噪聲監(jiān)測(cè)儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PAGE 43摘 要噪聲對(duì)人體健康有著嚴(yán)重的危害，因此減少噪聲危害已成為當(dāng)前一項(xiàng)重要的任務(wù)。環(huán)境噪聲檢測(cè)，是人類提高生活質(zhì)量，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)的任務(wù)是要完成基于單片機(jī)的無線環(huán)境噪聲檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它的主要是設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心、采用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、無線傳輸技術(shù)的環(huán)境噪聲檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的實(shí)時(shí)測(cè)量和報(bào)警提示，給出噪聲水平的大致指示。噪聲通過聲音傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)放大限幅后進(jìn)入A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后送和單片機(jī)處理。處理后與PTR2000無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。發(fā)送后的信號(hào)被無線接收器接收，然后把接收到的信號(hào)送到終端

2、顯示電路，從而實(shí)驗(yàn)噪聲的遠(yuǎn)程檢測(cè)和報(bào)警顯示。這樣可以知道這個(gè)地域的噪聲已經(jīng)超過了標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)采取一些措施適當(dāng)?shù)目刂?，以免危害人的健康。關(guān)鍵詞：噪聲檢測(cè)；A/D；無線傳輸；單片機(jī)AbstractNoise on human health are serious harm, so reducing noise hazards has currently become an important task. Environmental noise detection, is the human improve life quality, strengthen environmental protecti

3、on important segment This design is to complete the task is based on single chip wireless environmental noise detector design system, it is the main design with AT89C51, adopts A/D conversion technology, wireless transmission technology of environmental noise detector, realize environmental noise re

4、al-time measuring and alarm prompt, given the general instructions noise level. Noise through sound sensor will sound signal into electrical signal amplitude by dying after put into A/D conversion into digital signals, then send and SCM processing. Treatment with PTR2000 wireless module after sendin

5、g data. Send the signal is wireless receiver after receiving, then put received signals to terminal display circuit, thus experiment of remote detection and alarm noise display. So can know this region noise has exceeded standards, shall take some measures appropriate control, lest are harmful to pe

6、oples healthKey words: Noise detection;A/D;Wireless transmission; microcontroller 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294777384 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc294777384 h 4 HYPERLINK l _Toc294777385 1.1 噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì) PAGEREF _Toc294777385 h 4 HYPERLINK l _Toc294777386 1.1.1噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的作用及應(yīng)用領(lǐng)域 PAGEREF _Toc294777386

7、h 4 HYPERLINK l _Toc294777387 1.1.2 噪聲檢測(cè)的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì) PAGEREF _Toc294777387 h 4 HYPERLINK l _Toc294777388 1.1.3 城市區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc294777388 h 5 HYPERLINK l _Toc294777389 1.1.4噪聲的危害 PAGEREF _Toc294777389 h 6 HYPERLINK l _Toc294777390 第2章 噪聲污染檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777390 h 7 HYPERLINK l _Toc294

8、777391 2.1噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc294777391 h 7 HYPERLINK l _Toc294777392 2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc294777392 h 7 HYPERLINK l _Toc294777393 2.3 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)圖 PAGEREF _Toc294777393 h 8 HYPERLINK l _Toc294777394 第3章 噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777394 h 9 HYPERLINK l _Toc294777395 3.1 噪聲信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc2

9、94777395 h 9 HYPERLINK l _Toc294777396 3.1.1 聲音傳感器 PAGEREF _Toc294777396 h 9 HYPERLINK l _Toc294777397 3.1.2 放大電路 PAGEREF _Toc294777397 h 10 HYPERLINK l _Toc294777398 3.2 信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777398 h 11 HYPERLINK l _Toc294777399 3.2.1 ADC0804簡(jiǎn)介及各引腳功能 PAGEREF _Toc294777399 h 11 HYPERLINK l _To

10、c294777400 3.2.2 ADC0804的工作原理 PAGEREF _Toc294777400 h 13 HYPERLINK l _Toc294777401 3.2.3 ADC0804的實(shí)現(xiàn)過程 PAGEREF _Toc294777401 h 14 HYPERLINK l _Toc294777402 3.3 AT89C52主控芯片 PAGEREF _Toc294777402 h 16 HYPERLINK l _Toc294777403 3.3.1 AT89C52的功能 PAGEREF _Toc294777403 h 16 HYPERLINK l _Toc294777404 3.3.1復(fù)

11、位電路 PAGEREF _Toc294777404 h 19 HYPERLINK l _Toc294777405 3.3.2 晶振電路 PAGEREF _Toc294777405 h 20 HYPERLINK l _Toc294777406 3.4 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777406 h 21 HYPERLINK l _Toc294777407 3.4.1無線模塊器件的比較與選擇 PAGEREF _Toc294777407 h 21 HYPERLINK l _Toc294777408 3.4.2 PTR2000引腳簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777408

12、 h 21 HYPERLINK l _Toc294777409 3.4.3單片機(jī)與PTR2000接口電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777409 h 23 HYPERLINK l _Toc294777410 3.5 終端控制模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777410 h 26 HYPERLINK l _Toc294777411 3.5.1單片機(jī)與蜂鳴器接口電路 PAGEREF _Toc294777411 h 26 HYPERLINK l _Toc294777412 3.5.2顯示電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777412 h 27 HYPERLINK l _Toc2

