自动化毕业论文：噪声检测报警系统的设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）噪声检测报警系统的设计所在学院 专业班级 自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 -噪声检测报警系统的设计摘要: 凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的的内容产生干扰的声音，都可当成是噪声。噪声不仅对人体健康有着严重的危害，而且影响着人们的日常生活。因此，加强环境噪声监测并想办法减少噪声危害，就成了提高人类生活质量的一项当前非常重要的任务。单片机具有体积小、功能强、可靠性好以及价格低等优势。其在电子产品中的应用已经变得越来越广泛，其中就包括噪声检测和控制。本设计采用ST89C51单片机作为运算、控制核心，通过检测噪声传感器返回

2、的信号以及人体红外感应器所感应的信号，来判断周围的环境噪声的大小以及是否有人的存在，进而实现噪声的监控与报警。利用AT89C51单片机来对温度进行控制，具有控制方便、设计简单、灵活性强等优点，可以大幅度提高产品的质量和数量。另外，本次设计的系统还可以根据实际的需要加以扩展以实现更多的功能。关键词：单片机 传感器 噪声检测 报警器指导老师签名： - 3 -The design of the noise detection alarm systemAbstract: That interfere with the voice of the people to rest, study and wor

3、k normal, and the people want to listen to the content of the interference of sound, can be as noise. Noise has serious harm to human body health not only, but also affects Peoples Daily life. Therefore, to strengthen environmental noise monitoring and to find a way to reduce the noise hazards, is t

4、o improve the quality of human life with a current important task. SCM has small volume, strong function, good reliability and low price advantage. Its application in the electronic products has become more and more widely, including noise detection and control. This design USES AT89C51 as the contr

5、ol core, operations, by detecting the returned signal of sensors and noise induced by the human body infrared sensor signal, to determine the size of the surrounding environment noise and whether the presence of someone, to realize noise monitoring and alarm. Using AT89C51 to control temperature, ea

6、sy control and simple design, strong flexibility, etc, can greatly improve the quality and quantity of the product. In addition, the design of the system can also according to the actual need to be extended in order to realize more functionsKey words: single chip microcomputer sensor noise detection

7、 alarm Signature of Supervisor:- 4 -目 录1、 绪论1.1 噪声的基本介绍 .11.2 课题意义 .21.3 课题的分析 .22、 系统设计方案2.1 设计方案 .32.2 设计任务 .32.3 方案设计思想 .33、 硬件部分3.1 AT89C51 芯片 .43.2 电源电路 .63.3 复位电路 .63.4 晶振电路 .73.5 蜂鸣器警报电路 .83.6 声音检测传感器 .83.7 人体红外感应传感器 .103.8 系统整体电路图 .144、软件的实现4.1 编程 KEIL 环境介绍 .154.2 程序流程图 .165、系统调试与分析5.1 调试分析的

8、一般过程 .175.2 硬件调试 .175.3 软件调试 .185.4 调试故障及原因分析 .185.6 测试结果分析 .195.7 实物连接图 .19结论 .21参考文献 .22致谢 .23- 5 -附录 .2411、 绪论1.1 噪声的基本介绍1.1.1 噪声的定义在物理学上，噪声被定义为发声体做无规则振动时发出的声音。而生理学则认为， 凡是妨碍人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都可视为噪声。从这个意义上来说，噪音的来源有很多，如菜市场的喧闹声、广场上的嘻闹声、建筑工地的轰鸣声、以及汽车鸣笛的声音，都可认为是噪声。在通信领域,能量场扰动信号传输,称为噪声。

9、来源可以来自于内部系统这一领域,也可以在外部环境。典型的噪声有白噪声和热噪声,噪声强度表示为信号噪声比（SNR，Signal-To-Noise Ratio） 。1.1.2 噪音影响 干扰休息和睡眠、影响工作效率：干扰休息和睡眠；使工作效率降低。 在高频率之噪音下，超过了听觉器官容忍极限，对耳朵会有痛感产生，让人厌恶，不耐烦,工作效率低，且易怒急燥，食欲不振及消化不良等症状。强噪声会妨碍食物的消化，影响胎儿发育，噪声也可使视功能发生异常变化，影响视力，此外，噪声还是癌症的诱发因素之一。噪声会损害人体的正常免疫功能，使免疫系统处于麻痹状态，导致癌细胞乘机作祟，引发癌症。1.1.3 噪声的利用噪声虽

10、然令人反感。但是，随着现代科技的进步，噪声也被用来服务当今社会。即使噪音是世界四大公害之一，但它的功能不容小觑。在生活中可以利用噪声的地方有很多，比如，除草、发电、制冷、除尘利用价值敌、诊病以及有源消声等。1.1.4 噪声的控制 （1）吸声降噪 吸声降噪是一种在传播途径上控制噪声强度的方法。物体的吸声作用是普遍存在的，吸声的效果不仅与吸声材料有关，还与所选的吸声结构有关。这种技术主要用于室内空间。（2）消声降噪 消声器是一种既能使气流通过又能有效地降低噪声的设备。通常可用消声器降低各种空气动力设备的进出口或沿管道传递的噪声。例如在内燃机、通风机、鼓风机、压缩机、燃气轮机以及各种高压、高气流排放

