基于CC2530的低成本噪声监测终端的设计

摘要

随着社会的发展，人们对生存环境和生活质量的要求不断提高，噪声已成为现代生活环境最严重的污染之一，对人们的身心健康造成不利影响。世界各国陆续出台了噪声监测和噪声污染防治的措施和办法，我国也正在不断完善噪声监测和防治领域的法律空白。建设覆盖范围广的噪声监测网络成为我国城镇化发展的必然。
　　噪声的监测不是简单的物理量测量，它与人耳对声音的主官感受有关，基于入耳的这种特性，科学界定义了响度级和等响度曲线，并在噪声的监测中定义了频率计权，以模拟人耳对不同噪声的感受。与此同时，噪声的监测必须基于大量的，连续运行的监测点或网格，才能全面地反映一个地区的噪声污染程度，并找到合适的解决办法。这些要求对噪声监测系统及监测终端的设计提出了新的要求，传统的声学测量仪器因为成本和使用便利性的原因，难以大规模普遍安装和使用;国外的监测设备技术成熟，但成本太高，与我国经济社会发展水平不适应，难以大规模使用。因此，需要设计一种满足实际监测需要，能够自动组网回传数据，便于现场安装和使用，成本低廉的噪声监测终端。
　　本文针对上述要求，进行了系统地比较和综合，设计了一种基于zigbee无线自组网技术的噪声监测终端。本文从介绍声学对噪声的度量方法开始，描述了我国环境噪声的测量标准和要求，然后详述了本设计采用的zigbee无线自组网技术。接着进行硬件电路设计和zigbee片上系统的软件设计，包括传声器、缓冲器、放大器、计权网络、采样电路、控制器和电源的设计，以及zigbee协议栈的组成，zigbee组网的机制和实现流程，终端节点的初始化，AD采样的实现，数据收发的过程等。最后通过实际的电路板调试和软件编译下载，并通过调试工具对射频信道监听和抓包，证明了设计方案的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 噪声及其危害

1．2 国内外噪声监测设备发展概况

1．2．1 国外情况

1．2．1 国内情况

1．3 本课题研究的意义

1．4 论文的主要工作

第二章 噪声监测的基本方法和关键技术

2．1 声音的度量方法

2．1．1 响度级和等响曲线

2．1．2 噪声的频率计权

2．2 环境噪声的测量标准

2．2．1 城市环境噪声测量方法

2．2．2 城镇交通噪声监测

2．2．3 工业噪声测量方法

2．2．4 车辆噪声测量方法

2．3 Zigbee技术简介

2．3．1 Zigbee网络概述

2．3．2 Zigbee网络的基本特点

2．3．3 Zigbee网络的现实应用

2．3．4 Zigbee与类似技术的对比

2．3．5 Zigbee技术的发展

2．4 本章小结

第三章 硬件设计

3．1 硬件分块结构

3．2 电容式传声器

3．3 缓冲器

3．4 放大电路

3．5 计权网络

3．6 采样

3．7 控制和传输

3．8 电源

3．9 本章小结

第四章 软件设计

4．1 软件功能模块划分

4．2 Zigbee协议栈

4．3 Zigbee组网机制和流程

4．4 终端节点的软件实现

4．4．1 初始化

4．4．2 AD采样

4．4．3．发送步骤

4．4．4．接收过程

4．5 软件的抗干扰应对机制

4．5．1 软件看门狗

4．5．2 指令冗余技术

4．6 本章小结

第五章 调试与验证

5．1 硬件电路的调试

5．1．1 电路板的验证

5．1．2 电源模块的调试

5．1．3 信号处理模块的调试

5．1．4 数据采集模块的调试

5．2 软件编译与下载

5．3 系统整机联调

5．3．1 sniffer监听

5．3．2 Ztool抓包

5．3．3 应用层验证

5．4 问题分析与解决

5．5 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 设计小结

6．2 后续工作展望

参考文献

致谢