【文章內(nèi)容簡介】 T588D的引腳圖WT588D的特性：外掛2M～32M的Flash，時間從32—1054秒。掩膜為內(nèi)置ROM，最長支持400秒（@6K采樣）。采樣率支持6K～22KDAC輸出：13Bit，PWM輸出：，：～：10uA可通過電腦軟件，隨意組合語音，可插入靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個已加載語音可重復調(diào)用到多個地址，重復調(diào)用的，不占空間，這是其它芯片所不具備的USB下載方式，支持在線下載/ISP下載7種控制方式： MP3控制模式、按鍵控制模式、38矩陣控制模式、并口控制模式、一線串口控制模式、三線串口控制模式以及三線串口控制I/O口擴展輸出模式掩膜后的管腳與原來一致，性能一樣，音質(zhì)一樣。不用更改電路。且不用焊接FLASH最多可加載500段語音；210段可控制地址位，單個地址位最多可加載128段語音，地址位內(nèi)的語音組合播放；插入的靜音時間范圍10ms～25min；。 語音系統(tǒng)電路語音模塊電路采用AMS1117芯片來起穩(wěn)壓作用。AMS1117系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計用于提供1A輸出電流且工作壓差可低至1V。在最大輸出電流時，并隨負載電流的減小而逐漸降低。%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。AMS1117器件引腳上兼容其他三端SCSI穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的SOT223，8引腳SOIC，和TO252(DPAK)塑料封裝。AMS1117 應(yīng)用高效線性穩(wěn)壓器后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 、電池充電器、有源SCSI終端、筆記本電源管理、電池供電設(shè)備。語音模塊是輸出模塊，當J2接口的引腳接受到單片機的控制信號后，傳輸?shù)絁5 WT58816語音芯片進行處理，處理過后會通過J1所接的揚聲器播放所需的音頻數(shù)據(jù)。單片機當語音模塊播放音頻數(shù)據(jù)是D5發(fā)光二極管將變亮。D5發(fā)光二極管可以有效減小電路出錯時出錯電路范圍的大小。J3,J4是兩個分別接VCC和地的引腳，這樣可以讓語音模塊以及激光模塊有獨立的供電系統(tǒng)。C1,C2,，可以增加電路的穩(wěn)定性。當今關(guān)于煤炭井下開采是很普遍的，但是對于井下工作人員的身體健康，相關(guān)企業(yè)及國家政府都一直很重視，尤其是井下煤炭粉塵濃度高，容易造成矽肺，以及礦井爆炸等突發(fā)事故。我所用的傳感器是加拿大O/E land 所生產(chǎn)的光纖光柵粉塵濃度傳感器，，3db帶寬，正負2nm，當光源通過有一定濃度的粉塵時，發(fā)射出的光強會大幅度消弱，當通過光纖的柵區(qū)時，光纖的波長會隨著濃度發(fā)生變化，通過一個光電轉(zhuǎn)換模塊，會把波長的變化轉(zhuǎn)換成電流的變化，但是還缺少一個參考系，因此我們又將同樣的光通過正?？諝?，對光纖的波進行分析，光電轉(zhuǎn)化之后把兩個數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集卡采集起來，傳輸?shù)絾纹瑱C中進行分析、處理，然后通過顯示器、語音提示系統(tǒng)、排塵控制系統(tǒng)進行處理。 傳感器原理圖激光光源發(fā)出的光被調(diào)制后，由分光器將光分成兩路，由光纖一路傳輸至被測氣室，光被吸收后，光纖又將帶有濃度信號的光傳輸至光電探測器PINl，PINl將光信號轉(zhuǎn)換成電信號；另一路傳輸至參考氣室，然后光纖又將參考光傳輸至光電探測器PIN2，PIN2將光信號轉(zhuǎn)換成電信號；這兩路電信號經(jīng)前置放大后，送入數(shù)據(jù)采集卡進行A／D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號送入計算機進行信號處理、顯示、報警。