专利名称：一种环境噪声显示系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境监测领域，特别涉及一种环境噪声显示系统。
背景技术：
随着社会经济的发展，噪声问题逐渐成为公众广泛关注的话题。在机 场、工厂、建筑工地、公路、铁路周围经常受到噪声的干扰，某些位于城 市中心区域的商业和娱乐场所也会产生社会噪声，噪声已经成为城市环境 污染的重要方面，是环境评价的一个主要指标。为了便于对环境进行监督， 公众和环保机构需要了解当前所在区域的环境噪声水平。
出于对环境噪声监测的需要，现有技术中出现了用于显示户外噪声水 平的噪声显示系统。这些噪声显示系统可以采集环境噪声，计算环境噪声 的声压级并予以显示。但现有技术中的这些噪声显示系统通常只是显示了 噪声的声压级值，由于一般公众对声学知识、环境知识缺乏了解，因而并 不能够从噪声显示系统所显示的声压级值上直观地了解到对当地环境状 况的评价，这也就降低了环境监督的效果。
此外，现有的噪声显示系统中一般采用了运行操作系统的通用工控主 机来实现，由于环境噪声声压级计算、声压值显示所要完成的相关功能种 类单一，因此，利用前述的通用工控主机并无必要。对通用工控主机的使 用不仅在硬件资源上是很大的浪费，而且具有较大的功耗和发热量，不利 于系统的长时间可靠运行，也提高了整个装置的成本。最后，现有的噪声 显示系统中的操作系统缺少运行监视功能，在系统崩溃时不能可靠地从初 始状态恢复。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有的噪声显示系统只能显示噪声声压级 信息、功耗大、长时间稳定运行率较低且成本较高的缺陷，从而提供一种 功耗低、成本低且能长期稳定运行的环境噪声显示系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种环境噪声显示系统，包括主机箱、声级计主板、显示控制主板以及噪声显示屏；其中，所述的显示控制主板包括噪声超标判断装置；
所述的声级计主板、显示控制主板安装在所述的主机箱内；外部的传声器电连接到所述的声级计主板上，所述的声级计主板还与所述的显示控制主板电连接，所述的显示控制主板电连接到所述的噪声显示屏；
所述的声级计主板从外部的传声器接收到声音信号后，将计算得到的噪声值送入所述的显示控制主板，由所述噪声超标判断装置进行噪声超标判断，并将噪声值与噪声超标判断结果在噪声显示屏上显示。
上述技术方案中，所述的显示控制主板还包括超标时间累计装置。
上述技术方案中，所述的显示控制主板还包括存储装置和传输装置。
上述技术方案中，所述的显示控制主板包括数字输入接口、数字输出接口、微控制器、实时时钟以及板上电源，所述的数字输入接口、数字输出接口 、实时时钟以及板上电源分别与微控制器连接。
上述技术方案中，所述的显示控制主板还包括SD存储接口和板载闪存；所述的SD存储接口和板载闪存与所述的板上电源电连接，与所述的微控制器数据连接。
上述技术方案中，所述的显示控制主板还包括用于对所述显示控制主板的工作状态进行监视的片外监视电路。
上述技术方案中，所述的声级计主板包括供电单元、A计权滤波器、信号放大电路、A/D转换器、微控制器、板上电源以及数字输出接口；其中，所述的A计权滤波器通过信号放大电路连接到微控制器的输入，微控制器的输出与所述的数字输出接口连接；所述的板上电源分别连接到所述的A计权滤波器、信号放大电路和微控制器。
上述技术方案中，所述的声级计主板中的微控制器还包括对所述声级计主板的工作状态进行监视的片内监视电路。
上述技术方案中，所述的噪声显示屏包括用于显示噪声值大小的4位数码管、用于显示噪声超标的第一指示灯、用于显示噪声不超标的第二指示灯以及用于显示累计噪声超标时间的数码管。
上述技术方案中，所述的主机箱包括机箱底板以及机箱上盖；在所述机箱底板上安装有三相电源插座和电源开关，以及用于连接外部传声器的BNC插座；在所述机箱底板的前侧壁安装有RS-232插座和SD卡插槽；在机箱上盖上安装有用于显示主机箱工作状态的LCD显示屏。本实用新型的优点在于
