摘 要

本文是基于STM32平台的开发，利用驻极体电容传声器对噪声进行检测，经过信号放大、计权、检波处理，最终得到噪声分贝值。

本文设计了一款环境噪声监测仪系统，主要由其硬件部分和软件部分构成。系统构建了以STM32为处理器，软硬件结合的监测仪。包含放大电路、网络计权电路、检波电路、微处理器及外围电路以及人机交互界面，完成了数据采集、数据处理以及人机交互的功能。

软件部分功能是确保环境噪声监测仪系统能够稳定、可靠的工作。本文在处理器中移植了C/OS-II，使系统具有良好的实时性能以及多任务机制。在Keil uVision5集成开发环境下利用C语言进行程序编程，实现处理器通过编程命令对各个模块进行控制。

最后，经过测试环境噪声监测仪的性能以及测量精度，实现了噪声监测系统的基本功能，达到了系统设计的要求。

关键词：环境噪声；监测；STM32；C/OS-II

Abstract

This paper of the noise monitor system is based on STM32, using ECM (Electrets Condenser Microphone) to detect the noise, and obtain the value of noise decibel with the process of amplification, weight and demodulation.

The paper is about the research and development of environmental noise monitor, which is combined of hardware and software. The monitor system is a combination of hardware and software, which is based on STM32. And it contains amplification circuit, network weight circuit, demodulation circuit, microprocessor, peripheral circuit and Human-Computer Interaction, and it’s capable of data acquisition, data processing and Human-Computer Interaction.

The software of the system makes sure the monitor work stably and firmly. In this paper, operating system μC/OS-II is transplanted into the processor STM32, which makes the monitor has excellent performance of real-time and multi task mechanism. The software is programed in Keil uVision5 using C at the processor, which can control the modules by program commands.

Finally, after testing the performance and the precision of the environment noise monitor, shows that the system we built has met the basic qualification we hoping for.

Key Words：ambient noise；monitor；STM32；C/OS-II

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 噪声监测仪国内外发展现状 1

1.2.1 国外发展现状 1

1.2.2 国内发展现状 2

1.3 课题研究内容 3

1.3.1 环境噪声监测仪设计任务及内容 3

1.3.2 课题特色 3

1.4 相关规定及政策支持 3

第2章 系统总体方案设计 5

2.1 方案的选择 5

2.2 方案分析 5

2.3. 系统硬件总体设计 5

2.4 系统软件总体设计 6

2.5 系统成本及经济效益分析 6

2.6 本章小结 7

第3章 环境噪声监测仪的硬件电路设计 8

3.1 传声器的原理及选择 8

3.2 信号调理模块设计 9

3.2.1 放大电路和量程选择电路设计 9

3.2.2 频率计权网络 11

3.2.3 检波电路 13

3.3 数据采集模块设计 14

3.3.1 模数转换器 14

3.3.2 时间计权 14

3.3.3 微处理器及外围电路设计 15

3.4 人机交互界面的设计 15

3.5 系统硬件抗干扰措施 16

3.5.1 接地技术 16

3.5.2 信号传输通道抗干扰设计 16

3.5.3 电路板抗干扰设计 17

3.6 硬件焊接及PCB设计 17

3.7 本章小结 19

第4章 环境噪声监测仪软件设计 20

4.1 软件开发工具 20

4.2 操作系统的移植 20

4.3 功能模块的设计 21

4.3.1 初始化及参数设置 21

4.3.2 数据采集模块程序设计 21

4.3.3 数据处理模块的程序设计 21

4.3.4 人机交互界面的程序设计 22

4.4 系统软件抗干扰措施 22

4.4.1 “看门狗”技术 23

4.4.2 冗余技术 23

4.5 本章小结 23

第5章 系统调试及结果 24

5.1 系统调试 24

5.1.1 硬件模块调试 24

5.1.2 软件模块调试 24

5.1.3 系统整机联调 25

5.2 结果分析 25

5.3本章小结 26

第6章 总结与展望 27

6.1 总结 27

6.2 展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

近代以来，工业和交通运输业发展迅速，为经济发展提供了动力，同时工业的发展也带来一系列的环境问题，例如，雾霾、气候变暖以及噪声污染等环境问题。进入工业时代以来，最显著的变化是手工劳动逐渐被机械化设备取代，为了满足日益增长的需求，机械设备功率随着增加，随着而来的负面影响是机械设备产生的工业环境噪声越来越强。近年，电子行业蓬勃发展，家用电器走进普通人家，家用电器产生噪声也成为了一种生活环境噪声，影响了人们的生活质量。目前，环境噪声污染还没有有效的防治方法，它是世界各国面临的重大环境问题之一。

国家对噪声污染的评价有相应的标准，噪声污染指的是噪声分贝值超过国家规定的环境噪声标准值。噪声污染带来很多方面的危害。根据调查显示，在工业发达国家很多事故的发生以及工作效率的消失都与噪声污染有关。大量的医学研究结果表明，噪声对人体健康的危害是多方面的。噪声对人体的危害主要表现在：噪声影响人们工作效率、影响人们的睡眠和休息，损害人们的听力、视力，影响人的神经系统、心血管系统，使人易怒、急躁不安等。