噪声音量检测讲解.docx

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噪声音量检测讲解

成员：

邓方

易凡马心闻

班级：

英才班1301

学院：

电气与电子工程学院

专业：

电气信息类

教师：

胡淑均

目录

前言

第一章系统整体设计

1．设计目的 

2．设计功能

3．框架模块描述

第二章系统硬件设计

1．基本运放模块

2．多谐振荡模块

3．A/D转换模块

4．二进制转8421BCD模块

5．数码管显示模块

.Multisim仿真

参考文献

附录

前言

噪声是发声体做无规则振动时发出的声音，声音由物体的振动产生，以波的形式在一定的介质（如固体、液体、气体）中进行传播通常所说的噪声污染是指人为造成的。

产业革命以来，各种机械设备的创造和使用，给人类带来了繁荣和进步，但同时也产生了越来越多而且越来越强的噪声。

交通噪声包括机动车辆、火车、地铁、船舶、飞机等的噪声。

由于机动车辆数目的迅速增加，使得交通噪声成为城市的主要噪声源。

工业噪声工厂的各种设备产生的噪声。

工业噪声的声级一般较高，对工人及周围居民带来较大的影响。

建筑噪声主要来源于建筑机械发出的噪声。

建筑噪声的特点是强度较大，且多发生在人口密集地区，因此严重影响居民的休息与生活。

社会噪声包括人们的社会活动和家用电器、音响设备发出的噪声。

这些设备的噪声级虽然不高，但由于和人们的日常生活联系密切，使人们在休息时得不到安静，尤为让人烦恼，极易引起邻里纠纷。

噪声对人体最直接的危害是听力损伤。

人们在进入强噪声环境时，暴露一段时间，会感到双耳难受，甚至会出现头痛等感觉。

离开噪声环境到安静的场所休息一段时间，听力就会逐渐恢复正常。

这种现象叫做听觉疲劳。

但是，如果人们长期在强噪声环境下工作，听觉疲劳不能得到及时恢复，且内耳器官会发生器质性病变，即形成噪声性耳聋。

突然暴露于极其强烈的噪声环境中，听觉器官会发生急剧外伤，引起鼓膜破裂出血，迷路出血，螺旋器从基底膜急性剥离，可能使人耳完全失去听力，即耳聋。

目前市场上存在着许多种型号不一功能各异的噪声测量仪，按用途可分为一般声级计、脉冲声级计和积分声级计（噪声暴露计或噪声剂量计）。

按准确度可分为四种类型,即0型、1型、2型和3型。

0型声级计的准确度是±0.4分贝，是实验室标准声级计；1型声级计的准确度是±0.7分贝,一般在实验室或声学条件可以严格控制的现场使用；2型声级计的准确度是±1分贝，适用于一般现场噪声测量；3型声级计的准确度是±1.5分贝，一般用于现场噪声的普查。