1 、本实用新型中所采用的声级计主板与显示控制主板与现有技术中常 用的通用主板相比，由于只需要完成与噪声监测相关的功能，因此在结构上 更为简单，有利于降低功耗和发热量。
2、 本实用新型中的声级计主板和显示控制主板上都采用了相应的监视 电路，这些监视电路在主板因内外干扰影响而工作不正常时，可以对主板进 行复位操作，使主板恢复到正常工作状态，保证系统持续稳定运行，从而提 供了整个装置的稳定性。
3、 本实用新型中的噪声显示屏不仅能够显示噪声的大小，还能对噪声 是否超标以及噪声的超标时间进行显示，有利于一般公众的了解与监测。
图1为本实用新型的环境噪声显示系统的结构示意图； 图2为本实用新型的环境噪声显示系统中的声级计主板的硬件结构示 意图3为本实用新型的环境噪声显示系统中的显示控制主板的硬件结构 示意图4为本实用新型的环境噪声显示系统中的主机箱的三视图； 图5为本实用新型的环境噪声显示系统中的主机箱的安装示意图； 图6为本实用新型的环境噪声显示系统中的噪声显示屏的示意图。 图面说明
101主机箱102声级计主板103显示控制主板
104电源105噪声显示屏106外部传声器
201机箱底板202机箱上盖203BNC插座
204三相电源插座和电源开关205SD卡插槽
206RS-232插座207LCD显示屏3014位数码管
302第一LED指示灯303第二LED指示灯
304LED数码管401ICP供电单元402A计权滤波器
403信号放大电路404A/D转换器405处理器
406微控制器術板上电源408数字输出接口
409片内监视电路501数字输入接口502数字输出接口
503微控制器504SD存储接口505板载闪存506 实时时钟 507 板上电源
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型中的环境噪声显示系统力口以i兌明。
如图1所示，本实用新型的环境噪声显示系统包括主机箱101、声级计主板102、显示控制主板103、电源104以及噪声显示屏105。其中的声级计主板102、显示控制主板103以及电源104都位于所述的主机箱101内，所述的声级计主板102与外部的传声器106连接，所述的显示控制主板103与噪声显示屏105连接，所述的电源104为所述的声级计主板102与所述的显示控制主板103提供电能。
声级计主板102用于对外部传声器输入的声音信号进行处理，并计算得出噪声的dBA值。根据上述功能，声级计主板102可包括信号调理单元、A/D转换单元以及噪声计算单元。所述的声级计主板102从外部传声器收到用模拟信号表示的噪声信号后，由信号调理单元中的A计权滤波器和信号放大电路对模拟信号进行信号调理，然后在A/D转换单元中将噪声信号由模拟信号转换为数字信号，最后由噪声计算单元计算出噪声的dBA值，所得到的关于噪声dBA值的相关信息被传送到显示控制主板103上。
在硬件实现上，声级计主板102可通过一个低功耗的嵌入式采集模块实现，如图2所示，在这一才莫块上包含有ICP供电单元401、 A计权滤波器402、信号放大电路403、内置A/D转换器404和处理器405的微控制器406、板上电源407以及数字输出接口 408，其中的ICP供电单元401为外部传声器106供电。A计权滤波器402对从外部传声器106所接收到的模拟信号进行滤波，使得模拟信号的频率响应符合标准要求。信号放大电路403从A计权滤波器402接收模拟信号，并调整所述模拟信号的增益，使模拟信号范围符合A/D转换器的要求。所述的A/D转换器404完成所述A/D转换单元的功能，以将模拟信号转换为数字信息；而微控制器406中的处理器405计算噪声的大小，以完成噪声计算单元的功能，并由数字输出接口 408将噪声值输出，板上电源407为声级计主板102上的各部分电路供电。为了对声级计主板102的运行进行监视，在所述的微控制器还带有独立的片内监视电路409,在一定的时间内，若微控制器没有重置片内监视电路409的时间计数器，表明此时微控制器的工作状态不正常，片内监视电路409的时间计数器溢出并且复位微控制器。在本实施例中，声 级计主板102内的片内监视电路409的时间计数器溢出时长设定在10.6998毫秒。