13、94777413 3.6系統(tǒng)電源 PAGEREF _Toc294777413 h 29 HYPERLINK l _Toc294777414 第4章 噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777414 h 30 HYPERLINK l _Toc294777415 4.1 軟件開發(fā)語言及開發(fā)平臺(tái) PAGEREF _Toc294777415 h 30 HYPERLINK l _Toc294777416 4.1.1 軟件開發(fā)語言 PAGEREF _Toc294777416 h 30 HYPERLINK l _Toc294777417 4.1.2軟件開發(fā)平臺(tái)uVision2 PAGERE

14、F _Toc294777417 h 30 HYPERLINK l _Toc294777418 4.2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777418 h 32 HYPERLINK l _Toc294777419 4.2.1主程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777419 h 32 HYPERLINK l _Toc294777420 4.2.2數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777420 h 33 HYPERLINK l _Toc294777421 4.2.3串行通信程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777421 h 34 HYPERLINK l _Toc2

15、94777422 4.2.4報(bào)警檢測(cè)程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc294777422 h 35 HYPERLINK l _Toc294777423 第5章 系統(tǒng)性能測(cè)試 PAGEREF _Toc294777423 h 37 HYPERLINK l _Toc294777424 5.1 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc294777424 h 37 HYPERLINK l _Toc294777425 5.2軟件調(diào)試 PAGEREF _Toc294777425 h 38 HYPERLINK l _Toc294777426 結(jié) 論 PAGEREF _Toc294777426 h 40 HYPERL

16、INK l _Toc294777427 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc294777427 h 41第1章 緒 論1.1 噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)1.1.1噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的作用及應(yīng)用領(lǐng)域目前為提高人類生活質(zhì)量，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，在各大城市的繁華街區(qū)和居民區(qū)，已有大型環(huán)境噪聲顯示器豎立街頭。目前，我國(guó)大多數(shù)城市的噪聲監(jiān)測(cè)都沿用一年監(jiān)測(cè)若干頻次和時(shí)段的手工監(jiān)測(cè)方法。伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，開展遠(yuǎn)程噪聲自動(dòng)監(jiān)測(cè)已成為我國(guó)噪聲監(jiān)測(cè)的發(fā)展必然趨勢(shì)。噪聲遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)有著無須人員值守，24h連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)、極大地解決了當(dāng)前噪聲監(jiān)測(cè)耗時(shí)、費(fèi)力、代表性差等問題，為環(huán)境噪聲執(zhí)法、評(píng)價(jià)和治理提供及時(shí)、可靠、有效的依據(jù)

17、，對(duì)推動(dòng)環(huán)保領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和科技發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。噪音污染主要來源于交通運(yùn)輸、車輛鳴笛、工業(yè)噪音、建筑施工、社會(huì)噪音如音樂廳、高音喇叭、早市和人的大聲說話，所以噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣泛。機(jī)場(chǎng)、鐵路、城市居民區(qū)，建筑施工等場(chǎng)所都能用到噪聲檢測(cè)裝置1。1.1.2 噪聲檢測(cè)的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)噪聲污染已成為世界性的問題，它與大氣污染、水污染和固體廢物污染并稱為當(dāng)代環(huán)境的四大污染源。因此，解決噪聲污染問題是環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)之一。而解決好噪聲污染問題，首要問題是對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行采集、測(cè)量和分析。為此，國(guó)內(nèi)外聲學(xué)儀器公司紛紛推出各種系列的噪聲測(cè)量分析儀。由于國(guó)外噪聲測(cè)量方面起步較早，

18、在噪聲測(cè)量分析設(shè)備的加工工藝、優(yōu)化設(shè)計(jì)、系列化以及新技術(shù)的應(yīng)用等方面已經(jīng)比較成熟。近些年，中國(guó)噪聲測(cè)量分析設(shè)備也有了較大的發(fā)展，從20世紀(jì)70年代前的幾種簡(jiǎn)易聲級(jí)計(jì)發(fā)展到現(xiàn)在系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，符合國(guó)際或國(guó)內(nèi)的有關(guān)儀器標(biāo)準(zhǔn)要求，基本能滿足國(guó)內(nèi)工作的需要，在價(jià)格上卻比國(guó)外同類產(chǎn)品便宜得多。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)、數(shù)字處理和新材料等技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量?jī)x器已由一般的聲級(jí)計(jì)發(fā)展到無線遠(yuǎn)程控制的噪聲檢測(cè)裝置2。國(guó)外環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)工作是伴隨著環(huán)境質(zhì)量惡化的過程而開展的，由于國(guó)外工業(yè)化和城市化程度早于我國(guó)，環(huán)境問題的產(chǎn)生也早于我國(guó)，開展環(huán)境噪聲檢測(cè)自然早于我國(guó)。一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本、丹麥等過。無論從環(huán)境噪

19、聲監(jiān)測(cè)儀器還是監(jiān)測(cè)布點(diǎn)技術(shù)方面而言都比較成熟的。Gotfried Konecny介紹了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)工具的發(fā)展歷史及目前數(shù)據(jù)處理方面的成就。R.Sanjose等介紹了歐洲城市和地區(qū)空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)的模型。由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，噪聲監(jiān)測(cè)信息的處理、加工和評(píng)價(jià)，均已達(dá)到較高的水平。丹麥的B&K公司，挪威的No-sonic公司等國(guó)際上著名的聲學(xué)儀器公司所開發(fā)的噪聲監(jiān)測(cè)儀器已經(jīng)能夠做到自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)數(shù)據(jù)處理、信息自動(dòng)傳輸、信息網(wǎng)路互聯(lián)、監(jiān)測(cè)信息共享，且很好的解決了監(jiān)測(cè)儀器的全天侯的問題。隨著環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)儀器的自動(dòng)化和小型化水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)將不再是技術(shù)上的問題，而是為經(jīng)濟(jì)上能否承受的問題5。隨著我國(guó)環(huán)境噪

