开关频率转换芯片电流转换器件声音转换芯片噪声传感器频率转换芯片电流转换器件声音转换芯片噪声传感器数码管数码管显示单单片机系统数码管驱动芯片数码管驱动芯片图4.1系统体系结构4.3信号放大电路设计功率放大器在电路中的作用相当于扬声器的音量调节器，音频功率放大电路的作用主要是将信号处理器发送过来的信号功率放大，使其信号的功率达到设计要求。本系统此部分电路能够的输出大功率音频。在电路设计过程中进行对比，通过比较发现LM386集成电路使用简单，基本没有外围器件，而且它还有体积小、电源范围宽、外接元件少、电压增益可调整、频率响应好、输出功率大、总谐波失真小等优点。因此选用LM386来组成音频功率放大电路。LM386被广泛地应用在录音机和收音机音频放大、对讲机、红外线和小型马达驱动器等电路中。其中LM386的各引脚功能如图4.2所示。图4.2LM386引脚图LM386的特性有以下几点：1．静态功耗低，电流大小基本在4mA左右，可用于电池供电。2．工作电压范围宽，可以在4-12V或者5-18V之间工作。3．电路设计简单，在实现功能的前提下，外围元件少。4．电压增益可调范围大，保持在20-200倍之间。5．放大音频信号稳定，失真度低。基本放大频率是20倍，20倍的音频放大器如图4.3所示。由于传声器输出的电信号比较弱，只有毫伏级，为了使数据采集卡能很好的采集到相应数据，必须经过电压放大器进行电压放大，采用LM386芯片电压增益200倍的接法，即在1和8引脚间接10uF的电容，如图4.4所示。图4.320倍的音频放大器图4.4200倍的电压放大器4.4电压-频率转换电路的设计LM331是电压/频率变换采用集成块，LM331芯片是美国NS公司生产的。其性能非常优越，可作为精密频率电压转换器、线性频率调制解调、A/D转换器。LM331的设计改良了温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内以至于在低到4.0V电源电压下的工作环境中都有着极高的精度。LM331的动态范围宽，最高可达到100dB，其线性度也非常好，最大非线性失真低于0.01％，在工作频率低到0.1Hz时，其线性失真也很低。LM331的变换精度高，数字分辨率可达12位；并且外接电路非常简单，只需接入几个外部元件就能构成V/F或F/V等变换电路，并且转换精度能够保证。电压放大器如图4.5所示。VS8VS8GND4CMPR7R/C5CREF2COUT1FREQOUT3THR6U3LM3315VC18103R186.8KR4412KR16100KC6104R17100K+C171UFR4347FoutR1910K5V图4.5200倍的电压放大器4.4.1电压-频率转换芯片LM331LM331/331A是一种非常理想的精密电压/频率转换器，LM331/331A的精度在不同的温度下稳定性很高。温度稳定性的压/频转换模块成本要比同等级的模块高的多。LM331/331A也适用于低电压的数字系统，由于其性价比非常高，所以在微处理器控制系统中，它是低成本的模数转换器非常理想的选择。这样的转换方式和光电偶合器连接起来也是非常简单方便的。LM331/331A的主要特性主要有一下几点：1.线性度最大失真率低于0.01％2.测量频率范围宽可以达到1Hz至100kHz之间3.具有双电源和单电源供电两种选择方案4.工作电压为5V5.数字脉冲输出端电平兼容所有5V的标准逻辑电路6.温度稳定性非常高，温漂小于±50ppm/℃7.功耗低在5V工作电压下，其功耗是15mW典型值LM331内部资源非常丰富有，其内部主要包括以下几部分电路：输入比较电路、定时比较电路、R-S触发电路、复零晶体管、输出驱动管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关和输出保护点路等部分。系统的输出管是集电极开路形式，因此输出脉冲的逻辑电平，可以经由选择外接电阻和逻辑电流来改变，通过这种方式，系统可以适应TTL、DTL和CMOS等不一样的逻辑电路。另外，LM331可以使用单或双电源供电，可用电压范围为4～40V，输出电压也高至40V。IR（PIN1）是电流源输出端，在f0（PIN3）的输出是逻辑低电平的时候，电流源IR输出对电容CL充电。引脚2（PIN2）是增益调整，RS值的改变可以改变电路转换增益的大小。f0（PIN3）是频率输出端，其输出为逻辑低电平，脉冲的宽度由Rt和Ct决定。引脚4（PIN4）为电源地。引脚5（PIN5）为定时比较器正相输入端。引脚6（PIN6）为输入比较器反相输入端。引脚7（PIN7）为输入比较器正相输入端。引脚8（PIN8）为电源正端。LM331逻辑款图如图4.6所示。图4.6LM331逻辑框图4.4.2电压-频率变换电路输入端Vi＋的输入为正电压时，输入比较的输出是高电平，这使得RS触发器置位并输出高电平，输出的驱动管导通，于是输出端f0输出逻辑低电平，于此同时电源Vcc也利用电阻R2对电容C2进行充电。电容C2两端的电压达到电源电压Vcc的2/3时，定时比较器会输出一高电平，使得R－S触发器复位，输出一个低电平，输出驱动管截止，输出端f0输出逻辑高电平，于此同时，复零晶体管导通，电容C2利用复零晶体管迅速放电；电子开关使得电容C3放电给电阻R3。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使得R－S触发器置位，以上过程反复循环，就形成了自激振荡。输入电压Vi和输出脉冲频率f0成正比，电压到频率的转化由此得以实现，输入电压和输出频率的转化方程式为(2.09×R3×R2×C2)

