一种基于单片机的实时嵌入式可调控噪声检测及消噪装置的制作方法

本发明涉及一种基于单片机的实时嵌入式可调控噪声检测及消噪装置，属于电子产品技术领域。

背景技术：

在日常生活和工业化生产中，噪声是不可避免产生的。噪声是一种环境污染，尤其在城市和工业区里，严重干扰着人们的日常生活，也危害着人们的身体健康。传统的干扰消除器，只能消除某一分贝范围内的噪音，无法做到针对不同情况下的噪音，以达到消除的目的，而且没有反馈机制，无法让人们直观知道有没有达到噪音消除的目的。因此，本发明设计出一种可在不同噪音环境下消除噪音并带有反馈机制的消噪装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：本发明提供了一种基于单片机的实时嵌入式可调控噪声检测及消噪装置，用来解决传统消噪装置只能消除单一噪音，无法根据环境的改变而可调消噪的问题，以及是否消噪了无法反馈的问题。

本发明技术方案是：一种基于单片机的实时嵌入式可调控噪声检测及消噪装置，包括干扰源1、噪声检测电路2、干扰接收电路3、整形电路4、放大电路5、a/d转换器6、单片机7、移相器8、信号发生器9、电源电路10；

所述噪声检测电路2与干扰源1连接，检测干扰源产生的噪声，干扰接收电路3与噪声检测电路2连接，接收噪声信号，整形电路4与干扰接收电路3连接，放大电路5与整形电路4连接，a/d转换器6与放大电路5连接，单片机7连接a/d转换器6和移相器8，移相器8与信号发生器9连接，电源电路10连接单片机7、移相器8、a/d转换器6、放大电路5、整形电路4。

所述噪声检测电路2包括拾音器mic、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、三极管q3、滑动变阻器rp1、滑动变阻器rp2、变压器t1071a、变压器t1071b；其中电阻r14与电容c8并联后一端接拾音器mic，电阻r15与滑动变阻器rp1串联后与电阻r14并联，滑动变阻器rp1的另一端接变压器t1071a的输入端；电阻r19一端与滑动变阻器rp1连接后与变压器t1071a并联；电阻r16与电容c8并联后接变压器t1071a输入端；电阻r17与电容c9并联后与电阻r18串联然后接变压器t1071b输入端，变压器t1071a的输出端接变压器t1071b的输入端，电阻r20与变压器t1071b并联，变压器t1071b的输出端与电容c11串联后接三极管q3；电容c10一端接地，另一端与电阻r21、电阻r22串联后再与电容c11并联，并联后的一端接入三极管q3；三极管q3与电阻r23串联后与滑动变阻器rp2并联。

所述干扰接收电路3和整形电路4包括拾音器mic、联动开关sb1、联动开关sb2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、二极管d1、三极管q1、三极管q2、双电压比较器lm393；其中拾音器mic一端接联动开关sb2，电阻r1和电容c1并联后的一段接拾音器mic，电阻r1的另一端接联动开关sb1；二极管d1与电阻r4串联后一端接联动开关sb2，另一端与电容c1的正极连接；电容c3和电阻r8并联后一端与三极管q2连接，另一端与电阻r2、电阻r3并联；电阻r6和电容c4并联后，一端接联动开关sb2，另一端与电阻r5串联后接三极管q1；电阻r7与电容c2串联后一端接三极管q1，另一端与三极管q2连接，电阻r7与电容c2串联后与电阻r9并联；电容c6、电容c7并联后一端接地，另一端与电阻r3并联；电容c5一端与电容c2连接，另一端与电阻r11串联后接芯片lm393的ina+管脚；芯片lm393的管脚ina+、gnd、inb-均接地；电阻r10一端接电源，另一端接芯片lm393的管脚outa；电阻r12一端接电源，另一端接芯片lm393的管脚outb；电阻r13一端接芯片lm393的管脚inb-。