显示控制主板103用于对噪声的dBA值是否符合环境标准进行判断， 并将判断结果输出给噪声显示屏105。根据显示控制主板103的上述功能， 该主板可包括噪声超标判断装置。由于在环境标准中，对不同区域、不同 时间内，噪声的大小是否符合环境标准有不同的规定，因此需要有一个专 门的噪声超标判断装置进行判断。该装置中存储有现有环境标准中的信 息，当该装置从声级计主板102得到噪声值大小后，将所得到的噪声值大 小与所存储的环境标准信息进行比较，从而得出噪声是否超标的结论，根 据判断结果给出是否超标的相应信号值给噪声显示屏105。在一种优选实 施方式中，显示控制主板103还可以包括超标时间累计装置，该装置根据 噪声超标判断装置的判断结果对一定时间段内(如一天、 一周、 一月或一 年)超标的时间加以累计，累计所得到的最终结果也会输出给噪声显示屏 105。在又一种优选实施方式中，显示控制主板103还可包括存储装置和 传输装置。所述的存储装置将对各个时刻的噪声大小进行存储，并对由超 标判断装置所得到的某时刻外部环境是否超标的结果进行存储，此外，还 可存储一定时间段内的超标累计时间。所述的传输装置则可将存储装置的 存储结果输出到外部，使得用户可以提取监控信息。
在硬件实现上，显示控制主板103可通过一个低功耗嵌入式控制模块 实现，显示控制主板103的具体结构与显示控制主板所要完成的功能有关。 以前文中包含有超标判断装置、超标时间累计装置、存储装置和传输装置 的显示控制主板为例，该主板的结构如图3所示，包括数字输入接口 501、 数字输出接口 502、微控制器503、SD存储接口 504、板载闪存505( Flash)、 实时时钟506以及板上电源507等。微控制器通过数字输入接口 501接收 来自声级计主板102的噪声数据，并且将判断结果和累计结果通过数字输 出接口 502发送给噪声显示屏，实时时钟506是一个高精度日历时钟，微 控制器503可以从此时钟获得当前的日期和时间，SD存储接口 504和板 载闪存505共享一个串行数据接口与微控制器503相连，由微控制器503 决定在适当的时机读写SD卡或板载闪存，板上电源507为显示控制主板 上的各部分电路供电。若显示控制主板103在功能上只包括超标判断单元 和超标时间累计单元，则图3中的SD存储接口 504和板载闪存505可以省去。
为了对显示控制主板103的运行进行监视，在显示控制主板103内还可带有独立的片外监视电路(未在图3中示出)，在一定的时间内，若微控制器没有重置片外监视电路的时间计数器，表明此时微控制器的工作状态不正常，则片外监视电路的时间计数器溢出并且复位微控制器。与声级计主板102内的片内监视电路相比，显示控制主板103的片外监视电路的时间计数器溢出时长较长，在本实施例中，可设定为1.6秒。
vt人对声级计主斧反102与显示控制主斧反103的上述iJL明可以看出，两个主板都只包含了与噪声检测的相关功能模块，去除了通用主板中许多与噪声检测无关的功能模块，因此在功耗与成本上都有明显的降低。此外，在两个主板上所集成的监视电路在主板因内外干扰影响而工作不正常时，可以对主板进行复位操作，使主板恢复到正常工作状态，保证系统持续稳定运行。
如前所述，声级计主板102、显示控制主板103以及电源104都安装在所述的主机箱101内，本实用新型对主机箱101的形状并无特别的规定，只要其能够满足保护声级计主板102、显示控制主板103以及电源104，并能够实现它们与外部的数据传输即可。在图4和图5中，给出了主机箱101在一个实施例中的示意图，该实施例中的主机箱是一个长方体的金属机箱。它的长为177毫米，宽为152毫米，高为94毫米，机箱壁厚为1毫米。主机箱101包括机箱底板201以及机箱上盖202，机箱上盖202可以和机箱底板201分离，机箱上盖202通过螺钉连接到机箱底板201上。机箱底板201的后侧壁上开有两个开口，其中的长方形开口安装三相电源插座和电源开关204,三相电源插座和电源开关为一体化结构；其中的圆形开口用于安装BNC插座203， BNC插座203用于连接外部的传声器。机箱底板201的前侧壁上开有两个开口，长方形开口用于安装RS-232 (—种数字输出接口 )插座206,另一个长方形狭窄开口用于安装SD卡插槽205。机箱上盖202的中间位置开有一个长方形开口 ，用于安装一个128x64^f象素的单色LCD显示屏207， LCD显示屏207用于显示主机箱101的工作状态。