，由此方程式可知电阻R2、R3、R4、和C2对转换结果f0有着直接的影响，因此本系统对这几个元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度的需要适当作出选择。电阻R1和电容C1构成了低通滤波器，可以在一定程度上缓解输入电压中的干扰，对提高转换精度很有作用。电压频率变换电路如图4.7所示。图4.7电压频率变换电路4.5软件设计4.5.1控制流程设计本系统的控制流程如图4.8所示。图4.8系统控制流程图4.5.2主函数模块介绍主函数是系统的开始，软件系统的入口就是主函数。主函数中定义了再后续使用的函数，其是程序的核心，主要是在运行过程中，控制各个软件模块的运行。主函数中定义了各个函数后，将调用的函数名进行定义后，就可以在主函数中进行调用。本系统的主函数主要是保证了系统能够持续的运行，检测传感器的电压值。保证系统能够正常有效的运行。4.5.3延迟函数模块介绍系统程序的运行过程中，由于各个模块之间和显示之间的时间并不能同步，就会造成数码管显示的混乱，延迟函数在运行过程中，会被主函数调用，在调用过程中，可以有效的延迟周期，起到稳定系统饿作用。通过使用循环函数将系统的函数运行4.5.4显示函数模块介绍数码管显示电路其主要功能就是显示噪声监测仪的分贝数显示功能。根据一般城市内噪声等级、测量方法和标准，显示只需四位即可满足要求，显示格式：××db。数据处理完后，显示子程序开始工作，由于LED显示为段码的显示，所以处理后的十进制数要首先取段码，然后送显示单元。本设计的显缓单元为5CH-5FH，采用两个四位LED显示，先把要显示的数据存入显缓单元，然后取段码，再把段码送到指定的位上，用R5进行位的选择。4.5.5中断模块介绍噪声监测系统在工作过程中其主要的功能是由芯片中的定时器/计数器来实现的。单片机的定时器/计数器T0由特殊功能寄存器TH0、TH1构成，定时器/计数器T1由特殊功能寄存器TH1、TL1构成。大连东软信息学院毕业设计（论文）第5章系统实现5.1系统调试系统调试是利用伟福仿真器及其自带软件来实现一个模拟仿真系统。伟福调试软件功能较强，包含了单步、断点、跟踪、检查和修改等功能。伟福仿真器的仿真头代替89C52芯片，插在硬件电路板的原来插AT89C51芯片的插座上，就可以软硬件调试了。本次设计的联调采用分块联调，再总体联调的方法。下面介绍本设计的软硬件联调的过程。首先用伟福仿真器调试显示电路部分，调入预先编制好的显示程序，检查程序和硬件是否对应上。显示电路显示的数据和编程的所要显示的数据一致，显示电路联调成功。当伟福仿真器的仿真头代替89C52芯片，插在硬件电路板的原来插89C52芯片的插座上，时钟芯片电路在软件的启动下开始工作，在伟福软件环境中，查看相对应的单元值是否正确。将传感器电路的输出端接入放大电路的输入端，当声音的音量变大时从转换电路输出的脉冲信号的频率变大，反之，频率变小。进行整体的联调，将从转换电路输出的频率信号接入单片机的T0口，看整体运行是否正确。此时LED显示出符合要求的结果。5.2程序实现首先要对单片机进行初始化设置中断、定时器等。代码如下：voidInit(void){ TMOD=0x15; //T0计数T1定时 EA=1; //开总中断 TH0=0;// TL0=0; TR0=1; // 开计数器T0 TH1=0x4c; //50ms TL1=0x00; ET1=1; //T1中断允许 TR1=1; // 开定时器T1}/********************************************************函数名：delay(unsignedchart)参数：短延时时间长度返回值：无功能：实现数码管显示时的短延时。********************************************************/voiddelay(uchart)//短延时{ for(;t>0;t--);}voidmain(){ ulongdb=0; Init(); while(1) { db=count_f(ff); display(db); if(start) { start=0; P2=0xff; tmp=TH0; tmp<<=8; tmp+=TL0; ff=tmp*20/count; count=0; TH0=0; TL0=0; TH1=0x4c;//50ms TL1=0x00; TR0=1; TR1=1; } }}/********************************************************函数名：display(unsignedlongcp)参数：unsignedlongcp返回值：无功能：将参数cp显示在数码管上，并显示单位"db"。