所述移相电路8包括数字控制电位器芯片x9241、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电容c15、电容c16、lm358双运算放大器u8a、u8b；其中电阻r24接lm358双运算放大器u8a的反相输入端，电阻r25与u8a并联，电容c15一端接地，另一端与u8a的正相输入端连接；u8a的输出端与电阻r26串联后与lm358双运算放大器u8b的反相输入端连接；电容c16一段接地，另一端与u8b的正相输入端连接；电阻r27与u8b并联；lm358双运算放大器的输出端接入单片机的p0.4端口；芯片x9241的管脚a0、a2、vss、a1、a3均接地，管脚vcc接5v电压，管脚vw1接u8b的正相输入端，管脚vl1接u8a的输出端，管脚vw0接u8a的正相输入端，管脚vl0接电阻r24的一端。

所述信号发生电路9包括电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35、电阻r36、电阻r37、电阻r38，电容c17、电容c18、电容c19、电容c20、电容c21、电容c22、电容c23、电容c24、电容c25、二极管d3、二极管d4、音频功率放大器tda2030a、tda2030b、扬声器；其中电阻r31一端接地，另一端与电容c17并联后接入音频功率放大器tda2030a的输入端；电容c20一端接地，另一端与电阻r32串联后接入音频功率放大器tda2030a的输入端；电阻r33与tda2030a并联；电容c18、c19并联接电压正极；电阻r34一端接地，另一端接入音频功率放大器tda2030b的输入端；电容c23一端接地，另一端与电阻r35串联后接入音频功率放大器tda2030b的输入端；电阻r36与tda2030b并联；电容c24、c25并联后一端接地，另一端接电源负极；二极管d3一端接电源负极，另一端接tda2030a的输出端；二极管d4一端接电源负极，另一端接tda2030b的输出端；电阻r37一端接地，另一端与电容c21串联后与扬声器并联；电阻r38一端接地，另一端与电容c22串联后与扬声器并联。

所述单片机电路7包括单片机芯片、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电容c12、电容c13、电容c14、晶振y1、三极管q4、二极管d2、联动开关sb1、sb2、继电器kt1、led灯led1、led2；其中电容c12一端接电源，另一端接单片机芯片的rst管脚；电阻r28一端接地，另一端接单片机芯片的rst管脚；电容c13、c14并联后一端接地，电容c13和晶振y1并联后一端接单片机芯片的xtal2管脚，电容c14和晶振y1并联后一端接单片机芯片的xtal1管脚；三极管q4一端接电源12v，一端接单片机的p0.0管脚，一端接二极管d2；继电器kt1一端接二极管d2，另一端接联动开关sb1、sb2；led灯led1与电阻r29串联后一端接地，另一端接单片机芯片的管脚p0.1；led灯led2与电阻r30串联后一端接地，另一端接单片机芯片的管脚p0.2。

所述电源电路10包括220v转15v变压器t1、220v转9v变压器t2、整流桥a、整流桥b、电容c26、电容c27、电容c28、电容c29、三端稳压集成电路芯片lm7812、三端稳压集成电路芯片lm7805、二极管d5、电阻r39；其中t1与整流桥a连接后与电容c26并联接入lm7812的vin管脚；电容c27接lm7812的vout管脚；t2与整流桥b连接后与电容c28并联再与电阻r39和二极管d5并联后接入lm7805的vin管脚；电容c29接lm7805的vout管脚。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，成本低廉，实用性强，操作便捷，适用性强，可以针对不同产生噪声的场景来设定不同的消噪值，能对用户产生直观的是否消除成功的反馈结果。

附图说明

图1是本发明的结构连接图；

图2是本实发明的噪声检测电路图；

图3是本发明的干扰接收电路和整形电路图；

图4是本发明的移相电路图；

图5是本发明的信号发生电路图；

图6是本发明的单片机电路图；

图7是本发明的电源电路图。

图中1-7各标号为：1-干扰源、2-噪声检测电路、3-干扰接收电路、4-整形电路、5-放大电路、6-a/d转换器、7-单片机、8-移相器、9-信号发生器、10-电源电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-7所示，一种基于单片机的实时嵌入式可调控噪声检测及消噪装置，包括干扰源1、噪声检测电路2、干扰接收电路3、整形电路4、放大电路5、a/d转换器6、单片机7、移相器8、信号发生器9、电源电路10；

