噪声测量仪设计报告书(编辑修改稿)

噪声测量仪设计报告书(编辑修改稿)内容摘要：

Vcc短路。 图 49 LM331 构成的 V/F 转换电路图 12 图 49 为 LM331 构成的 V/F 转换电路， 当输入端 Vi＋输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使 R－ S触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端 f0 为逻辑低电平，同时电源 Vcc 也通过电阻 R11 对电容 C13 充电。 当电容 C13两端充电电压大于 Vcc 的 2/3时，定时比较器输出一高电平，使 R－ S触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端 f0 为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容 C13通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容 C10 对电阻 R13 放电。 当电容 C10 放电电压等于输入电压 Vi 时，输入比较器再次输出高电平，使 R－ S 触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。 输出脉冲频率 f0 与输入电压 Vi 成正比，从而实现了电压－频率变换。 其输入电压和输出频率的关系为：fo=(VinR4)/(R13R15R11xC13) 由式知电阻 R1 R1 R11 和 C13 直接影响转换结果 f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。 电阻 R6 和电容C5 组成低通滤波器，可减少输入电 压中的干扰 脉冲，有利于提高转换精度。 单片机系统 单片机系统本设计的核心部分，声音信号经放大和 V/F 变换后直接送到单片机系统进行处理，并将运算结果送至七段数码管显示器显示和报警系统。 STC89C52是一种带 8K 字节闪烁可编程可檫除只读存储器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 COMOS8的微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51 指令集和输出管脚相 兼容。 STC89C52 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 RXD 和 TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。 时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。 内部方式的时钟电路如图 4— 10(a) 所示，在 RXD 和 TXD 引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。 定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。 晶体振荡频率可以在 ～ 12MHz之间选择，电容值在 5～ 30pF 之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路如图 4— 10（ b） 所示， RXD 接地， TXD接外部振荡器。 对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 12MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片机使用。 13 （ a）内部方式时钟电路 （ b）外部方式时钟电路 图 4— 10 时钟电路 （ 1）复位操作 复位是单片机的初始化操作。 其主要功能是把 PC初始化为 0000H，使单片机从 0000H单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。 除 PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表 所示。 表 一些寄存器的复位状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 PC 0000H TCON 00H ACC 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XX000000B SBUF 不定 IE 0X000000B PCON 0XXX0000B TMOD 00H 14 （ 2）复位信号及其产生 RST 引脚是复位信号的输入端。 复位信号是高电平有效，其有效时间应持续 24 个振荡周期 (即二个机器周期 )以上。 若使用颇率为 6MHz 的晶振，则复位信号持续时间应超过 4us才能完成复位操作。 产生复位信号的电路逻辑如图 4— 3 所示： 图 4— 11 复位信号的电路逻辑图 整个复位电路 包括芯片内、外两部分。 外部电路产生的复位信号 (RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的 S5P2 时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。 复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。 上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图 4— 4（ a） 所示。 这佯，只要电源 Vcc 的上升时间不超过 1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。 按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。 其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与 Vcc 电源接通而实现的，其电路如图 4— 4（ b） 所示；而按键脉冲复位则是利用 RC微分电路产生的正脉冲来实现的， 其电路如图 4— 4（ c）所示： 15 （ a）上电复位 （ b）按键电平复位 （ c）按键脉冲复位 图 4— 12复位电路 上述电路图中的电阻、电容参数适用于 6MHz 晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于 2 个机器周期。 由于本设计单片机系统使用 12M 晶振，所以本设计 的复位电路采用图4— 13 上电复位方式。 图 413 复位电路 STC89C52 具体介绍如下： ① 主电源引脚（ 2 根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋ 5V电源 GND(Pin20)：接地线 ②外接晶振引脚（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 ③控制引脚（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 16 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 ④可 编程输入 /输出引脚（ 32 根） STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、 P P P3 口，每个口有 8位（ 8 根引脚），共 32 根。 PO口（ Pin39～ Pin32）： 8 位双向 I/O 口线，名称为 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8 位准双向 I/O 口线，名称为 ～ STC89C52 主要功能 如表 二 所示。 表 二 STC89C52 主要功能 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系统 8K 可反复擦写 Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 /计数器中断 时钟频率 024MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 本设计中由于采用了 V/F 转换电路，所以单片机系统的输入信号从 P3^5 的 T1口输入频率信号，再经内部 C 语言程序进行运算、计数、定时和判 断，由四个独立按键对报警值进行设定，最后送至 P0 口输出进行显示。 如图 414 所示： 17 图 114 单片机硬件电路 七段数码管显示器 7段数码管一般由 8个发光二极管组成，其中由 7个细长的发光二极管组成数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。 当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。 控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限，但其控制简单，使有也方便。 发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，阴极连在一起的称为共阴极数码管，如图 415 18 图 415 7段数码管结构图 发光二极管（ LED 是一种由磷化镓（ GaP）等半导体材料制成的，能直接将电能转变成光能的发光显示器件。 当其内部有一一电流通过时，它就会发光。 7 段数码管每段的驱动电流和其他单个 LED发光二极管一样，一般为 5～ 10mA；正向电压随发光材料不同表现为 ~。 7段数。