20、聲監(jiān)測(cè)工作的逐步開展，1982年我國(guó)制定了城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)和城市環(huán)境噪聲測(cè)量方法，從而使我過環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方法趨于統(tǒng)一。1986年，由國(guó)家環(huán)境局發(fā)起，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站組織有關(guān)部門制定了我國(guó)第一部環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（噪聲部分），規(guī)定了噪聲監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、時(shí)段、頻率、數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)報(bào)告程序等，從此我國(guó)環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)工作正式納入例行監(jiān)測(cè)的范疇，我國(guó)的環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)技術(shù)走上了規(guī)范化得道路。我國(guó)絕大多數(shù)城市每年平均進(jìn)行了道路交通噪聲、功能區(qū)噪聲和區(qū)域環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)，上海、天津等少數(shù)城市還開展了高空噪聲監(jiān)測(cè)6。1.1.3 城市區(qū)域噪聲標(biāo)準(zhǔn)噪聲是聲波的一種具有聲音的所有特征。從物理學(xué)的觀點(diǎn)來看，噪聲是指聲波的

21、頻率和強(qiáng)弱變化毫無規(guī)律，雜亂無章的聲音。從心理學(xué)的觀點(diǎn)來看，凡是人們不需要的使人煩燥的聲音叫做噪聲。它在周圍環(huán)境造成的不良影響叫噪聲污染。本標(biāo)準(zhǔn)為貫徹中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法及中華人民共和國(guó)環(huán)境噪聲污染防治條例，保障城市居民的生活聲環(huán)境質(zhì)量而制訂標(biāo)準(zhǔn)值。分為0、1、2、3、4類。各類標(biāo)準(zhǔn)的適用區(qū)域3：0類標(biāo)準(zhǔn)適用于療養(yǎng)區(qū)、高級(jí)別墅區(qū)、高級(jí)賓館區(qū)等特別需要安靜的區(qū)域，位于城郊和鄉(xiāng)村的這一類區(qū)域分別按嚴(yán)于0類標(biāo)準(zhǔn)5dB執(zhí)行。1類標(biāo)準(zhǔn)適用于以居住、文教機(jī)關(guān)為主的區(qū)域。鄉(xiāng)村居住環(huán)境可參照?qǐng)?zhí)行該類標(biāo)準(zhǔn)。2類標(biāo)準(zhǔn)適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)。3類標(biāo)準(zhǔn)適用于工業(yè)區(qū)。4類標(biāo)準(zhǔn)適用于城市中的道路交通干線道路兩側(cè)

22、區(qū)域，穿越城區(qū)的內(nèi)河航道兩側(cè)區(qū)域。穿越城區(qū)的鐵路主、次干線兩側(cè)區(qū)域的背景噪聲(指不通過列車時(shí)的噪聲水平)限值也執(zhí)行該類標(biāo)準(zhǔn)。城市5類噪聲的標(biāo)準(zhǔn)值如圖1-1所示表1-1 城市5類環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)值類別01234晝間5055606570夜間40455055551.1.4噪聲的危害一般認(rèn)為凡是干擾人們休息、學(xué)習(xí)和工作的聲音即不需要的聲音統(tǒng)稱為噪聲。噪聲的危害是多反面的，而且具有普遍行，達(dá)到無孔不入的地步，嚴(yán)重的甚至人與死地4。噪聲對(duì)人的危害有A 妨礙人們交談、睡眠、休息、工作，致使人們煩躁、精神分散，引發(fā)事故B 使人的聽力受到損害，甚至造成永久性聽力衰退，形成噪聲性耳聾；C 噪聲可以導(dǎo)致心跳加速、心率不

23、齊、血管痙攣、血壓升高等心血管系統(tǒng)疾病D 導(dǎo)致病理性變化，產(chǎn)生頭痛、昏暈、耳鳴、多夢(mèng)、失眠、心慌、記憶力減退神經(jīng)衰弱癥；E 形成心理影響，主要表現(xiàn)為使人煩惱、易激動(dòng)、易怒、甚至失去理智等1.2 本課題主要研究?jī)?nèi)容1對(duì)系統(tǒng)的整體規(guī)劃和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2系統(tǒng)的硬件電路、檢測(cè)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)處理電路、無線通信電路。3以AT89C52單片機(jī)為主控芯片的無線通信部分硬件電路設(shè)計(jì)，主要包括無線發(fā)射模塊，無線接收模塊。4詳細(xì)介紹單片機(jī)及單片機(jī)得外圍電路，放大電路的設(shè)計(jì)，A/D轉(zhuǎn)換電路，無線模塊與單片機(jī)的連接。5接收器的顯示電路設(shè)計(jì)6噪聲檢測(cè)測(cè)部分，數(shù)據(jù)處理部分，通過Proteus進(jìn)行軟件仿真7軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)