系統(tǒng)主要由硬件和軟件組成，其中硬件部分有光源、電路、光纖、數(shù)據(jù)采集卡、氣室、氣體和單片機等。 控制電路控制電路是利用繼電器來控制電機，通過電機來打開或者關(guān)閉閥門。當單片機給出粉塵濃度值過高的數(shù)字信號時，通過二極管，使繼電器內(nèi)部線圈通電，點機發(fā)動，排塵閥門打開。當粉塵濃度不超標的時候，電機停止工作，閥門關(guān)閉。 控制電路 鍵盤電路外接三個獨立鍵盤，分別接在單片機的相應(yīng)端口上，起設(shè)定、上調(diào)、下調(diào)作用。由于在實驗板上沒有多余的獨立鍵盤。圖 因矩陣鍵盤的工作原理是先將行的二進制的位數(shù)賦值為0111，再分別檢測鍵盤的列的位數(shù)，當?shù)谝恍械哪骋粋€按鍵被按下的時候，其列的四位二進制數(shù)必然有一位為0，此時再判斷這個0的位置，就能檢測被按下的是哪個按鍵。如果第一行沒有檢測到按鍵，則將行的二進制賦值為1011，再依次檢測列的位數(shù)。依次類推，不停的重復著對鍵盤進行檢測[14]。因此，要想將矩陣鍵盤改為獨立鍵盤，只需將某一列賦值為0，這樣就只用檢測這一列所對應(yīng)的行的二進制，或是將某一行賦值為0，然后檢測這一行所對應(yīng)的列的二進制。，、B、C是否被按下。 矩陣鍵盤電路 設(shè)計環(huán)境一般來說，編寫嵌入式程序可以采用兩種程序架構(gòu)：一種是前后臺系統(tǒng)，即整個系統(tǒng)的所有任務(wù)構(gòu)成一個超級無限循環(huán)，此稱為后臺，其余的異步事件，如定時器溢出、串口接收中斷等都在中斷服務(wù)程序里即前臺處理。應(yīng)用前后臺系統(tǒng)的優(yōu)點是程序結(jié)構(gòu)簡單，缺點是不能適合于復雜應(yīng)用。另一種程序結(jié)構(gòu)為采用嵌入式操作系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用了基于uCOS—II的嵌入式實時操作系統(tǒng)RTOS(RealTime Operating System)。實時操作系統(tǒng)具有兩個顯著的特點：(1)實時性：單片機系統(tǒng)的監(jiān)測、控制、通信等工作都要求實時性，一旦出現(xiàn)有關(guān)情況，CPU能夠及時響應(yīng)，刻不容緩。為此，一個實用的RTOS都應(yīng)具有完善的中斷響應(yīng)機制，保證中斷響應(yīng)潛伏時間足夠短；（2）多任務(wù)：半導體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用復雜性的增長促使CPU的處理能力越來越高，在這樣強大的處理器上運行應(yīng)用程序，必然不是整塊，而是根據(jù)所要實現(xiàn)的若干方面功能，劃分為數(shù)個任務(wù)，這樣有利于軟件的開發(fā)和維護。因此單片機系統(tǒng)中采用的RTOS必然是支持多任務(wù)的，并能夠根據(jù)各個任務(wù)的輕重緩急，合理地在它們之間分配CPU和各種資源的占用時間。uCOS—II是源碼公開的實時嵌入式內(nèi)核，其性能完全可以與商業(yè)產(chǎn)品競爭。自1992年以來，全世界成千上萬的開發(fā)者已經(jīng)成功地將uC／OSII應(yīng)用于各種系統(tǒng)。uC／OS—II是著名的、源碼公開的實時內(nèi)核，是專為嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，可用于各類8位、16位和32位單片機或DSP。從uC／0SII算起，該內(nèi)核已有10余年應(yīng)用史，在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。uCOSII提供了諸如定時器、信號量、消息隊列、郵箱、事件標志等等系統(tǒng)服務(wù)。