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译文：

2011年第三届测量技术与机电一体化自动化国际会议

基于AT89C52单片机的噪声检测器设计

蔡莎莎 傅生

北京工业大学机械工程与应用电子技术学院

中国北京

caishasha007@126.com

摘要

本文介绍了 AT89C52 微控制器的性能和特点, 设计了一种具有低成本、高精度、微型化的噪声检测器, 采用 AT89C52 微控制器作为核心组件。探测器用于工作场所、广场和其他公共场所，用以检测噪音的大小,为控制噪音提供了依据。

关键词 ：单片机；噪音；检测

一 系统介绍

环境污染已成为社会可持续发展的重要障碍。噪音今天对环境造成了相当严重的污染。物体的振动会引起大气中的空气振动,从而产生噪音。长时间暴露在噪声下会对人体造成伤害,危害程度取决于噪音的强度(声压)、频率和接触时间。在工厂中,工业噪声的控制直接影响到工人的身心健康,影响生产效率、产品质量和整体经营目标的完成。因此,噪音问题是环境污染的另一个主要指标。为了实现工业领域噪声的实时检测,为噪声控制提供依据,笔者以SCMAT89C52为芯片设计了噪声监测系统。该装置将 MCU实时控制和数据处理功能与传感器相结合,能够准确地检测工业现场的噪声。噪音程度将显示在液晶屏上。根据噪声大小,该装置将及时发出声光报警信号。它还可以使用串口通信将ad转换器芯片转换后的数据上传到PC上,有利于重要数据的存储和打印。

二 硬件设计

该检测器包括控制电路、噪声监控和转换电路、键盘设置电路、声光报警电路、LCD显示电路、通信电路。框图如图1所示。

图1硬件框图

A.控制系统

控制系统选用AT89C52微控制器作为核心元件。AT89C52 是一款低功耗、高性能 CMOS 8位微处理器, 芯片具有256字节内部 RAM,8Kb闪存, 足以满足数据存储需求, 无需扩展内存。它还有32条i/o线路,无需扩展和简化外部电路。AT89C52 单片机还有三个16位计数器、六个极点中断源、一个全双工串行端口、一个精确的模拟比较器和内部芯片振荡器;同时支持低功耗空闲和断电模式;工作电压4.25~5.50V,工作频率为12Hz,足以满足系统的设计要求。

B各个传感器部件的选择

1) 麦克风和前置放大器

声压测量是最流行的声学测量技术, 麦克风可用于将声场中的一个点的瞬时声压转换为电信号,然后由MCU处理并放大信号。最后,可以直接获得瞬时声压电平信号。许多不同类型的麦克风, 根据结构的不同, 可分为电容、动态、压电等半导体式麦克风。温度不仅是工业生产中的重要物理参数, 也是日常生活中必不可少的一个测量参数, 在农业、现代科学研究和各种高科技的发展和研究中普遍使用。在当前的测量中，传统的温度温度计不能满足温度测量的要求。随着时代的进步和发展, 微控制器和传感器技术已经扩展应用到了各个领域。本设计是一种基于微控制器控制的数字温度计。它以AT89S52作为芯片、使用DS18B20作为温度传感器和3个LED数字管实现温度显示。它也是一种多功能温度计,可设置温度上限报警。与传统温度计相比,数字温度计具有阅读方便、测量范围广、测量准确等优点。该数字显示系统为温度输出，简单经济,运行可靠,环保。它将主要应用于日常生活、工作、科学和设计研究等各个领域。移动线圈和电容麦克风是两种常见的麦克风。由于电容麦克风相比移动线圈麦克风，具有更宽的频率范围、更高的灵敏度、更少的失真、更好的音质,综合考虑麦克风的性能和系统要求,我们选择了杭州爱华仪器的电容麦克风。由于电容麦克风的电容很小, 电阻高,而后置放大器不会是阻抗很高的放大器,所以中间需要增加前置放大器的阻抗转换。

2)信号放大器

LM324系列运算放大器是一种具有差分输入的放大器，价格也不贵。可以在提供单一电源, 电压范围为 3.0-32V 或 16 V的条件下工作。LM324 具有输出短路保护功能。最大的低偏置电流为 100nA,每个封装包含四个运算放大器,但也有内部补偿功能，使用起来很容易。

