【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 T588D的引腳圖WT588D的特性：外掛2M～32M的Flash，時(shí)間從32—1054秒。掩膜為內(nèi)置ROM，最長(zhǎng)支持400秒（@6K采樣）。采樣率支持6K～22KDAC輸出：13Bit，PWM輸出：，：～：10uA可通過(guò)電腦軟件，隨意組合語(yǔ)音，可插入靜音，插入的靜音不占用內(nèi)存的容量，一個(gè)已加載語(yǔ)音可重復(fù)調(diào)用到多個(gè)地址，重復(fù)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(xiàn)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(xiàn)串口控制模式、三線(xiàn)串口控制模式以及三線(xiàn)串口控制I/O口擴(kuò)展輸出模式掩膜后的管腳與原來(lái)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(yǔ)音；210段可控制地址位，單個(gè)地址位最多可加載128段語(yǔ)音，地址位內(nèi)的語(yǔ)音組合播放；插入的靜音時(shí)間范圍10ms～25min；。 語(yǔ)音系統(tǒng)電路語(yǔ)音模塊電路采用AMS1117芯片來(lái)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(jì)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(shí)，并隨負(fù)載電流的減小而逐漸降低。%的誤差以?xún)?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(xiàn)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(yǔ)音模塊是輸出模塊，當(dāng)J2接口的引腳接受到單片機(jī)的控制信號(hào)后，傳輸?shù)絁5 WT58816語(yǔ)音芯片進(jìn)行處理，處理過(guò)后會(huì)通過(guò)J1所接的揚(yáng)聲器播放所需的音頻數(shù)據(jù)。單片機(jī)當(dāng)語(yǔ)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(cuò)時(shí)出錯(cuò)電路范圍的大小。J3,J4是兩個(gè)分別接VCC和地的引腳，這樣可以讓語(yǔ)音模塊以及激光模塊有獨(dú)立的供電系統(tǒng)。C1,C2,，可以增加電路的穩(wěn)定性。當(dāng)今關(guān)于煤炭井下開(kāi)采是很普遍的，但是對(duì)于井下工作人員的身體健康，相關(guān)企業(yè)及國(guó)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(fù)2nm，當(dāng)光源通過(guò)有一定濃度的粉塵時(shí)，發(fā)射出的光強(qiáng)會(huì)大幅度消弱，當(dāng)通過(guò)光纖的柵區(qū)時(shí)，光纖的波長(zhǎng)會(huì)隨著濃度發(fā)生變化，通過(guò)一個(gè)光電轉(zhuǎn)換模塊，會(huì)把波長(zhǎng)的變化轉(zhuǎn)換成電流的變化，但是還缺少一個(gè)參考系，因此我們又將同樣的光通過(guò)正?？諝猓瑢?duì)光纖的波進(jìn)行分析，光電轉(zhuǎn)化之后把兩個(gè)數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)采集卡采集起來(lái)，傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行分析、處理，然后通過(guò)顯示器、語(yǔ)音提示系統(tǒng)、排塵控制系統(tǒng)進(jìn)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(cè)氣室，光被吸收后，光纖又將帶有濃度信號(hào)的光傳輸至光電探測(cè)器PINl，PINl將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；另一路傳輸至參考?xì)馐?，然后光纖又將參考光傳輸至光電探測(cè)器PIN2，PIN2將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；這兩路電信號(hào)經(jīng)前置放大后，送入數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理、顯示、報(bào)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(jī)等。 控制電路控制電路是利用繼電器來(lái)控制電機(jī)，通過(guò)電機(jī)來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉閥門(mén)。當(dāng)單片機(jī)給出粉塵濃度值過(guò)高的數(shù)字信號(hào)時(shí)，通過(guò)二極管，使繼電器內(nèi)部線(xiàn)圈通電，點(diǎn)機(jī)發(fā)動(dòng)，排塵閥門(mén)打開(kāi)。當(dāng)粉塵濃度不超標(biāo)的時(shí)候，電機(jī)停止工作，閥門(mén)關(guān)閉。 