基于AVR單片機的有害氣體紅外檢測及語音警示系統(tǒng)的設計
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1系統(tǒng)總體設計方案
在氣體濃度是現(xiàn)有可利用的數(shù)據(jù)的基礎上，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計了系統(tǒng)如何進行讀取控制。核心控制模塊采用單片機作為控制器件，配合適當?shù)耐鈬娐?，控制整個系統(tǒng)的運行。紅外感應模塊以一個紅外傳感器為核心，配置一定的信號處理電路，往單片機發(fā)信號。語音電路以語音芯片為核心，設計了錄音、放音兩種電路。
1.1核心控制模塊的設計
核心控制器件選用了單片機，其最小系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。
該模塊是系統(tǒng)的核心，當紅外感應系統(tǒng)感應到人體，會送出中斷信號，單片機得到信號后執(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告出來。除了基本的外圍電路，核心控制模塊外主要應用了中斷、串行通信和基本的輸入、輸出功能。
本系統(tǒng)中上位機通過串口實現(xiàn)與單片機通信，然后由單片機進行處理，單片機接受紅外信號后，控制語音芯片工作，播放相應的語音信息?？蛇x的單片機較多，如AVR、AT89C51等。采用單獨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。AVR是基于RISC(精簡指令集計算機)結(jié)構(gòu)的單片機，簡稱AVR單片機，該系列單片機在吸收PIC及8051單片機優(yōu)點的基礎上，進行了重大改進。與普通的51系列單片機相比，AVR單片機有很多優(yōu)點。首先給人最直觀的就是具有JTAG邊界掃描、仿真、編程功能，不會造成以往仿真通過而脫機不行的現(xiàn)象。
1.2紅外感應模塊的設計
該模塊相對簡單，核心用了紅外傳感器，只把信號進行了簡單處理，送給單片機的中斷即可，見圖3。
1.3數(shù)據(jù)讀取方式的設計
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位二進制數(shù)據(jù)讀取過來，進行整理還原；另一種是通過串口通信，把已經(jīng)由上位機整理好的數(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)重復整理，編程更簡單。對整個項目而言，設計更合理，縮短了開發(fā)周期。
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