為了在AVR上應(yīng)用uCOSII，需要對其進行移植，即改變uCOSII當中與處理器有關(guān)的代碼以實現(xiàn)uCOSII在該處理器上的正確運行。在基于uCOSII的嵌入式軟件分為實時操作系統(tǒng)內(nèi)核、與處理器相關(guān)部分、與應(yīng)用相關(guān)部分，用戶的應(yīng)用系統(tǒng)等四個部分。編譯和連接：在設(shè)置好工程后，即可進行編譯、連接。選擇菜單ProjectBuild target，對當前工程進行連接或點擊工具欄中相應(yīng)按鈕，驗證程序是否編譯正確。系統(tǒng)開始工作時，單片機初始化，傳感電路開始測量井下粉塵的濃度通過光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入單片機，單片機做出反應(yīng)，將超標值顯示于液晶顯示屏上。同時系統(tǒng)做出判斷井下粉塵濃度超標值是否具有危險性，若濃度值沒有超標就繼續(xù)測量。若超標單片機控制繼電器打開閥門進行排塵并打開語音提示報警。在打開閥門排氣的同時傳感電路仍然繼續(xù)測量粉塵濃度，此時若分成濃度恢復到不具有危險性，就關(guān)閉閥門和語音提示。若可粉塵濃度仍然超標就繼續(xù)排塵檢測直到粉塵濃度達到安全范圍。 系統(tǒng)程序的框圖系統(tǒng)開始工作時，單片機初始化，傳感電路開始測量井下氣體濃度只通過光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳入單片機，單片機做出反應(yīng)，將濃度值顯示于液晶顯示屏上。同時系統(tǒng)做出判斷井下粉塵濃度值是否超標，若濃度值沒有超標就繼續(xù)監(jiān)測井下粉塵濃度。若超標單片機控制繼電器打開閥門進行排塵并打開語音提示報警。在打開閥門排塵的同時傳感電路仍然繼續(xù)測量粉塵的濃度，此時若粉塵濃度值恢復到不具有危險性是，就關(guān)閉閥門和語音提示。若粉塵濃度仍然超標就繼續(xù)排塵檢測直到粉塵濃度恢復正常。 硬件調(diào)試Protel 99是Protel Technology公司的產(chǎn)品，是一個基于Windows平臺的32位EDA設(shè)計系統(tǒng)，用于電路原理圖和印制板圖的計算機輔助設(shè)計。主要分為兩大部分： （1）原理圖設(shè)計系統(tǒng) 這是一個易于使用的具有大量元件庫的原理圖編輯器，主要用于原理圖的設(shè)計。它可以為印制電路板設(shè)計提供網(wǎng)絡(luò)表。該編輯器除了具有強大的原理圖編輯功能以外，其分層組織設(shè)計功能、設(shè)計同步器、豐富的電氣設(shè)計檢驗功能及強大而完善的打印輸出功能，使用戶可以輕松完成所需的設(shè)計任務(wù)。 （2）印制電路板設(shè)計系統(tǒng) 它是一個功能強大的印制電路板設(shè)計編輯器，具有非常專業(yè)的交互式布線及元件布局的特點，用于印制電路板（PCB）的設(shè)計并最終產(chǎn)生PCB文件，直接關(guān)系到印制電路板的生產(chǎn)。Protel 99 SE的印制電路板設(shè)計系統(tǒng)可以進行多達32層信號層、16層內(nèi)部電源/接地層的布線設(shè)計，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設(shè)計的時間。同時它還包含一個具有專業(yè)水準的PCB信號完整性分析工具、功能強大的打印管理系統(tǒng)、一個先進的PCB三維視圖預(yù)覽工具。此外，Protel 99 SE還包含一個功能強大的基于SPICE 3f5的模/數(shù)混合信號仿真器，使設(shè)計者可以方便地在設(shè)計中對一組混合信號進行仿真分析。同時，它還提供了一個高效、通用的可編程邏輯器件設(shè)計工具【5】。Protel 99是應(yīng)用最廣泛的電子線路設(shè)計軟件，使用簡單、易于學習、功能強大。它結(jié)合電子電路設(shè)計的特點，從實用角度出發(fā)，完全可以實現(xiàn)電路原理圖的設(shè)計及印制電路板的設(shè)計方法。 