11、的噪声控制中广泛使用消声器。不同消声器的降噪原理不同。常用的消声技术有阻性消声、抗性消声、损耗型消声、扩散消声等。2（3）隔声降噪： 把产生噪声的机器设备封闭在一个小的空间，使它与周围环境隔开，以减少噪声对环境的影响，这种做法叫做隔声。隔声屏障和隔声罩是主要的两种设计，其他隔声结构还有：隔声室、隔声墙、隔声幕、隔声门等。1.1.5 人对不同声强的感觉无法忍受：150dB130dB感到疼痛：130dB110dB很吵：110dB70dB较静：70dB50dB安静：50dB30dB极静：30dB10dB无声：0dB1.2 课题意义噪声无时无刻充斥在我们生活周围。一般来讲，噪声是有害的。噪声不仅对人的

12、身体健康有影响而且妨碍人们的正常休息日常工作，因而噪声被列入当代社会四大危害之一。但噪声也有可以被利用的一面。无论是利用噪声还是防止噪声，都必须确定其量值。在长期的科学研究和工程实践中已逐步形成了一门较完整的噪声工程学科，可供进行理论计算和分析。但这些还是理论上的假设并没有经过实验的证明，所以需要收集大量的数据来支持这些理论。随着现代工业和科技的飞速发展，对各种仪器设备提出了低噪声的要求，需要进行噪声的分析与设计，并通过实验来验证，改进设计。1.3 课题的分析单片机应用系统可以分为智能仪器表和工业测控系统两大类，无论哪一类，都必须以市场需求为前提。所以，在系统设计前，首先要进行广泛的市场调查，

13、了解该系统的时常应用概况，以分析系统当前存在的问题，研究系统的时市场前景，确定市场开发设计的目的和目标。简单地说，就是通过调研克服旧缺点，开发新功能。32、 系统设计方案2.1 设计方案此次的设计先从硬件设计着手。首先，应整理出人体感应及噪声报警系统的整体思路，从而确定出方案设计中需要的硬件设备。其次，就应该对本系统的实现进行规划。其中包括所采集的信号种类、数量、范围，输出信号的匹配和转换，传感器的选择，技术指标的确定等。2.2 设计任务根据设计要求，首先得做以下三件事：（1)、熟悉 Keil 编程环境；（2） 、熟悉有传感器的理论知识；（3） 、给出设计方案；其次，查阅资料以了解课题背景和环

14、境噪声的相关知识，是接下来的又一大重点。学习、掌握声压计的测量机理、传声器测量基本原理。选择合适的传感器，了解它的工作原理。学习单片机知识，进行整体方案设计，撰写开题报告。着手硬件电路设计，包括传声器测量系统设计、单片机最小系统设计。审查后，焊接或在面包板上搭接电路。编写程序，仿真调试。仿真调试通过后，固化程序，脱离开发系统运行。在实验室进行环境模拟，测试系统，完成系统联调。2.3 方案设计思想此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学四年中所学到的相关知识，运用我们所学的电工技术，传感器技术，单片机技术，本设计基于单片机的噪声报警系统。ST89C51 单片机好比一个桥梁，一

15、端联系着传感器另一端紧连报警电路。当周围的环境超过我们设定的数值时，声音传感器把被测的物理量作为输入参数，转换为电量（电流、电压、电阻等等）输出。物理量和测量范围的不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信号的数值符合 A/D 转换器的输入等级时，可以不用放大器放大；当信号的数值不符合 A/D 转换器的输入等级时，就需要放大器放大。而我们选择前者，不需要用放大器，选择数值符合 A/D 转换器的输入等级，这样就可以简化整个系统的设置。传感器将物理信号经过 A/D 转换器转化为可以利用识别的电信号给单片机，这里我们选择单片机的 P

16、1.0 为输入方式，接收到信号的单片机经过程序的设定通过判断这些信号后会由 P2.0 作为单片机的输出直接启动报警电路。此时，蜂鸣器将轮流发出三种声音，相应地二极管发光，这就达4到了直观的报警的效果。3、 硬件部分3.1 AT89C51 芯片3.1.1 概述AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 10

17、00 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。3.1.2 主要特性AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51

18、 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。3.1.3 引脚功能AT89C51 引脚排列如图 3.1.1 所示：5图 3.1.1 AT89C51 的引脚排列3.1.3 引脚功能VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收8TTL 门电流。当 P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位

19、。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIASH进行校验时，P0输出原码，此时 P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向 I/O 口，P1口缓冲器能接收输出4TTL 门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向 I/O 口，P2口缓冲器可接收，输出4个 TTL 门电流，当 P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在 FLASH 编程和校验