24、軟件的編制，按照硬件的實(shí)現(xiàn)功能，主要包括噪聲檢測(cè)，單片機(jī)的信號(hào)處理，無線通信信息的傳輸，及顯示器。所有的程序使用單片機(jī)C51語言來完成，軟件用keil uVision2 來編寫8硬件電路和軟件程序的綜合調(diào)試。第2章 噪聲污染檢測(cè)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)2.1噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的任務(wù)是要完成基于單片機(jī)的無線環(huán)境噪聲檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它的主要是設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為核心、采用A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、無線傳輸技術(shù)的環(huán)境噪聲檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲的實(shí)時(shí)測(cè)量和報(bào)警提示，給出噪聲水平的大致指示。噪聲通過聲音傳感器將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)經(jīng)放大限幅后進(jìn)入A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，之后送入單片機(jī)處理。處理后與P

25、TR2000無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。發(fā)送后的信號(hào)被無線接收器接收，然后把接收到的信號(hào)送到終端顯示電路，從而實(shí)驗(yàn)噪聲的遠(yuǎn)程檢測(cè)和報(bào)警顯示。這樣可以知道這個(gè)地域的噪聲已經(jīng)超過了標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)采取一些措施適當(dāng)?shù)目刂?，以免危害人的健康。該設(shè)計(jì)方案由硬件和軟件兩部分組成。噪聲測(cè)量?jī)x的硬件電路系統(tǒng)，包括噪聲信號(hào)的轉(zhuǎn)換、放大、數(shù)模轉(zhuǎn)換、單片機(jī)系統(tǒng)的硬件電路、無線模塊發(fā)送電路、無線接收電路以及聲報(bào)警顯示電路等。軟件部分主要是用單片機(jī)語言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換及顯示。在遵循軟硬件相結(jié)合的原則下，先進(jìn)行硬件電路的計(jì)，再進(jìn)行軟件編程，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試和故障的排除。2.2系

26、統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案根據(jù)目前各種環(huán)境報(bào)警裝置的研究發(fā)展現(xiàn)狀，考慮到既要降低成本，又要保證系統(tǒng)的實(shí)用性，本系統(tǒng)運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)思想，采用無線傳輸與單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)環(huán)境噪聲報(bào)警控制。通過單片機(jī)與無線收發(fā)模塊相結(jié)合進(jìn)行信號(hào)的傳輸。無線收發(fā)模塊是目前無線傳輸技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的模塊之一，它有收發(fā)一體的無線模塊，也有單片的發(fā)射接收模塊。根據(jù)本系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境及設(shè)計(jì)需要，選擇單片發(fā)射接收模塊。收發(fā)模塊利用目前國(guó)家允許的常用頻率315Hz為無線遙控使用的頻率，所以不用建立專用通信網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。該系統(tǒng)由噪音傳感器檢測(cè)到的聲音信號(hào)、無線收發(fā)模塊、無線網(wǎng)絡(luò)、單片機(jī)微控制器、報(bào)警顯示系統(tǒng)組成，系統(tǒng)方案框

27、圖如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)方案圖2.3 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)圖遠(yuǎn)程噪聲污染檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)集信息采集、無線通信與單片機(jī)控制技術(shù)與一體。系統(tǒng)上電后，首先初始化系統(tǒng)，然后進(jìn)入噪聲信號(hào)檢測(cè)，一旦檢測(cè)到有效信號(hào)，信號(hào)通過信號(hào)放大器將信號(hào)放大后，然后通過A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后通過無線發(fā)射模塊發(fā)射出去；接收端收到信號(hào)后送接收器處理，由接收器控制液晶顯示器和蜂鳴器進(jìn)行噪聲顯示和聲音報(bào)警。整個(gè)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示圖2-2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)第3章 噪聲檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 噪聲信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集是指從傳感器或者其他待測(cè)的設(shè)備等模擬被測(cè)單元或數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的一個(gè)過程。數(shù)據(jù)采集

28、是結(jié)合計(jì)算機(jī)的測(cè)量硬件相關(guān)產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活、用戶自定義的測(cè)量系統(tǒng)。一個(gè)完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)包括傳感器或變換器、放大器等。本系統(tǒng)中被檢測(cè)的信號(hào)為模擬量，要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，才能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)得控制。數(shù)據(jù)采集模塊將傳感信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送給單片機(jī)進(jìn)行處理，然后由無線收發(fā)模塊完成數(shù)據(jù)無線傳輸工作。3.1.1 聲音傳感器聲音傳感器屬于電阻應(yīng)變片式傳電阻應(yīng)變片式傳感器感器主要作用是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行傳輸和檢測(cè)，原理圖如圖3-1所示。其工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化。圖3-1 聲音傳感器內(nèi)部原理圖

29、聲音傳感器是依靠敏感的電阻應(yīng)變片對(duì)聲波所引起的彈性形變來實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，聲波通過震動(dòng)促使應(yīng)變片與極板進(jìn)行接觸從而使電路導(dǎo)通，這樣就能將聲音的變化轉(zhuǎn)換為電壓的便化從而實(shí)現(xiàn)了聲音信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。根據(jù)上述的工作原理設(shè)計(jì)一個(gè)聲音轉(zhuǎn)換裝置如圖3-2工作原理：駐極體內(nèi)部的高分子極化膜上生產(chǎn)時(shí)就注入了一定的永久電荷(Q)，由于沒有放電回路，這個(gè)電荷量是不變的。在聲波的作用下，極化膜隨著聲音震動(dòng)，因此和背極的距離也跟著變化，也就是極化膜和背極間的電容是隨聲波變化。當(dāng)極板在聲波壓力下后退時(shí)，電容量減小，電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的升高，反之電容量增加時(shí)電容兩極間的電壓就會(huì)成反比的降低。由于實(shí)際駐極體內(nèi)部電容器