********************************************************/voiddisplay(ulongcp){ staticucharnum=0; P2=0xff; switch(num) { case0:P0=0x83; break; case1:P0=0xa1; break; case2:P0=0xff; break; case3: P0=tab[cp%10]; break; case4: P0=(tab[cp/10%10]&0x7f);break; case5: P0=tab[cp/100];break; } P2=wei[num]; num++; num%=7; delay(100);//短延时}voidTime1()interrupt3{ if((TH0<1)&&(TL0<10)) { TH1=0x4c;//50ms TL1=0x00; count++; } else { count++; TR0=0; TR1=0; start=1; }}/********************************************************函数名：count_f(unsignedlongf)参数：unsignedlongf返回值：当前环境的噪音值，单位为"dB".功能：将频率信号转化为分贝值********************************************************/ulongcount_f(ulongf){ ulongans; if((f>=20)&&(f<=40)) { ans=1100-f*10; } elseif((f>40)&&(f<=100)) { ans=533-f/3; } elseif((f>100)&&(f<=500)) { ans=503-11*f/40; } elseif((f>500)&&(f<=1000)) { ans=380+f/50; } elseif((f>1000)&&(f<=300)) { ans=450-f/20; } elseif((f>3000)&&(f<=10000)) { ans=215+f/35; } returnans;}大连东软信息学院毕业设计（论文）第6章系统测试系统测试是系统开发最后的步骤，也是系统特别重要的环节，因为设计和开发出的系统是否成功，功能是否完善只有在这里才能显现出来。所以为了保证设计系统能够正常工作，必须对软件和硬件部分的每一个部分进行调试和分析。本章详细的介绍了系统故障及原因分析，并对系统测试结果进行了介绍和分析。6.1故障及原因分析本节就基于单片机的噪声检测器的设计中遇到的故障和调试方面出现的问题作一概要的叙述。故障及原因分析如表6.1所示。表6.1故障及原因分析表编号错误错误原因错误改正结果1线路错误在实际焊硬件电路，由于线路较多，焊错电路，如焊完电路时发现电路所有的电源线与地线全部相通，且单片机不正常工作经查是时钟电路没有接地改正后晶振就可以启动，单片机就可以正常工作了2提供电源错误在整个的电路中，刚开始我给所有电路提供+5v的电源，但电压/频率转换器的输出端却没有频率信号的输出经过再次的确认，发现LM368的工作电压是+15v当接入+15v的工作电压后，就输出所需的频率信号3LED位选连接错误当整个电路通电后，发现LED显示的结构是bd54，发现显示完全到过来了位选线链接错误，将错误改正后，显示45db4电阻大小选择错误在一切调试成功后，虽然显示出了正确的结果，但是LED灯的亮度却极低，很难看清楚将下拉电阻换成小点的电阻LED灯变亮了5软件错误在软件调试时，发现LED的最后两位都显示字母b发现给后两位的地址送的值都是7CH，所以才出现此现象，因此将第三位的值改为5EH显示结果就变为db6.2测试结果分析由于条件有限，本课题中采用晶体式传声器，其测量精度不是很高，再加上声音信号不容易控制，而且很不稳定。再加上硬件电路中的一些系统误差，所以测量结果不是十分精确。但是，当将被测量的声音信号的音量变大时，LED的显示值变大，反之则变小。而且此系统的测量范围为40db-96db，完全符合设计要求，而且指示灯也能指示一定的声压级范围。故本次设计符合设计的要求，能实现对噪声信号的采集、处理及显示，功能性较强，具有一定的实践意义。第7章结论本课题的主要任务是开发一个以89C52单片机为核心的噪声监测系统。通过分析、设计、实现、联调，最终完成的系统能满足设计要求，达到设计的指标，实现了对噪声信号的采集、处理功能，并用LED显示出噪声的分贝值，采用指示灯指示出声压级的大概范围。这个开发过程主要包括了硬件电路设计和软件程序的编写两个部分。从确定毕设题目，到查阅质料确定总体方案设计，总体方案论证，硬件电路的设计，硬件电路的优化，软件的设计，软件的优化，焊制硬件电路板，检验硬件电路，调试软件程序，到最后的软硬件联调，其中的每一个过程都是精心设计、仔细完成的。由于使用的是单片机作为核心的控制元件，本噪声监测器具有功能强、性能可靠、电路简单、成本低的特点，加上经过优化的程序，使其具有很高的智能化水平。但是该设计还是不够完善，因为声音信号本来就很不稳定，而且也不知道它的声压级是多少分贝，所以说在校正上存在一定的困难。在软件设计的过程中，利用了Keil这个软件在程序录入和调试的时候的优越性，让我能够在编写软件的时候很方便的发现软件中的错误，现在已经能够使用Keil对所设计的程序进行调试。对于PROTEUS这款软件，也能熟练掌握电路设计仿真。由于平时没有接触过这两个软件，加上毕业设计的时间有限，对于他们的连接调试程序，未能熟练掌握，但以后有机会的话会再好好学习的。大连东软信息学院毕业设计（论文）参考文献[1]李华．MCU-51系列单片机实用接口技术[M]，北京航空航天大学出版社，2006[2]许育诚．软件测试与质量管理[J]，海事大学，2007，6:14-42[3]景新梅．软件产业原动力[J]，中国计算机报，2005，7:32-33[4]刘湘涛，江世明．单片机原理与应用[M]，电子工业出版社，2006[5]万福军．单片微机原理系统设计与应用