基于89C51单片机的环境噪声测量仪

文章摘要：系统的核心部分是AT89C51单片机，其指令系统与MCS－51完全兼容，且片内带4kB的E2PROM，可以方便地构成一个最小测量系统。其P3．5引脚接由NE555构成的定时器输出的100 kHz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，也反映了所测声压的大小。经软件处理后，噪声声压级显示值由P1口输出，经 74LS248译码再驱动两位1．8 in高亮度LED数码管显示，适当控制译码器灭灯端，使两数码管轮流发光实现动态显示，降低功耗。 4软件设计环境噪声测量系统的软件采用模块化设计，由主程序、中断服务程序、查表子程序和显示子程序组成。各程序模块的流程图如图2所

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　　系统的核心部分是AT89C51单片机，其指令系统与MCS－51完全兼容，且片内带4kB的E2PROM，可以方便地构成一个最小测量系统。其P3．5引脚接由NE555构成的定时器输出的100 kHz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，也反映了所测声压的大小。经软件处理后，噪声声压级显示值由P1口输出，经 74LS248译码再驱动两位1．8 in高亮度LED数码管显示，适当控制译码器灭灯端，使两数码管轮流发光实现动态显示，降低功耗。

       4　软件设计

　　环境噪声测量系统的软件采用模块化设计，由主程序、中断服务程序、查表子程序和显示子程序组成。各程序模块的流程图如图2所示：

　　主程序处于循环工作状态，主要完成定时／计数器和中断系统的初始化，并循环调用查表和显示子程序。每当T1对外接100 kHz时钟计数达0．5 s后，申请中断，CPU响应中断后即读取TH0、TL0两寄存器中的计数值，并重新初始化T0、T1，以便检测下一次的数据。

点击看原图

  图2 软件流程图

　　值得指出的是，查表程序实现了计数值向声压级的转换。由式（1）知声压每增加12．2％，声压级增加1dB，因此T0计数值每增加12．2％，声压级增加1dB．在E2PROM 中定义一张表格，每三个字节为一组数据，其中前两个字节为计数值，后一个字节为压缩BCD码表示的声压级值。调试时，参照精密声级计，读出某声压级所对应的计数值，从而确定表格中两参数的对应关系，当程序固化后，还可通过硬件电路对其进行调整。下面给出定

义该表格的伪指令格式：

　　TAB：DB1BH，0A0H，0BBH，　　；表格上限∶　　　　　　　　　　　　　　　
    05H，83H，83H，
    04H，0EAH，82H，

    04H，61H，81H，

    03H，0E7H，80H，

    03H，7AH，79H

    03H，19H，78H，

    02H，0C3H，77H，

    02H，76H，76H，

 　　∶
　　00H，00H，0AAH，　　；表格下限

　　其中，“0AAH”、“0BBH”两个数据经译码后分别显示下限标记“［”和上限标记“］”，表示超出测量范围。

　　为了提高系统的抗干扰能力，除了在硬件上采取了相应的措施外，软件上采用了冗余设计法即重复重要的指令，未用空间设置空操作指令，以防止程序跳飞而死机。

       5　结束语

　　最后用国营江西红声器材厂生产的ND－2型精密声级计对系统进行校验，测量误差小于1 dB，测量范围在40～96 dB之间，已满足一般环境下噪声的测量要求。

　 在仪器制作过程中，常熟高等专科学校物理系汪逸新高级工程师给予了很多指导意见，常熟市卫生防疫站职业卫生科提供了校验仪器，在此表示深深感谢！

　　参考文献

［1］　马大猷等。声学手册。［M］北京：科学出版社，1983

［2］　何立民。单片机应用文集（1）。［M］北京航空航天大学出版社。1991

［3］　周泽存。检测技术。［M］北京：机械工业出版社。1993

［4］　杨振江。A／D、D／A转换器接口技术及实用线路。［M］西安电子科技大学出版社。1996

［5］　蔡美琴等。MCS－51系列单片机系统及其应用。［M］北京：高等教育出版社。1992

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