30、的電容量很小，輸出的電信號(hào)極為微弱，輸出阻抗極高，可達(dá)數(shù)百兆歐以上。所以，它不能直接與放大電路相連接，必須連接阻抗變換器。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。最后通過場(chǎng)效應(yīng)管將電容兩端的電壓取出來，同時(shí)進(jìn)行放大，我們就可以得到和聲音對(duì)應(yīng)的電壓了。由于場(chǎng)效應(yīng)管是有源器件，需要一定的偏置和電流才可以工作在放大狀態(tài)，因此，用R1為駐極體加一個(gè)直流偏置以使其正常工作。由于聲音通過駐極體轉(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。圖3-2 聲音轉(zhuǎn)換器裝置圖3.1.2 放大電路由于聲音傳感器屬于電阻應(yīng)變片式傳感器產(chǎn)生的電壓（流）等電學(xué)物理量的信號(hào)值

31、都相當(dāng)微弱的，難以帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)去實(shí)現(xiàn)控制動(dòng)作，所以要結(jié)合放大電路一起使用。放大電路的原理圖如圖3-2所示。聲音傳感器輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過此放大電路得到放大，并且被A/D轉(zhuǎn)換芯片讀取進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本實(shí)驗(yàn)的放大器選擇NE5532。NE5532是一種雙運(yùn)放高性能低噪聲運(yùn)算放大器。 相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，它顯示出更好的噪聲性能，提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信號(hào)和電源帶寬。這使該器件特別適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備，儀器和控制電路和電話通道放大器。特點(diǎn)介紹：小信號(hào)帶寬：10MHZ輸出驅(qū)動(dòng)能力：600，10V有效值 輸入噪聲電壓：5nV/Hz(典型值) 直流 HYPERLINK / t _blank 電

32、壓增益：50000 交流電壓增益：2200-10KHZ功率帶寬： 140KHZ轉(zhuǎn)換速率： 9V/s大的電源電壓范圍：3V-20V 圖3-3 放大電路分析3-3圖是一個(gè)雙運(yùn)放NE5532放大器。前級(jí)是射隨放大器，后級(jí)是電壓放大器。電信號(hào)原則電放大器輸入內(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。3.2 信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1 ADC0804簡(jiǎn)介及各引腳功能集成A/D轉(zhuǎn)換器品種繁多，選用時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素選取集成芯片。一

33、般逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器用得較多，ADC0804就是這類單片集成A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0804是一個(gè)8位、單通道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100us；方便的TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（0V5V）輸入信號(hào)電壓范圍是0V5V；不需要調(diào)零，等等；芯片內(nèi)具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，可以直接連接在數(shù)據(jù)總線上。實(shí)物圖和引腳分布圖如圖3-4和圖3-5所示。圖3-4 ADC0804實(shí)物圖圖3-5 ADC0804引腳分布圖各引腳名稱及作用如下：（引腳1）：片選信號(hào)。低電平有效，高電平時(shí)芯片不工作，（引腳2）：外部讀數(shù)據(jù)控制信

34、號(hào)。此信號(hào)低電平時(shí)ADC0804把轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)加載到DB口。（引腳3）：外部寫數(shù)據(jù)控制信號(hào)。此信號(hào)的上升沿可以啟動(dòng)ADC0804的A/D轉(zhuǎn)換過程。CLK IN（引腳4）：時(shí)鐘輸入引腳。ADC0804使用RC振蕩器作為A/D時(shí)鐘，CLK IN是振蕩器的輸入端。（引腳5）：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)。ADC0804完成一次A/D轉(zhuǎn)換后，此引腳輸出一個(gè)低脈沖。對(duì)單片機(jī)可以稱為中斷觸發(fā)信號(hào)。Vin（+）（引腳6）：輸入信號(hào)電壓的正極。Vin（）（引腳7）：輸入信號(hào)電壓的負(fù)極?？梢赃B接到電源地。A GND（引腳8）：模擬電源的地線。Vref/2（引腳9）：參考電源輸入端。參考電源取輸入信號(hào)電壓（最大值）的二分之

35、一。例如輸入信號(hào)電壓是0V5V時(shí)，參考電源取2.5V；輸入信號(hào)電壓是0V4V時(shí)，參考電源取2V。3.2.2 ADC0804的工作原理數(shù)字芯片在操作時(shí)首先要分析它的操作時(shí)序圖，ADC0804的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如圖3-6所示。圖3-6 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)序圖分析圖3-5可知，先為低電平，隨后置低，經(jīng)過至少時(shí)間后，拉高，隨后A/D轉(zhuǎn)換器被啟動(dòng)，并且經(jīng)過（18個(gè)A/D時(shí)鐘周期+內(nèi)部）時(shí)間后，模/數(shù)轉(zhuǎn)換完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入數(shù)據(jù)鎖存器中，同時(shí)自動(dòng)變?yōu)榈碗娖?，通知單片機(jī)本次轉(zhuǎn)換已結(jié)束。由于本系統(tǒng)使用的ADC0804未用終端讀取A/D數(shù)據(jù)，因此在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后，稍等一會(huì)時(shí)間，然后再直接讀取A/D的數(shù)字是出口即可。讀取結(jié)

