基于MSP430单片机的环境噪声监测系统的设计

许话

摘要 设计了一种基于MSP430单片机的环境噪声监测系统，借鉴V/F转换技术，引入低功耗理念，模拟人耳对不同声音频率的灵敏度，对噪声进行声压级监测，具有很好的灵活性和可靠性。

【关键词】电路 噪声监测 环境噪音 MSP430

噪声污染作为当今社会四大污染之一，其对人类健康的危害己引起社会各界的极大关注。本文将提供一种价格合理，功耗低且适用性强的环境噪音监测系统的设计，即利用MSP430F5508处理采集到的噪音信息并评估噪音等级。

1 对单片机噪声监测系统工作原理的概述

噪音監测系统的主要组成部分包括：传声器、信号调理模块、数据收集处理模块以及人机界面等。其中，由传声器将其采集到的噪音转变为电压信号，然后在调理模块的作用下，依据人耳对噪音的敏感度，将电压信号进行频率计权和对数检波，继而便是由采集处理模块展开A/D转换和时间计权，最后由微处理器对检测结果做存储、显示等处理。

2 环境噪声检测系统的相关设计

2.1 设计方案概述

该设计分硬件和软件两部分，噪声的放大、计权、检波和转换等由外部电路完成，对信号进行转换和显示等由单片机完成。

2.2 硬件设计

硬件结构示意图如图l所示。

传声器采用驻极体电容式，具有全指向、低阻抗的特点，本系统所使用的传声器灵敏度为-48db，实用且性价比高。信号放大器采用LM386。为达到模拟人耳灵敏度特性的效果，在噪音测量环节中进行频率计权，计权网络由集成开关电容滤波器MAX7490构成，如图2所示。该网络的工作原理科学快捷且具有电路简单，体积小，稳定性强等优点。对数检波电路利用交直流转换器AD637的dB输出功能，将上一阶段频率计权网络的输出依照对数比例关系展开真有效值交直流转换工作，转换精度为土1 mV，转换时间120ms，电路如图3所示，通过调节Rl0调整OdB输出。V/F转换电路由低成本的AD7740配合极少的外部元件构成，通过调节内部时钟或晶振调节最大输出频率。

3 软件设计

由于MSP430F5508可在5μs内从待机模式唤醒，故初始化后设定其工作在待机模式（LPM3），由内部定时器产生中断，使之每lOOms读取一次转换后的数值，综合数据进行处理，将计算所得噪声值（单位dB）输出给LCD显示。同时watchdog开启，定时检测工作状态，若出现异常情况则系统自动复位重启，错误信息存储在EEROM中，便于开发者调试纠错。

此外，单片机还可以依据具体监测功能的实际要求通过USB接口便捷修改程序，对采样时间等进行调整。

4 低功耗分析

传声器最大工作电流仅500μA，其他电路平均电路为4mA，TI公司出品的超低功耗单片机MSP430F5508，低电源电压范围为3.6V到1.8V，在待机模式（LPM3）下，工作电流在2.1μA左右，内部定时器定时触发中断后，工作电流约115 μA。

正常工作状态下，系统整体耗电不到1W，实现了低功耗的目的，可在便携式测量应用中实现延长电池寿命。

5 结束语

由于人们对噪音污染问题的认识度与关注度越来越高，本文以上所述都是围绕低功耗单片机噪音监测系统展开。希望此论文所提出的低功耗、低成本方案有助于噪声监测系统的推广，从而在解决噪音问题上提供一些帮助。

参考文献

[1]陈朝兴，杜罡，石岩，基于单片机的环境噪声检测系统[J].山东工业技术，2016 （06）：269-270.

[2]潘启勇，娄维鸿，邬正义.基于89C51单片机的环境噪声测量仪[J].电子器件，2000 （02）：146-149.

[3]陈剑林，白滢，牛锋，何龙标，帅正萍.声级计的频率计权特性[J].计量技术，2008 （06）：47-50.

[4]张绍栋，熊文波，环境噪声监测仪器选用中的几个问题[J].噪声与振动控制技术，2007 （01）：149-151.