3)a/d转换器

MAX197是由Maxim公司生产的12位高速的a/d转换芯片,有8个通道。芯片需要 5v的单电源供电, 单次转换时间仅为6s,采样率高达100kHz。软件可选择的模拟输入范围:plusmn;10V,plusmn;5v,0V~10V, 0V~ 5V。它还提供了一个标准的并行接口和8位三态数据i/o 端口,它可以直接与大多数微控制器连接。它易于使用, 同时也满足本系统的要求。MAX197 分为内部采样模式和外部采样模式。在内部采样控制模式中(D5=0), 写入脉冲开始进入间隔采样模式,采样间隔后马上(当芯片时钟2MHz, 3ms时)启动a/d转换。在外部采样模式 (D5=1), 两个写入脉冲控制样本,和a/d转换。当第一次写入脉冲出现时, 写入ACQMOD为1,开始间隔采样。当第二个写入脉冲出现时, 改变控制字ACQMOD为0, 、MAX197 停止采样, 并启动a/d转换。两个写脉冲之间的间隔等于一个采样时间。转换结束后,MAX197相应的INT引脚电平变为为低,并向芯片发送信息，通知芯片读取转换结果。

C 键盘电路

本部分由四个关键部分组成。前两个按键设计的目的，是执行加操作和减操作。还有一个确认键和设置键。四个键分别由MCU P0.0, P0.1, P0.2, P0.3。电路如图 2所示

图2键盘电路

D 报警电路

报警电路包括声音报警和灯光报警。如果LED灯点亮,说明了噪音正在过大,同时,报警电路中的蜂鸣器也会发出声音。这两个

部件由MCU的P3.0和P3.1端口控制。电路如图3所示。

图3报警电路

E 显示电路

液晶屏电路采用 SMC1602A。SMC1602a是一个标准字符 LCD 模块 (LCM), 使用点状液体晶体显示 (LCD)。可以显示16个字符。字符大小2.95X4.35(WXH)mm, 内置液晶屏控制器，支持HD44780接口类型。它可以直接与MCU连接,因此它被广泛应用于各种类型的仪器仪表和电子设备。

F 通信电路

串行通信接口电路如图4所示.作为串行通信ASIC,MAX232实现了AT89C51和PC 之间的数据通信。MAX232芯片需要提供 5V的电源。它有两个接收和方式, 性能稳定。电路是设计简单而可再利用。

图4通信电路

传感器检测到噪声信号, 噪声信号首先由AT89C52微控制器处理。在那之后它会把数据显示在液晶屏上,同时比较与阈值。当噪音值超过阈值,报警电路将发出报警信号如图5主程序流程图所示。

图5主程序流程

四 小结

本文介绍了用于噪声的检测的基于AT89C52芯片的系统。AT89C52单片机可以充分利用其数据处理和及时的控制能力,使系统控制在最佳的工作条件下,提高系统灵敏度。该报警器是便携式的,易于使用。键盘设置和液晶显示模块显示部分提供了了友好的人机交互方式。软件是使用C语言设计,从而减少了软件的开发时间,具有良好的可移植性和实用性价值。

参考文献

[1]郭天祥，单片机C语言教程51-简介改进，发展和扩大整个攻略。 北京：电子工业出版社.2008。（中文）

[2]寻求技术，8051 C编程语言完全手册。 北京：邮电出版社.2006。（中文）

[3] Liu wentao，典型的C51 MCU应用设计语言。北京：邮电出版社.2005。（中文）

[4]栾亚群，李秉坚，鞠永峰。 温度控制和基于AT89C52单片机的显示设计。 现代电子技术。2008年：130.134

[5]彭安。 基于多通道压力数据采集系统MAX197。 电子。2006,5：57

2010年电气与控制工程国际会议

基于AT89C52单片机的数字温度计设计

张谦德州职业技术学院

,山东省德州市,中国wyh1101@126.com

摘要

本文介绍了一种以AT89C52为芯片、DS18B20为温度传感器、共三个LED阳极数字管进行数据传输显示，的数字温度计的一种新的设计方法。其硬件电路包括主控制器、温度测量电路和显示电路。与传统温度计相比,它具有阅读方便、温度测量范围广、温度测量准确等优点。其温度输出以数字方式显示。同时它具有低成本和易于操作的特点,主要用于一些验室之类的地方或需要精确温度测量的场所。