36、束后再啟動(dòng)一次A/D轉(zhuǎn)換，如此循環(huán)下去。圖3-6是A/D0804讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖圖3-7 ADC0804讀取數(shù)據(jù)時(shí)序圖分析圖3-7可知，當(dāng)變?yōu)榈碗娖胶?，將先置低，接著再將置低，在置低至少?jīng)過時(shí)間后，數(shù)字輸出口上的數(shù)據(jù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)直接讀取數(shù)字輸出端口數(shù)據(jù)便可得到轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，獨(dú)奏數(shù)據(jù)后，馬上將拉高，然后再將拉高，是自動(dòng)拉高，不必人為干涉。圖3-6和圖3-7是ADC0804啟動(dòng)轉(zhuǎn)換和讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，這是啟動(dòng)一次和讀取一次數(shù)據(jù)的時(shí)序圖，當(dāng)需要連續(xù)裝轉(zhuǎn)換并且連續(xù)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，就沒有必要每次都把置低再拉高，因?yàn)槭瞧x信號(hào)，置低表示該芯片可悲操作或處于能夠正常工作狀態(tài)，所以在本系統(tǒng)中一開始就將置

37、低，以后只需要操作、即可。3.2.3 ADC0804的實(shí)現(xiàn)過程本系統(tǒng)的ADC0804外圍電路以及和單片機(jī)的連接如圖3-8所示。圖3-8 ADC0804的接法分析圖3-8如下：ADC0804的片選段CS連接在U3鎖存器的Q7輸出端，可以通過控制鎖存器來控制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；、之間用電阻和電容組成RC振蕩電路，用來給ADC0804提供工作所需的脈沖，其脈沖的頻率為，其中，；端用兩個(gè)的電阻分壓得到電壓即2.5V，將該電壓作為A/D芯片工作時(shí)內(nèi)部參考電壓；、分別接單片機(jī)的P3.6和P3.7引腳，數(shù)字輸出端接單片機(jī)的P1口；、同時(shí)接地，這樣是為了達(dá)到精度高和穩(wěn)定性好的

38、目的。3.3 AT89C52主控芯片3.3.1 AT89C52的功能本系統(tǒng)采用CPU為89C52的單片機(jī)，89C52本身帶有8K的內(nèi)存儲(chǔ)器，可以在編程器上實(shí)現(xiàn)閃爍式的電擦寫達(dá)幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU外加EPROM為核心的單片機(jī)系統(tǒng)在硬件上具有更加簡(jiǎn)單、方便等優(yōu)點(diǎn)，而且完全兼容MCS-51系列單片機(jī)的所有功能。89C52管腳圖如圖3-9所示。圖3-9 89C52管腳圖AT89C52的主要功能包括：（1）兼容MCS-51指令系統(tǒng) （2）8k可反復(fù)擦寫(1000次)ISP Flash ROM（3）32個(gè)雙向I/O口 （4）4.5-5.5V工作電壓（5）3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 （6

39、）時(shí)鐘頻率0-33MHz（7）全雙工UART串行中斷口線 （8）256x8 bit內(nèi)部RAM（9）2個(gè)外部中斷源 （10）低功耗空閑和省電模式（11）中斷喚醒省電模式 （12）3級(jí)加密位（13）看門狗（WDT）電路 （14）軟件設(shè)置空閑和省電功能可以看出AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256K字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，看門狗（WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘。同時(shí)， AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RA

40、M，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式何在RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直接到一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C52引角功能說明如下：Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫“1”可作為高阻抗輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I

41、/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)校驗(yàn)期間，P1接收低8位地址。表3-1為P1口第二功能。表3-1 P1口第二功能端口引腳第二功能P1.5MOSI（用于ISP編程）P1.6MISO（用于ISP編程）P1.7SCK（用于ISP編程）P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引

42、腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流I。在訪問位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行：MOVX Ri 指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)（也即特殊功能寄存器，在整個(gè)訪問期間不改變。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2也接收高位地址和其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端口時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流I。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，P3口的第二功能如下表3-2所示。表3-2 P3口的第二功能端口功能第二功能端口引腳

43、第二功能RXD（P3.0）串行輸入口T0（P3.4）定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入TXD（P3.1）串行輸出口T1（P3.5）定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入INT0（P3.2）外中斷0WR（P3.6）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通INT1（P3.3）外中斷1RD（P3.7）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST（9腳）：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目地，要注意的是：當(dāng)訪

44、問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位禁位后，只有一條MOVX 和MOVC指令A(yù)LE才會(huì)被激活。此外，該引腳被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。PSEN（29腳）：程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，高有兩次有效的PSEN信號(hào)。EA/VPP（31腳）：外部訪問允許。欲使CPU公訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址0000HFFFFH），EA端必須保持低電平

45、（接地）。需注意的是，如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上12V的編程電壓Vpp。XTAL1（19腳）：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2（18腳）：振蕩器反相放大器的輸出端。AT89C52芯片內(nèi)部80H-FFH 共128個(gè)單元為特殊功能寄存器，這些地址只有一部分被定義，還有相當(dāng)一部分沒有定義。對(duì)沒有定義的單元讀寫將是無效的，讀出的數(shù)值將不確定，而寫入的數(shù)據(jù)也將丟失。中斷寄存器：各中斷允許控制位于IE寄存器，5個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于IP寄存器。雙時(shí)鐘指針

46、寄存器：為方便地訪問內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了3個(gè)16位數(shù)據(jù)指針寄存儲(chǔ)器：DP0位于SFR區(qū)塊中的地址82H、83H和DP1位于地址84H、85H，當(dāng)SFR中的位DPS=0時(shí)選擇DP0，而DPS=1時(shí)選擇DP1。在使用前初始化DPS。圖3-10 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3.1復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作，例如復(fù)位后PC0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。無論是在單片機(jī)剛開始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。在復(fù)位期間（即RST為高電平期間），P0口為高組態(tài)，P1P3口輸出高電平；外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN無效