控制電路 鍵盤(pán)電路外接三個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)，分別接在單片機(jī)的相應(yīng)端口上，起設(shè)定、上調(diào)、下調(diào)作用。由于在實(shí)驗(yàn)板上沒(méi)有多余的獨(dú)立鍵盤(pán)。圖 因矩陣鍵盤(pán)的工作原理是先將行的二進(jìn)制的位數(shù)賦值為0111，再分別檢測(cè)鍵盤(pán)的列的位數(shù)，當(dāng)?shù)谝恍械哪骋粋€(gè)按鍵被按下的時(shí)候，其列的四位二進(jìn)制數(shù)必然有一位為0，此時(shí)再判斷這個(gè)0的位置，就能檢測(cè)被按下的是哪個(gè)按鍵。如果第一行沒(méi)有檢測(cè)到按鍵，則將行的二進(jìn)制賦值為1011，再依次檢測(cè)列的位數(shù)。依次類(lèi)推，不停的重復(fù)著對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行檢測(cè)[14]。因此，要想將矩陣鍵盤(pán)改為獨(dú)立鍵盤(pán)，只需將某一列賦值為0，這樣就只用檢測(cè)這一列所對(duì)應(yīng)的行的二進(jìn)制，或是將某一行賦值為0，然后檢測(cè)這一行所對(duì)應(yīng)的列的二進(jìn)制。，、B、C是否被按下。 矩陣鍵盤(pán)電路 設(shè)計(jì)環(huán)境一般來(lái)說(shuō)，編寫(xiě)嵌入式程序可以采用兩種程序架構(gòu)：一種是前后臺(tái)系統(tǒng)，即整個(gè)系統(tǒng)的所有任務(wù)構(gòu)成一個(gè)超級(jí)無(wú)限循環(huán)，此稱(chēng)為后臺(tái)，其余的異步事件，如定時(shí)器溢出、串口接收中斷等都在中斷服務(wù)程序里即前臺(tái)處理。應(yīng)用前后臺(tái)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是不能適合于復(fù)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS(RealTime Operating System)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：(1)實(shí)時(shí)性：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、控制、通信等工作都要求實(shí)時(shí)性，一旦出現(xiàn)有關(guān)情況，CPU能夠及時(shí)響應(yīng)，刻不容緩。為此，一個(gè)實(shí)用的RTOS都應(yīng)具有完善的中斷響應(yīng)機(jī)制，保證中斷響應(yīng)潛伏時(shí)間足夠短；（2）多任務(wù)：半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用復(fù)雜性的增長(zhǎng)促使CPU的處理能力越來(lái)越高，在這樣強(qiáng)大的處理器上運(yùn)行應(yīng)用程序，必然不是整塊，而是根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的若干方面功能，劃分為數(shù)個(gè)任務(wù)，這樣有利于軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。因此單片機(jī)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(gè)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(shí)間。uCOS—II是源碼公開(kāi)的實(shí)時(shí)嵌入式內(nèi)核，其性能完全可以與商業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。自1992年以來(lái)，全世界成千上萬(wàn)的開(kāi)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(kāi)的實(shí)時(shí)內(nèi)核，是專(zhuān)為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的，可用于各類(lèi)8位、16位和32位單片機(jī)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(shí)器、信號(hào)量、消息隊(duì)列、郵箱、事件標(biāo)志等等系統(tǒng)服務(wù)。為了在AVR上應(yīng)用uCOSII，需要對(duì)其進(jìn)行移植，即改變uCOSII當(dāng)中與處理器有關(guān)的代碼以實(shí)現(xiàn)uCOSII在該處理器上的正確運(yùn)行。在基于uCOSII的嵌入式軟件分為實(shí)時(shí)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(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)等四個(gè)部分。編譯和連接：在設(shè)置好工程后，即可進(jìn)行編譯、連接。選擇菜單ProjectBuild target，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接或點(diǎn)擊工具欄中相應(yīng)按鈕，驗(yàn)證程序是否編譯正確。