所述噪声检测电路2与干扰源1连接，检测干扰源产生的噪声，干扰接收电路3与噪声检测电路2连接，接收噪声信号，整形电路4与干扰接收电路3连接，放大电路5与整形电路4连接，a/d转换器6与放大电路5连接，单片机7连接a/d转换器6和移相器8，移相器8与信号发生器9连接，电源电路10连接单片机7、移相器8、a/d转换器6、放大电路5、整形电路4。

本实施例作为优选方案的具体的电路设计如下所示：

所述噪声检测电路2包括拾音器mic、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、三极管q3、滑动变阻器rp1、滑动变阻器rp2、变压器t1071a、变压器t1071b；其中电阻r14与电容c8并联后一端接拾音器mic，电阻r15与滑动变阻器rp1串联后与电阻r14并联，滑动变阻器rp1的另一端接变压器t1071a的输入端；电阻r19一端与滑动变阻器rp1连接后与变压器t1071a并联；起到保护变压器的作用；电阻r16与电容c8并联后接变压器t1071a输入端；电阻r17与电容c9并联后与电阻r18串联然后接变压器t1071b输入端，变压器t1071a的输出端接变压器t1071b的输入端，电阻r20与变压器t1071b并联，起到保护变压器的作用；变压器t1071b的输出端与电容c11串联后接三极管q3；电容c10一端接地，另一端与电阻r21、电阻r22串联后再与电容c11并联，并联后的一端接入三极管q3；三极管q3与电阻r23串联后与滑动变阻器rp2并联。

所述干扰接收电路3和整形电路4包括拾音器mic、联动开关sb1、联动开关sb2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、二极管d1、三极管q1、三极管q2、双电压比较器lm393；其中拾音器mic一端接联动开关sb2，电阻r1和电容c1并联后的一段接拾音器mic，电阻r1的另一端接联动开关sb1；二极管d1与电阻r4串联后一端接联动开关sb2，另一端与电容c1的正极连接；电容c3和电阻r8并联后一端与三极管q2连接，另一端与电阻r2、电阻r3并联；电阻r6和电容c4并联后，一端接联动开关sb2，另一端与电阻r5串联后接三极管q1；电阻r7与电容c2串联后一端接三极管q1，另一端与三极管q2连接，电阻r7与电容c2串联后与电阻r9并联；电容c6、电容c7并联后一端接地，另一端与电阻r3并联；电容c5一端与电容c2连接，另一端与电阻r11串联后接芯片lm393的ina+管脚；芯片lm393的管脚ina+、gnd、inb-均接地；电阻r10一端接电源，另一端接芯片lm393的管脚outa；电阻r12一端接电源，另一端接芯片lm393的管脚outb；电阻r13一端接芯片lm393的管脚inb-。

所述移相电路8包括数字控制电位器芯片x9241、电阻r24、电阻r25、电阻r26、电阻r27、电容c15、电容c16、lm358双运算放大器u8a、u8b；其中电阻r24接lm358双运算放大器u8a的反相输入端，电阻r25与u8a并联，电容c15一端接地，另一端与u8a的正相输入端连接；u8a的输出端与电阻r26串联后与lm358双运算放大器u8b的反相输入端连接；电容c16一段接地，另一端与u8b的正相输入端连接；电阻r27与u8b并联；起到限流保护电路的作用，lm358双运算放大器的输出端接入单片机的p0.4端口；芯片x9241的管脚a0、a2、vss、a1、a3均接地，管脚vcc接5v电压，管脚vw1接u8b的正相输入端，管脚vl1接u8a的输出端，管脚vw0接u8a的正相输入端，管脚vl0接电阻r24的一端。