47、。地址鎖存信號(hào)ALE也為高電平。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖3-11所示的復(fù)位電路。該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，在接通電源瞬間，電容C5上的電壓很小，復(fù)位下拉電阻上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，在電容充電的過程中RST端電壓逐漸下降，當(dāng)RST端的電壓小于某一數(shù)值后，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)，由于電容C5足夠大，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于24個(gè)振蕩周期，CPU能夠可靠復(fù)位。增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無法可靠復(fù)位。當(dāng)復(fù)位按鍵按下后電容C5放電。當(dāng)電容放電結(jié)束后，RST為高電平，CPU處于復(fù)位狀態(tài)，松手后，電容C5充電，RST端電位下降，CPU脫離復(fù)位狀態(tài)。R的作用在于限制按

48、鍵按下瞬間電容C5的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鍵觸電。圖3-11 復(fù)位電路原理圖3.3.2 晶振電路晶振的作用在于產(chǎn)生原始的時(shí)鐘頻率，這個(gè)頻率經(jīng)過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。AT89C52引腳XTAL1和XTAL2與晶體振蕩器及電容C6、C5按圖3-12所示方式連接。晶振、電容C5C6及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件）構(gòu)成了電容三點(diǎn)式振蕩器，振蕩信號(hào)頻率與晶振頻率及電容C5、C6的容量有關(guān)，但主要由晶振頻率決定，范圍在033MHz之間，電容C5、C6取值范圍在530pF之間。根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中采用12MHZ作為系統(tǒng)的外部晶振。電容取值為20pF。圖3-12

49、晶振電路原理圖3.4 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)3.4.1無線模塊器件的比較與選擇以往的設(shè)計(jì)無線數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)品常常需要相應(yīng)的無線電專業(yè)知識(shí)和昂貴的專業(yè)設(shè)備，而且傳統(tǒng)的電路方案不是電路太復(fù)雜就是調(diào)試?yán)щy而令人望爾卻步，以致影響了用戶的使用和心產(chǎn)品的開發(fā)研制工作。PTR2000的出現(xiàn)，使人們擺脫了傳統(tǒng)無線產(chǎn)品設(shè)計(jì)的困擾。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊PTR2000性能優(yōu)異，其顯著特點(diǎn)是所需外圍元件少，因而設(shè)計(jì)方便。該模塊在內(nèi)部集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL合成、FSK調(diào)制、參量放大、功率放大、等功能，因而是目前集成較高的無線數(shù)傳產(chǎn)品。無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊PTR2000采用抗干擾能力較強(qiáng)的FSK調(diào)制方式，其工作射頻穩(wěn)定可靠、外

50、圍元件少、功耗極低且便于設(shè)計(jì)生產(chǎn)，這些優(yōu)異特性使得PTR2000非常使用于便攜及手持產(chǎn)品。另外，由于采用了低發(fā)射功率、高靈敏度設(shè)計(jì)，因而可滿足無線管制的要求且無需使用許可證是目前低功率無線數(shù)傳的理想選擇。在本文中，無線收發(fā)模塊主要擔(dān)當(dāng)測(cè)控系統(tǒng)中單片機(jī)和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸?？梢哉f，無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊相當(dāng)于是單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的一個(gè)特殊的執(zhí)行模塊。無線傳輸模塊在測(cè)控系統(tǒng)中的主要功能表現(xiàn)于，在無法使用有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合或是為了保證安全，采用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和單片機(jī)配合進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨篙^為合理。使用PTR2000無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的數(shù)據(jù)傳輸具有以下特點(diǎn)接收發(fā)射合一，串口的發(fā)送速率最高可到19200bit/

51、s的傳輸率。傳輸頻段為433MHZ體積小 40mm*27mm*5mm具有多個(gè)頻道，滿足需要多通道工作的特殊場(chǎng)合工作電壓2.75.25V工作電流1030mA 3.4.2 PTR2000引腳簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)PTR2000無線傳輸模塊是一種超小型、功耗、高速率的無線收發(fā)傳輸模塊。PTR2000的通信速率是最高為20kbit/s，也可工作在其他速率如4800bit/s、9600bit/s，無需設(shè)置PTR2000的工作速率。為了更加方便說明和單片機(jī)的連接，首先介紹PTR2000無線傳輸模塊的特性，其引腳說明如圖3-11圖3-11 PTR2000器件引腳功能pin1：VCC，正電源，2.75.25Vpin2：C

52、S，頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1，即433.92MHz；CS=1選擇工作頻道2，即434.33MHz。pin3：DO，數(shù)據(jù)輸出。pin4：DI，數(shù)據(jù)輸入。pin5：GND，電源地。pin6：PWR，節(jié)能控制。PWR=1，正常工作狀態(tài)，PWR=0，待機(jī)微功耗狀態(tài)。pin7：TXEN,發(fā)射接收控制。TXEN=1模塊為發(fā)射狀態(tài)，TXEN=0模塊為接收狀態(tài)。PTR2000是基于nRF401器件的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，采用低發(fā)射頻率、高靈敏度設(shè)計(jì)。該器件使用433 MHz頻段，是真正的單片UHF無線收發(fā)一體器件，其工作模式包括工作頻道的設(shè)置和發(fā)送、接收、待機(jī)狀態(tài)，由TXEN、CS、PWM 3個(gè)引腳共同決