系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，單片機(jī)初始化，傳感電路開(kāi)始測(cè)量井下粉塵的濃度通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)，單片機(jī)做出反應(yīng)，將超標(biāo)值顯示于液晶顯示屏上。同時(shí)系統(tǒng)做出判斷井下粉塵濃度超標(biāo)值是否具有危險(xiǎn)性，若濃度值沒(méi)有超標(biāo)就繼續(xù)測(cè)量。若超標(biāo)單片機(jī)控制繼電器打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行排塵并打開(kāi)語(yǔ)音提示報(bào)警。在打開(kāi)閥門(mén)排氣的同時(shí)傳感電路仍然繼續(xù)測(cè)量粉塵濃度，此時(shí)若分成濃度恢復(fù)到不具有危險(xiǎn)性，就關(guān)閉閥門(mén)和語(yǔ)音提示。若可粉塵濃度仍然超標(biāo)就繼續(xù)排塵檢測(cè)直到粉塵濃度達(dá)到安全范圍。 系統(tǒng)程序的框圖系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，單片機(jī)初始化，傳感電路開(kāi)始測(cè)量井下氣體濃度只通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)，單片機(jī)做出反應(yīng)，將濃度值顯示于液晶顯示屏上。同時(shí)系統(tǒng)做出判斷井下粉塵濃度值是否超標(biāo)，若濃度值沒(méi)有超標(biāo)就繼續(xù)監(jiān)測(cè)井下粉塵濃度。若超標(biāo)單片機(jī)控制繼電器打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行排塵并打開(kāi)語(yǔ)音提示報(bào)警。在打開(kāi)閥門(mén)排塵的同時(shí)傳感電路仍然繼續(xù)測(cè)量粉塵的濃度，此時(shí)若粉塵濃度值恢復(fù)到不具有危險(xiǎn)性是，就關(guān)閉閥門(mén)和語(yǔ)音提示。若粉塵濃度仍然超標(biāo)就繼續(xù)排塵檢測(cè)直到粉塵濃度恢復(fù)正常。 硬件調(diào)試Protel 99是Protel Technology公司的產(chǎn)品，是一個(gè)基于Windows平臺(tái)的32位EDA設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用于電路原理圖和印制板圖的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。主要分為兩大部分： （1）原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng) 這是一個(gè)易于使用的具有大量元件庫(kù)的原理圖編輯器，主要用于原理圖的設(shè)計(jì)。它可以為印制電路板設(shè)計(jì)提供網(wǎng)絡(luò)表。該編輯器除了具有強(qiáng)大的原理圖編輯功能以外，其分層組織設(shè)計(jì)功能、設(shè)計(jì)同步器、豐富的電氣設(shè)計(jì)檢驗(yàn)功能及強(qiáng)大而完善的打印輸出功能，使用戶(hù)可以輕松完成所需的設(shè)計(jì)任務(wù)。 （2）印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng) 它是一個(gè)功能強(qiáng)大的印制電路板設(shè)計(jì)編輯器，具有非常專(zhuān)業(yè)的交互式布線(xiàn)及元件布局的特點(diǎn)，用于印制電路板（PCB）的設(shè)計(jì)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(jì)系統(tǒng)可以進(jìn)行多達(dá)32層信號(hào)層、16層內(nèi)部電源/接地層的布線(xiàn)設(shè)計(jì)，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設(shè)計(jì)的時(shí)間。同時(shí)它還包含一個(gè)具有專(zhuān)業(yè)水準(zhǔn)的PCB信號(hào)完整性分析工具、功能強(qiáng)大的打印管理系統(tǒng)、一個(gè)先進(jìn)的PCB三維視圖預(yù)覽工具。此外，Protel 99 SE還包含一個(gè)功能強(qiáng)大的基于SPICE 3f5的模/數(shù)混合信號(hào)仿真器，使設(shè)計(jì)者可以方便地在設(shè)計(jì)中對(duì)一組混合信號(hào)進(jìn)行仿真分析。同時(shí)，它還提供了一個(gè)高效、通用的可編程邏輯器件設(shè)計(jì)工具【5】。Protel 99是應(yīng)用最廣泛的電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)軟件，使用簡(jiǎn)單、易于學(xué)習(xí)、功能強(qiáng)大。它結(jié)合電子電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，從實(shí)用角度出發(fā)，完全可以實(shí)現(xiàn)電路原理圖的設(shè)計(jì)及印制電路板的設(shè)計(jì)方法。 具體內(nèi)容有Prorel 99原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境的設(shè)置、電路原理圖的設(shè)計(jì)、層次式原理圖的設(shè)計(jì)、原理圖元件的創(chuàng)建、電路板設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、電路板設(shè)計(jì)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(jì)、元件封裝的創(chuàng)建、各種報(bào)表文件的生成及設(shè)計(jì)成果的輸出等。