当显示控制主板103安装在上述主机箱101内时，它应当被固定到机箱底板201上，且其侧面应当紧贴机箱底板201的侧壁，使得显示控制主板103上的数字输出接口 (如RS-232接口 )和SD存储接口分别与机箱底板201侧壁上的RS-232插座206 、 SD卡插槽205对齐。当声级计主板102安装在主机箱101内时，它被安装在所述的显示控制主板103的上方，声级计主板102与显示控制主板103之间通过板对板连接器连接两者的数字接口 。
噪声显示屏105用于显示噪声的相关信息。在前文中已经提到，显示 控制主板103除了可以提供常见的用于显示噪声大小的dBA值外，还可以 提供噪声是否超标的判断结果值以及噪声超标时间的累计值，因此，在噪 声显示屏105上应当有用于显示相关信息的部分。在图6中，给出了本实 用新型中的噪声显示屏105的一个实施例。在该实施例中，噪声显示屏105 为圓顶长方形，长670毫米，宽210毫米，厚38毫米。噪声显示屏105 的显示面中部带有5.0英寸红色光4位数码管301,字符的宽为69.5毫米， 高为126毫米，在左数第三位和左数第四位之间带有一个小数点，显示范 围为0.0 999.9。在4位数码管301的右侧印制有"dBA"字符。在4位数 码管301的上方带有两个LED指示灯，左侧的红色LED 302在噪声水平 超标时点亮，右侧的绿色LED 303在噪声水平正常时点亮，在某一时刻此 两LED指示灯必有一个处于点亮状态。在4位数码管301的下面带有一 个用于显示以小时为单位的累计噪声超标时间的LED数码管304。以上只 是噪声显示屏105的一种实现方式，在显示与噪声相关的数值时也可采用 现有技术中的其他显示方式。
本实用新型的环境噪声显示系统在工作过程中，通过外部的传声器采 集当前所在环境的噪声大小，传声器将包含有噪声大小信息的模拟信号传 输到所述的声级计主板102,声级计主板102对所述的模拟信号做信号调 理、A/D转换后，计算噪声大小的具体数值，并将所得到的数值发送到所 述的显示控制主板103,所述的显示控制主板103根据噪声大小的相关数值， 对当前外部环境的噪声是否超标进行判断，并在超标的情况下累计超标时 间。所述的噪声大小数值、噪声是否超标的判断结果以及累计超标时间等都 可在噪声显示屏105上显示。此外，所述的噪声大小数值、噪声是否超标的 判断结果以及累计超标时间等都可在显示控制主板103中存储，用户可通过 相应的接口读取所存储的数据。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非 限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人 员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本 实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围 当中。
权利要求1、一种环境噪声显示系统，其特征在于，包括主机箱(101)、声级计主板(102)、显示控制主板(103)以及噪声显示屏(105)；其中，所述的显示控制主板(103)包括噪声超标判断装置；所述的声级计主板(102)、显示控制主板(103)安装在所述的主机箱(101)内；外部的传声器电连接到所述的声级计主板(102)上，所述的声级计主板(102)还与所述的显示控制主板(103)电连接，所述的显示控制主板(103)电连接到所述的噪声显示屏(105)；所述的声级计主板(102)从外部的传声器接收到声音信号后，将计算得到的噪声大小值送入所述的显示控制主板(103)，由所述噪声超标判断装置进行噪声超标判断，并将噪声大小与噪声超标判断结果在噪声显示屏(105)上显示。
2、 根据权利要求1所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的 显示控制主板(103)还包括超标时间累计装置。