目前声级计的指示方式大部分采用电表指示。

测量有效值时的平均时间有3种：

（快）──电表电路的时间常数约为125ms；二“S”（慢）──电表电路的时间常数约为1s;三“I”（脉冲）──电表电路的时间常数是35ms。

具有“I”时间计权特性的声级计,可用来测量脉冲噪声，近年来有些声级计采用数字显示,还可通过BCD码输出使它能同其他分析处理仪器和电子计算机配合使用。

第1章系统整体设计

1.设计目的

噪声与人们的生活密切相关，它影响人们的学习，生活和休息。

并且长时间接触噪声会对听力造成损伤，并诱发多种疾病。

因此检测噪声很有必要，根据检测数据合理的降噪措施，并应用与实际之中，基于此我们组设计开发了噪声音量检测系统。

2.模块功能

1）噪声监测模块：

将咪头（MIC）通过一个上拉电阻和电源Vcc相连，再将咪头正级接到运放，负极接地，通过咪头把空气中噪声转换为电信号。

2）运放放大模块：

将咪头产生的微弱的电信号接到运放的同相放大端，引入负反馈，将输入信号放大100倍后输出。

3）多谐振荡模块：

将NE555集成块与外部电阻，电容连接，构成多谐振荡器，产生10KHZ的方波，供后面电路使用。

4）A/D转换模块：

将前面放大的模拟信号转换成数字信号。

5）分级测电压模块：

将数字信号与计数器数值比较，当两者一致时，取此时计数器的值。

6）译码模块：

将计数器的二进制转换为8421BCD码。

7）数码管显示模块：

将8421BCD码通过译码器在数码管上显示。

3.框架模块描述

555多谐振荡产生时钟信号

数码管显示

前置放大

咪头检测噪声信号

A/D转换分级测电压

二进制转8421BCD码

第二章系统硬件设计

1.基本运放模块

将咪头产生的微弱的电信号接到运放的同相放大端，根据理想运放的特性有：

虚短Vp=Vn；Ip=In=0；由图知

Vo=Vi+（Vi/R1）×R2

分析看出，因反相端电流为零，因此由R1和R2组成的电路实际上是一个分压器，它将输出电压V0的一部分返回给运放的反相输入端Vn

得电压增益Av=1+（R2/R1）。

则此图中运放将输入信号放大100倍后输出。

2.多谐振荡模块

图1

由555定时器构成的多谐振荡器如图1所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚）接到R1，R2的连接处。

由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。

这时，电源经R1，R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短与电容的充电时间有关。

充电时间常数T充=（R1＋R2）C。

不难理解，接通电源后，电路就在两个暂稳态之间来回翻转，则输出可得矩形波。

电路一旦起振后，uc电压总是在（1/3～2/3）Vcc之间变化。

图1（b）所示为工作波形。

仿真电路图

其中，

为VC由

上升到

所需的时间，

为电容C放电所需的时间。

555电路要求R1与R2均应不小于1KΩ，但两者之和应不大于3.3MΩ。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。

一般多谐振荡器的工作过程可分为以下四个阶段:

（1）暂稳态I（O~tl）:

电容C充电,充电回路为VDD→R1→R2→C→地,充电时间常数为为τ1=（R1+R2）C,电容C上的电压uc随时间t按指数规律上升,此阶段内输出电压uo稳定在高电平.

（2）自动翻转I（t=tl）:

当电容上的电压uc上升到了VDD时,由于555定时器内S=0,R=1,使触发器状态Q由1变为0,由0变成1,输出电压uo由高电平跳变为低电平,电容C中止充电.

（3）暂稳态Ⅱ（t1~t2）:

由于此刻==1,因此放电管V饱和导通,电容C放电,放电回路为C→R2→放电管V→地,放电时间常数τ2=R2C（忽略V管的饱和电阻）,电容电压uc按指数规律下降,同时使输出维持在低电平上。

（4）自动翻转Ⅱ（t=t2）:

当电容上的电压uc下降到了VDD时,由于555定时器内S=1,R=0,使触发器状态Q由0变为1,由1变成0,输出电压uo由低电平跳变到高电平,电容C中止放电.

由于=0,放电管截止,电容C又开始充电,进入暂稳态I.

以后,电路重复上述过程,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们交替变化,输出连续的矩形波脉冲信号。

根据T=tw1+tw2tw1=0.7（R1+R2）C

tw2=0.7R2C

可知，电路输出10KHZ方波。

3．A/D转换及二进制转8421BCD码模块

通过AD转换功能，将一定范围的模拟信号分为256级，分别对应噪音的大小，用八位二进制输出

4.数码管显示模块

将转换的8421BCD码通过七段译码器

驱动数码管发光。

Multisim仿真结果

参考文献

[1] 谭浩强.C程序设计：

清华大学出版社

[2] 康华光.电子技术基础.（数字部分）：

高等教育出版社 

[3] 康华光.电子技术基础（模拟部分）. ：

高等教育出版社,