摘 要：随着我国经济社会的发展，各种发展中的问题日益浮现。其中，环境噪声给人类的身心健康造成了很大的危害。为了解决噪声污染问题，本次对环境噪声监测系统的研究，采用价格低廉，性能优良的MCS-C51单片机芯片，对采集的噪声信号处理，对噪声进行评级，将得到的结果显示在液晶屏中。对噪声信号的采集打算使用压强式传声器，另外使用AD转换芯片将采集到的电压信号转换为数字信号，输入给单片机。本系统还采用蓝牙技术，将噪声分贝值上传到Android手机设备中，可以更加方便的监测噪声情况。
关键词：环境噪声；单片机；蓝牙
0 引言
随着工业的发展，环境污染事件频频出现，环境成为一个整体而形成的监测的含义逐渐扩大到对环境质量，环境污染等的监测。其中，环境噪声给我们的生活产生了很多困扰，由于我国的噪声测量仪基本都只有在少数计量、卫生、环保等部门中使用，没法普及到全国，群众很难了解自己所处环境的噪声污染状况，所以现在迫切的需要开发一种比较简单实用的噪声监测装置，这也将对我国环境保护事业产生很深远的意义。因此，本文采用便宜低廉的MCS-51芯片，开发了一种简单、实用的装置对环境噪声进行监测，另外通过蓝牙技术，将单片机与手机连接起来，将环境噪声分贝值上传至手机客户端，使环境噪声监测更加便捷。
1 系统方案
1.1 系统总体设计
本系统主要实现的功能是对噪声进行实时监测，并通过蓝牙技术，实现与安卓手机的通信，使用户更方便的获取噪声信息。
噪声的采集采用的是传声器，传声器将环境中的噪声信号采集后，经过放大电路，AD转换电路，对声音信号进行放大，量化。单片机通过内部程序输出噪声分贝值到LCD液晶显示屏中。
在将噪声分贝值上传至安卓设备时，采用的是HC-06蓝牙模块，该模块可实现单片机与安卓客户端的实时连接。
噪声测量仪采用MCS-51单片机作为系统核心，采用电容式驻极体传声器作为传感器，将噪声信号采集到单片机中。期间，噪声信号经过运算放大电路，将不容易检测到的噪声电压信号进行放大，然后利用AD转换电路将该电压信号转化为数字信号输入给单片机，单片机通过内部程序将计算出的噪声级，并在LCD1602液晶中显示出来，实时对噪声进行监测。该方案的结构图如图1。
1.2 声音采集电路
该部分电路采用驻极体传声器，驻极体传声器可以将环境中的噪声信号转换为电压信号，该电压信号经过三极管放大电路初级放大，然后在通过LM393运算放大器放大，可以被AD转化芯片识别检测到。
驻极体传声器的大致工作原理是其内部设置了一个级头，该级头可认为是一个可变电容，当声音信号传入到级头的振膜时，因为振动，电容值发生改变，然后后端通过一个结型场效应管FET将声音信号转换为电压信号。该模块电路图如图2所示。
1.3 液晶显示电路
液晶采用LCD1602，其具有体积小，功耗低、显示内容丰富等优点，在本系统中作为噪声级显示器。LCD1602的显示有两个重要的操作，一个是写指令，一个写数据。其与单片机连接情况如图3所示：
1.4 蓝牙模块电路
蓝牙技术是一种短距离的无线连接技术，用来实现不同设备之间的快速连接。本系统采用的HC-06模块，该部分电路图如图4所示。该模块的作用是和手机客户端连接，并进行数据通信。在与安卓手机客户端连接时，可不考虑蓝牙内部协议，连接后与安卓手机的通信可认为是串口通信。
在编写单片机端的蓝牙程序时，可按照串行协议编写，即通过串行中断编写蓝牙的收发处理程序。在编写安卓端程序时，需要用到套接字，通过套接字获取输入输出流，安卓客户端数据的接收与发送分别是依靠输入流和输出流与单片机进行通信。
2 软件设计
该部分程序是单片机软件编程的核心。在本系统中，AD的采集在定时器0中断中进行的，每隔50ms采集一次，每采集20次取一次平均值，将该平均值在液晶中显示出来。
液晶显示在主程序中进行，通过调用已经写好的显示函数显示，显示的噪声值和电压值被设置为全局变量，当每次采集并取平均值后，噪声值和电压值会被更新显示。
在本系统中字符‘1’作为请求安卓客户端请求噪声值数据的指令，串口中断在接收到数据后，会对接收到的数据进行预判断，如果判断为字符‘1’，则将接收标志位置1，然后在主程序中将噪声值数据发送到安卓客户端。
该程序主要分为两个部分，一部分是液晶显示噪声值，另一部分是蓝牙模块，用来接收安卓客户端发来的数据或者给安卓客户端发送数据。
液晶显示噪声值是放在主循环中的，每次显示的值随噪声数据的动态刷新而更新。AD芯片用来采集传感器经过运放放大的电压信号。AD读取是在定时器0中断中进行，将读取后的电压信号，通过定标计算出噪声级，然后调用显示函数显示噪声分贝值。
蓝牙模块以串口的形式发送或接收数据，发送和接收数据都是在串行中断中，不占用主程序，这样可以让液晶显示比较稳定，不会受到太多影响。主程序的程序框图如图5所示。
3 结束语
在本次基于单片机的噪声监测系统设计中，主要采用MCS-51单片机对传感器信号进行处理，并通过LCD1602进行显示。在设计构想中，本系统可以在城市中使用，作为一个庞大的噪声监测系统。将单片机硬件部分布置在城市的各个监测点，用户可以下载并安装安卓客户端APP，当用户在监测点附近时，可以获取噪声数据，这样噪声数据不光可以在硬件电路中显示，用户还可以通过手机APP获取噪声数据，更好的实现了对噪声的环境监测。
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