关键词

数字温度计;控制器，温度传感器

温度不仅是工业生产中的重要物理参数, 也是日常生活中必不可少的一个测量参数, 在农业、现代科学研究和各种高科技的发展和研究中普遍使用。在当前的测量中，传统的温度温度计不能满足温度测量的要求。随着时代的进步和发展, 微控制器和传感器技术已经扩展应用到了各个领域。本设计是一种基于微控制器控制的数字温度计。它以AT89S52作为芯片、使用DS18B20作为温度传感器和3个LED数字管实现温度显示。它也是一种多功能温度计,可设置温度上限报警。与传统温度计相比,数字温度计具有阅读方便、测量范围广、测量准确等优点。该数字显示系统为温度输出，简单经济,运行可靠,环保。它将主要应用于日常生活、工作、科学和设计研究等各个领域。

1. 设计原则

我的设计是一个温度测量电路。传统的方法是利用热敏电阻的温度传感效应,电压或电流会随温度变化，而据此收集温度。在a/d转换后,数据将被发送到微控制器进行处理,然后测量的温度将显示在显示电路上。这种设计需要使用A/D转换电路,温度测量电路非常复杂。因此,在我的设计中采用了温度传感器。温度传感器广泛应用于大多数单片电路设计中。使用温度传感器DS18B20,测量的温度可以直接容易地读取并转换以满足设计要求。

二、系统硬件结构

图1硬件结构

图2整体系统示意图

A AT89S52微控制器

AT89S52 是由美国ATMEL公司生产的低功耗、高性能的8位微控制器。功能强大的AT89S52可以为许多嵌入式控制应用系统提供具有高性价比的解决方案。此外,该芯片还有三个可选包-pdip, TQFP和PLCC,用以满足不同的需求。

图3AT89S52 引脚图

主要特点:

·与MCS-51指令集兼容

·8k 可以反复擦写(gt;1000次)ISP闪存

·32位双向I/O接口

·工作电压4.5-5.5V

·三个16位可编程定时器/计数器

·时钟频率0-33 mhz

·全双工 UART 串行端口中断线

· 256*8bit 内部内存

· 2个外部中断源

·低功耗空闲和省电模式

·中断唤醒省电模式

·三级加密技术

·看门狗电路

·软件可设置的空闲和省电功能

·灵活的ISP字节和页面编程

B 温度传感器DS18B20

DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的单总线设备。它具有电路简单、体积小、电压范围广、经济实惠等特点。

温度不仅是工业生产中的重要物理参数, 也是日常生活中必不可少的一个测量参数, 在农业、现代科学研究和各种高科技的发展和研究中普遍使用。在当前的测量中，传统的温度温度计不能满足温度测量的要求。随着时代的进步和发展, 微控制器和传感器技术已经扩展应用到了各个领域。本设计是一种基于微控制器控制的数字温度计。它以AT89S52作为芯片、使用DS18B20作为温度传感器和3个LED数字管实现温度显示。它也是一种多功能温度计,可设置温度上限报警。与传统温度计相比,数字温度计具有阅读方便、测量范围广、测量准确等优点。该数字显示系统为温度输出，简单经济,运行可靠,环保。它将主要应用于日常生活、工作、科学和设计研究等各个领域。

现场测量温度通过'总线'数字模式直接传输,大大增强了系统的抗干扰能力。它同时也适用于恶劣环境下的现场温度测量,应用于如环境控制、设备控制、过程控制或电子耗材等需要温度测量的场景。

产品的主要特点是:

·只需一个端口即可实现通信.

·DS18B20 的每个组件都有一个独特的序列号。

·无需外部温度测量组件。

·测量-55°C和 125°C之间的温度范围.

·数字温度计分辨率由9-12，用户可以选择。

·内部上、下温度阈值报警设置.

图4S18B20 底视图

TABLEI (底部视图)DS18B20引脚功能的详细描述

编号	名字	引脚功能说明
1	GND	地面信号
2	DQ	数据输入/输出引脚。开漏单总线 资料编号：[4405]