設(shè)計(jì)調(diào)試：本設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)板原理圖用Protel99工具完成，在進(jìn)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(cè)對(duì)原理圖檢測(cè)，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)誤，硬件連接正確。5 結(jié)論本設(shè)計(jì)利用了單片機(jī)與簡(jiǎn)單外圍電路結(jié)合的思想，通過(guò)對(duì)單片機(jī)軟件程序和硬件電路的合理劃分，完成了井下監(jiān)測(cè)粉塵濃度控制功能。利用FBG光學(xué)特性，設(shè)計(jì)了光源調(diào)制裝置，從而獲得適合氣體檢測(cè)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(wèn)題，又降低了光源成本，同時(shí)，只要通過(guò)更換不同反射波長(zhǎng)的光柵就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體的測(cè)量；在本系統(tǒng)中，單片機(jī)AT89C51作為電路的核心部分，采用C語(yǔ)言編程。外圍電路由控制電路、傳感電路、液晶顯示電路和語(yǔ)音提示電路組成?？刂齐娐愤x用繼電器來(lái)控制電機(jī)來(lái)打開(kāi)或者關(guān)閉閥門(mén)。傳感電路采用了布拉格光柵傳感器，在電路中的起到主導(dǎo)的作用。液晶顯示采用的是1602芯片。語(yǔ)音提示采用WT588D語(yǔ)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(dá)到了預(yù)想的效果。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)稱(chēng)中，需要實(shí)現(xiàn)測(cè)出井下粉塵體濃度值，再與平常的空氣中的粉塵濃度做對(duì)比，老師平時(shí)指導(dǎo)我們將設(shè)計(jì)模塊化，首先實(shí)現(xiàn)功能，接著逐個(gè)地添加功能，最后達(dá)到自動(dòng)監(jiān)測(cè)可粉塵濃度和排放粉塵的功能。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷調(diào)試和修改電路及程序，提高了對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用能力，以及分析和解決問(wèn)題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)階段非常重要難得的理論和實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)本次以單片機(jī)為核心的井下安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)。和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，以及在親身設(shè)計(jì)整個(gè)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(duì)以后未來(lái)的工作中充滿(mǎn)了自信，及希望?？傊ㄟ^(guò)本次完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我各方面的能力得到了提高，今后的學(xué)習(xí)生活中我將不斷的提高與完善自己。致謝經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，我終于完成了這次井下安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這是我對(duì)單片機(jī)和Protel，C語(yǔ)言等有了更深刻的了解及認(rèn)識(shí)！ 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師樊老師。樊老師一直做事嚴(yán)謹(jǐn)，細(xì)心并具有創(chuàng)造性思維，在我設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，總是能給我好多改良性的意見(jiàn)，設(shè)計(jì)過(guò)程中，給了我很大的幫助。從選題到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，都離不開(kāi)樊老師的指導(dǎo)。他淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)、對(duì)我們無(wú)微不至的關(guān)心、孜孜不倦的工作精神深深觸動(dòng)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(shí)，更感謝他對(duì)我們的鼓勵(lì)！參考文獻(xiàn)[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(xué)出版社，