具體內(nèi)容有Prorel 99原理圖設(shè)計環(huán)境的設(shè)置、電路原理圖的設(shè)計、層次式原理圖的設(shè)計、原理圖元件的創(chuàng)建、電路板設(shè)計的基本知識、電路板設(shè)計環(huán)境設(shè)置、電路板規(guī)劃和網(wǎng)絡(luò)表的載入、印制電路板的設(shè)計、元件封裝的創(chuàng)建、各種報表文件的生成及設(shè)計成果的輸出等。設(shè)計調(diào)試：本設(shè)計的開發(fā)板原理圖用Protel99工具完成，在進行元器件的創(chuàng)建、元器件的選擇以及元器件的連接以后，在這整體的合理布局以后，我們采用菜單欄上的TOOL工具欄中ERC電氣檢測對原理圖檢測，經(jīng)檢驗無誤，硬件連接正確。5 結(jié)論本設(shè)計利用了單片機與簡單外圍電路結(jié)合的思想，通過對單片機軟件程序和硬件電路的合理劃分，完成了井下監(jiān)測粉塵濃度控制功能。利用FBG光學特性，設(shè)計了光源調(diào)制裝置，從而獲得適合氣體檢測的窄帶掃描光源，既解決了目前窄帶光源相干性高引起的系統(tǒng)附加干涉問題，又降低了光源成本，同時，只要通過更換不同反射波長的光柵就可以實現(xiàn)對不同氣體的測量；在本系統(tǒng)中，單片機AT89C51作為電路的核心部分，采用C語言編程。外圍電路由控制電路、傳感電路、液晶顯示電路和語音提示電路組成?？刂齐娐愤x用繼電器來控制電機來打開或者關(guān)閉閥門。傳感電路采用了布拉格光柵傳感器，在電路中的起到主導的作用。液晶顯示采用的是1602芯片。語音提示采用WT588D語音芯片。為了保證電源的穩(wěn)定以及有效，系統(tǒng)的電源部分經(jīng)行了一系列的穩(wěn)壓及蒸整流，達到了預(yù)想的效果。在整個設(shè)計過稱中，需要實現(xiàn)測出井下粉塵體濃度值，再與平常的空氣中的粉塵濃度做對比，老師平時指導我們將設(shè)計模塊化，首先實現(xiàn)功能，接著逐個地添加功能，最后達到自動監(jiān)測可粉塵濃度和排放粉塵的功能。在畢業(yè)設(shè)計過程中，不斷調(diào)試和修改電路及程序，提高了對單片機的應(yīng)用能力，以及分析和解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計設(shè)計學習階段非常重要難得的理論和實踐相結(jié)合的機會，通過本次以單片機為核心的井下安全系統(tǒng)的設(shè)計，我鞏固了所學的理論知識。和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，以及在親身設(shè)計整個系統(tǒng)中，培養(yǎng)了自己不斷提高產(chǎn)品性能的發(fā)散性思維，使我在對以后未來的工作中充滿了自信，及希望?？傊ㄟ^本次完整的控制系統(tǒng)設(shè)計，我各方面的能力得到了提高，今后的學習生活中我將不斷的提高與完善自己。致謝經(jīng)過幾個月的設(shè)計，我終于完成了這次井下安全系統(tǒng)的設(shè)計，這是我對單片機和Protel，C語言等有了更深刻的了解及認識！ 本次畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，首先要感謝我的指導老師樊老師。樊老師一直做事嚴謹，細心并具有創(chuàng)造性思維，在我設(shè)計方案的時候，總是能給我好多改良性的意見，設(shè)計過程中，給了我很大的幫助。從選題到整個畢業(yè)設(shè)計的完成，都離不開樊老師的指導。他淵博的知識、嚴謹求實的作風、對我們無微不至的關(guān)心、孜孜不倦的工作精神深深觸動了我。在此，我要向樊老師表示深深的感謝，不僅感謝他交給我們知識，更感謝他對我們的鼓勵！參考文獻[1] [J].內(nèi)蒙古石油化工，2005：1520[2] [M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，