3、 根据权利要求2所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的 显示控制主板(103)还包括存储装置和传输装置。
4、 根据权利要求1或2或3所述的环境噪声显示系统，其特征在于， 所述的显示控制主板(103 )包括数字输入接口 ( 501 )、数字输出接口 ( 502 )、 微控制器(503 )、实时时钟(506 )以及板上电源(507),所述的数字输 入接口 (501)、数字输出接口 ( 502)、实时时钟(506 )以及板上电源(507) 分别与微控制器(503 )连接。
5、 根据权利要求4所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的 显示控制主板(103)还包括SD存储接口 ( 504)和板载闪存(505 );所 述的SD存储接口 (504)和板载闪存(505 )与所述的板上电源(507)电 连接，与所述的微控制器(503 )数据连接。
6、 根据权利要求4所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的 显示控制主板(103 )还包括用于对所述显示控制主板(103 )的工作状态 进行监视的片外监视电路。
7、 根据权利要求1或2或3所述的环境噪声显示系统，其特征在于， 所述的声级计主板(102)包括供电单元(401)、 A计权滤波器(402)、 信号放大电路(403 )、 A/D转换器(404)、微控制器(406)、板上电源(407)以及数字输出接口 (408 );其中，所述的A计权滤波器(402)通过信号放大电路(403 )连接到微控制器(406)的输入，微控制器(406)的输出与所述的数字输出接口 (408 )连接；所述的板上电源(407)分别连接到所述的A计权滤波器(402 )、信号放大电路(403 )和微控制器(406 )。
8、 根据权利要求7所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的声级计主板(102)中的微控制器还包括对所述声级计主板(102)的工作状态进行监视的片内监视电路(409)。
9、 根据权利要求1或2所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的噪声显示屏(105)包括用于显示噪声值大小的4位数码管(301)、用于显示噪声超标的第一指示灯(302 )、用于显示噪声不超标的第二指示灯(303 )以及用于显示累计噪声超标时间的数码管(304)。
10、 根据权利要求1所述的环境噪声显示系统，其特征在于，所述的主机箱(101 )包括机箱底板(201 )以及机箱上盖(202);在所述机箱底板(201)上安装有三相电源插座和电源开关(204)，以及用于连接外部传声器的BNC插座(203 );在所述机箱底板(201 )的前侧壁安装有RS-232插座(206)和SD卡插槽(205);在机箱上盖(202)上安装有用于显示主机箱工作状态的LCD显示屏(207 )。
专利摘要本实用新型提供一种环境噪声显示系统，包括主机箱、声级计主板、显示控制主板以及噪声显示屏；其中，显示控制主板包括数字输入接口、数字输出接口、微控制器、实时时钟以及板上电源，数字输入接口、数字输出接口、实时时钟以及板上电源分别与微控制器连接；声级计主板、显示控制主板安装在主机箱内；外部的传声器电连接到声级计主板上，声级计主板还与显示控制主板电连接，显示控制主板电连接到噪声显示屏。本实用新型中所采用的声级计主板与显示控制主板与现有技术中常用的通用主板相比，由于只需要完成与噪声监测相关的功能，因此在结构上更为简单，有利于降低功耗和发热量。
文档编号G01H17/00GK201425515SQ200920105500
公开日2010年3月17日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者杰 乔 申请人:北京声望声电技术有限公司