基于AVR單片機(jī)的有害氣體紅外檢測及語音警示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
在氣體濃度是現(xiàn)有可利用的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，考慮了系統(tǒng)的銜接性和可移植性。系統(tǒng)總體方案見圖1。
本系統(tǒng)分為四大模塊：核心控制模塊、語音電路模塊、紅外感應(yīng)模塊以及數(shù)據(jù)的讀取。在氣體濃度為現(xiàn)有可利用資源的前提下設(shè)計(jì)了系統(tǒng)如何進(jìn)行讀取控制。核心控制模塊采用單片機(jī)作為控制器件，配合適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。紅外感應(yīng)模塊以一個(gè)紅外傳感器為核心，配置一定的信號(hào)處理電路，往單片機(jī)發(fā)信號(hào)。語音電路以語音芯片為核心，設(shè)計(jì)了錄音、放音兩種電路。
1.1核心控制模塊的設(shè)計(jì)
核心控制器件選用了單片機(jī)，其最小系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。
該模塊是系統(tǒng)的核心，當(dāng)紅外感應(yīng)系統(tǒng)感應(yīng)到人體，會(huì)送出中斷信號(hào)，單片機(jī)得到信號(hào)后執(zhí)行中斷，通過串口通信讀取氣體濃度，然后到語音芯片尋址，并控制語音模塊把氣體濃度報(bào)告出來。除了基本的外圍電路，核心控制模塊外主要應(yīng)用了中斷、串行通信和基本的輸入、輸出功能。
本系統(tǒng)中上位機(jī)通過串口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)通信，然后由單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)接受紅外信號(hào)后，控制語音芯片工作，播放相應(yīng)的語音信息?？蛇x的單片機(jī)較多，如AVR、AT89C51等。采用單獨(dú)的控制芯片的好處是減少主控芯片(CPLD)的工作量，提高系統(tǒng)的性能。我們選用了AVR單片機(jī)。AVR是基于RISC(精簡指令集計(jì)算機(jī))結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，簡稱AVR單片機(jī)，該系列單片機(jī)在吸收PIC及8051單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了重大改進(jìn)。與普通的51系列單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)。首先給人最直觀的就是具有JTAG邊界掃描、仿真、編程功能，不會(huì)造成以往仿真通過而脫機(jī)不行的現(xiàn)象。
1.2紅外感應(yīng)模塊的設(shè)計(jì)
該模塊相對簡單，核心用了紅外傳感器，只把信號(hào)進(jìn)行了簡單處理，送給單片機(jī)的中斷即可，見圖3。
1.3數(shù)據(jù)讀取方式的設(shè)計(jì)
對數(shù)據(jù)的讀取有兩種方法：一種是直接與硬件電路結(jié)合，16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀取過來，進(jìn)行整理還原；另一種是通過串口通信，把已經(jīng)由上位機(jī)整理好的數(shù)據(jù)，通過RS-232協(xié)議讀取過來。顯然，較第1種方法，通過串口的方式避免了對數(shù)據(jù)重復(fù)整理，編程更簡單。對整個(gè)項(xiàng)目而言，設(shè)計(jì)更合理，縮短了開發(fā)周期。
評(píng)論