所述信号发生电路9包括电阻r31、电阻r32、电阻r33、电阻r34、电阻r35、电阻r36、电阻r37、电阻r38，电容c17、电容c18、电容c19、电容c20、电容c21、电容c22、电容c23、电容c24、电容c25、二极管d3、二极管d4、音频功率放大器tda2030a、tda2030b、扬声器；其中电阻r31一端接地，另一端与电容c17并联后接入音频功率放大器tda2030a的输入端；电容c20一端接地，另一端与电阻r32串联后接入音频功率放大器tda2030a的输入端；电阻r33与tda2030a并联，起到保护作用；电容c18、c19并联接电压正极；电阻r34一端接地，另一端接入音频功率放大器tda2030b的输入端；电容c23一端接地，另一端与电阻r35串联后接入音频功率放大器tda2030b的输入端；电阻r36与tda2030b并联起到保护作用；电容c24、c25并联后一端接地，另一端接电源负极；二极管d3一端接电源负极，另一端接tda2030a的输出端；二极管d4一端接电源负极，另一端接tda2030b的输出端；电阻r37一端接地，另一端与电容c21串联后与扬声器并联；电阻r38一端接地，另一端与电容c22串联后与扬声器并联。

所述单片机电路7包括单片机芯片、电阻r28、电阻r29、电阻r30、电容c12、电容c13、电容c14、晶振y1、三极管q4、二极管d2、联动开关sb1、sb2、继电器kt1、led灯led1、led2；其中电容c12一端接电源，另一端接单片机芯片的rst管脚；电阻r28一端接地，另一端接单片机芯片的rst管脚；电容c13、c14并联后一端接地，电容c13和晶振y1并联后一端接单片机芯片的xtal2管脚，电容c14和晶振y1并联后一端接单片机芯片的xtal1管脚；三极管q4一端接电源12v，一端接单片机的p0.0管脚，一端接二极管d2；继电器kt1一端接二极管d2，另一端接联动开关sb1、sb2；led灯led1与电阻r29串联后一端接地，另一端接单片机芯片的管脚p0.1；led灯led2与电阻r30串联后一端接地，另一端接单片机芯片的管脚p0.2。

所述电源电路10包括220v转15v变压器t1、220v转9v变压器t2、整流桥a、整流桥b、电容c26、电容c27、电容c28、电容c29、三端稳压集成电路芯片lm7812、三端稳压集成电路芯片lm7805、二极管d5、电阻r39；其中t1与整流桥a连接后与电容c26并联接入lm7812的vin管脚；电容c27接lm7812的vout管脚；t2与整流桥b连接后与电容c28并联再与电阻r39和二极管d5并联后接入lm7805的vin管脚；电容c29接lm7805的vout管脚。

本发明的工作原理是：

针对要用到该装置的环境，比如纺织车间、钢铁厂、水泥厂，具体应用到排风口、发动机等装置上，首次使用该消噪装置时，当噪声检测电路2检测到噪声后，首先与单片机7（可以采用c51系列单片机，具体的可以为p89061x2或at89c2051）连接的led灯led1亮为红色，然后调节噪声检测电路2的滑动变阻器rp2。调节过程中观察灯的变化，若led1红灯灭而led2绿灯亮，则说明噪声成功消除。我们只要在该场景中，将滑动变阻器值设定为绿灯亮时的值，就能达到消噪的目的，是否消噪成功也能通过led灯的颜色变化反馈到用户。

该装置在工作过程中，噪声检测电路2检测到待处理的噪声，单片机电路中单片机的p1.2管脚与噪声检测电路2连接。滑动变阻器rp2电阻值的不同对应的声音强度不同，根据首次使用后设定的滑动变阻器rp2的电阻值确定为噪声后，通过管脚p1.2将噪声信号传给单片机，单片机的p0.0管脚接继电器电路，启动继电器kt1，开关sb2闭合，干扰接收和整形电路3开始工作。整形电路将受到干扰的或者不符合要求的信号整形成较好的脉冲，将信号的幅度进行规范同时将信号的宽度进行规范，以便单片机可以正确识别。单片机的p0.3管脚、p0.4管脚与移相电路4连接，p0.5管脚接信号发生电路5。在移相电路4中，对噪声信号进行移位，将波形反相后传到信号发生电路5，这样就有一个与原噪声信号相反的信号，两者的幅值相反等大，可以相消，从而达到噪声消除的目的。在这个过程中，若噪声能成功消除，则led2绿灯一直亮着，若led1红灯亮说明噪声没有被消除，需要调节滑动变阻器rp2的值来重新设定。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。