53、定，其工作模式設(shè)置如表3-2所示。表3-2 PTR2000工作模式設(shè)置TXENCSPWR工作頻道信號(hào)芯片狀態(tài)0011接收0112接收1011發(fā)送1112發(fā)送xx0待機(jī)基于PTR2000模塊的單片機(jī)無線收發(fā)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備以下的3種工作模式。（1）發(fā)送在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，應(yīng)將模塊先置于發(fā)射模式，即TXEN=1。然后在等待至少5ms后（接收到發(fā)射的轉(zhuǎn)換時(shí)間）才可以發(fā)送任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)。發(fā)送結(jié)束后應(yīng)將模塊置于接收狀態(tài)，即TXEN=0（2）接收接收時(shí)應(yīng)將PTR2000置于接收狀態(tài)，即TXEN=0。然后將接收到的數(shù)據(jù)直接送到單片機(jī)串口或經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)。（3）待機(jī)當(dāng)PWR=0時(shí)，PTR2000進(jìn)入節(jié)電待機(jī)模

54、式，此時(shí)的功耗大約為8uA，但在待機(jī)模式下不能接收和發(fā)射數(shù)據(jù)。3.4.3單片機(jī)與PTR2000接口電路設(shè)計(jì)PTR2000無線收發(fā)模塊與單片機(jī)的連接中，PTR2000模塊的DO和DI分別于單片機(jī)的RXD和TXD連接。利用單片機(jī)的I/O可以控制模塊的發(fā)射控制、頻道轉(zhuǎn)換和低功耗模式。單片機(jī)可直接通過將P2.0位置高電平或置低電平而將無線收發(fā)模塊置于發(fā)射或接收模塊。接口電路圖如圖3-12圖3-11單片機(jī)PTR2000接口原理圖和的電路原理和器件的主要功能89C52單片機(jī)：主要完成待發(fā)數(shù)據(jù)的組織和處理，向PTR2000模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和接收計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)。PTR2000無線數(shù)據(jù)模塊：和單片機(jī)相連的PTR2

55、000模塊主要是將單片機(jī)得待傳數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制成射頻信號(hào)，發(fā)送到計(jì)算機(jī)端得PTR2000模塊；接收計(jì)算機(jī)端PTR2000模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，并解調(diào)成單片機(jī)能夠識(shí)別TTL信號(hào)。晶振：計(jì)算機(jī)與單片機(jī)得通信速率約定為9600bit/s，為了獲得精確的傳輸率，單片機(jī)選用11.0592M的晶振。復(fù)位電路：采用復(fù)位引腳和相應(yīng)的電容、電阻構(gòu)成復(fù)位電路地址分配和連接DO：連接單片機(jī)得RXD腳和PTR2000的DO腳。PTR2000將接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)解調(diào)后，輸出單片機(jī)中。DI：連接單片機(jī)的TXD腳和PTR2000模塊的DI腳。單片機(jī)將待發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇TR2000模塊，經(jīng)過調(diào)制后，發(fā)送到計(jì)算機(jī)端。TXEN：連接單片機(jī)

56、的P2.0腳和PTR2000模塊的TXEN腳,通過單片機(jī)P2.0腳的電平控制PTR2000模塊的發(fā)射接收控制，TXEN=1時(shí)，模塊為發(fā)射狀態(tài), TXEN=0模塊為接收狀態(tài)。CS：PTR2000模塊的頻道選擇，CS=0選擇工作頻道1，即433.92MHz;CS=1選擇工作頻道2，即434.33MHx。PWR：PTR2000模塊節(jié)能控制。PWR=1正常工作狀態(tài)，PWR=0，待機(jī)微功耗狀態(tài)，在本文中，將PTR2000模塊的PWR腳連接到VCC上，使PTR2000模塊固定工作在正常工作狀態(tài)。系統(tǒng)發(fā)送裝置系統(tǒng)接收裝置3.5 終端控制模塊設(shè)計(jì)3.5.1單片機(jī)與蜂鳴器接口電路圖3-24為蜂鳴器與單片機(jī)的接口

57、電路圖。蜂鳴器電路構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，它由三極管、電阻和蜂鳴器三者組成。單片機(jī)AT89C53通過它的P2.2腳為蜂鳴器提供控制輸入信號(hào)，此電路為系統(tǒng)提供聲音報(bào)警。3.5.2顯示電路設(shè)計(jì)LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個(gè)發(fā)光二極管封在在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對(duì)編程是很重要的，因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬

58、件電路有差異外，編程方法也是不同的。共陰極和共陽極它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍(lán)，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時(shí)鐘，車站，家電等場(chǎng)合。選用時(shí)要注意產(chǎn)品尺寸顏色，功耗，亮度，波長(zhǎng)等。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。 A、靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O埠進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)位解碼器解碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O埠多，如

59、驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要5840根I/O埠來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O埠才32個(gè)呢。故實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加解碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬體電路的復(fù)雜性。 B、動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示介面是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位元選通控制電路，位元選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該

60、位元就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。透過分時(shí)輪流控制各個(gè)LED數(shù)碼管的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位元數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應(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)定的顯示資料，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O埠，而且功耗更低。本文采用的是動(dòng)態(tài)顯示。顯示電路采用3位共陰極LED數(shù)碼管，其電路圖如圖3-15所示圖3-15 顯示電路分析圖3-15可知，數(shù)碼管的陽極，即標(biāo)有a,b,c,d,e,f,g,h的引腳全部連接在一起與