基于單片機(jī)的紅外線自動(dòng)門控制.doc

東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，自動(dòng)門在人們?nèi)粘Ｉ钪袛嗟玫搅藦V泛的應(yīng)用，同時(shí)對(duì)其安全性及各方面的性能的要求越來(lái)越高。自動(dòng)門的控制系統(tǒng)是隨著人們對(duì)生活條件的不斷追求，科技的不斷發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的高科技產(chǎn)品。由于單片機(jī)系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)，穩(wěn)定性高，所以本設(shè)計(jì)采用STC89C52 單片機(jī)作為主控制器。 本次設(shè)計(jì)是紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)，使用紅外線傳感器作為感應(yīng)器，檢測(cè)到人體輻射的紅外線能量變化，將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳給單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)作為門驅(qū)動(dòng)裝置。通過(guò)單片機(jī)控制電機(jī)，使門自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)人進(jìn)門后又可以使門自動(dòng)關(guān)閉。在開(kāi)門時(shí)可以調(diào)節(jié)開(kāi)門的速度，在關(guān)門時(shí)有防夾功能。另外本設(shè)計(jì)也可監(jiān)測(cè)門內(nèi)的溫濕度并顯示。本課題主要實(shí)現(xiàn)紅外線檢測(cè)和基于STC89C52的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；熱釋紅外線傳感器；主控制器 Abstract With the continuous development of science and technology, automatic doors in the interrupt has been widely used, peoples daily life and every aspect of its safety and performance requirements more and more high. Automatic door control system is along with the people of the pursuit of better living conditions, the continuous development of science and technology arises at the historic moment of high-tech products. Because of the single chip microcomputer system adaptable, high stability, so this design uses the STC89C52 single-chip microcomputer as the main controller.Is this design infrared automatic door control system, the use of infrared sensors as sensor that detects human radiation of infrared energy changes, and convert it into electrical signals, to the step motor as drive door through the single-chip microcomputer control of the motor, the door opens automatically, when people after taking the door, can make the door shut down automatically. Can adjust the speed of the door when open the door, close the door when in the clamp function. In addition, our design can also be used in the monitoring of the gate of temperature and humidity and display.This topic is mainly to realize that infrared detection, and other based on STC89C52 single-chip microcomputer control system. Key words: singlechip; pyroelectric infrared sensors; main controller目 錄 第1章 概述1 1.1 課題研究的可行性1 1.2 自動(dòng)門的發(fā)展1 1.3 電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展2 1.4 課題研究的目的和意義3 1.5 課題研究的要求和思路4 1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能4 第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5 2.1 設(shè)計(jì)電路的框圖和原理5 2.2 單片機(jī)介紹6 2.3 熱釋電紅外傳感器介紹10 2.4 BISS0001芯片介紹和典型電路11 2.5 步進(jìn)電機(jī)15 2.6 溫度傳感器DS18B2016 2.7 濕度傳感器DHT1120 2.8 液晶顯示模塊22 2.9 ISD1760多段語(yǔ)音錄放芯片26 2.10 本章小結(jié)28 第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及硬件調(diào)試29 3.1 各部分程序流程設(shè)計(jì)29 3.2 單片機(jī)的編程（程序見(jiàn)附錄）31 3.3 硬件電路圖33 3.4 硬件電路調(diào)試34I 3.5 本章小結(jié)35 結(jié) 論36 參考文獻(xiàn)37 致 謝38 附 錄39I東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 概述1.1 課題研究的可行性在不斷發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)科技化、信息化程度越來(lái)越高，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也就越來(lái)越廣，成為人們生活不可或缺的一部分。隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入了人們的生活，以單片機(jī)為核心的自動(dòng)門系統(tǒng)就是其中之一。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，利用紅外線感應(yīng)的元器件感應(yīng)到人體的存在之后控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，在紅外線感應(yīng)到人的存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平，之后傳入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)此產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)控制單片機(jī)的運(yùn)行。通過(guò)分析，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)在理論上是完全可行的。本論文著重闡述了以單片機(jī)為主體，步進(jìn)電機(jī)、傳感器為核心的系統(tǒng)。1.2 自動(dòng)門的發(fā)展 自動(dòng)門從理論上理解應(yīng)該是門的概念的延伸，是門的功能根據(jù)人的需要所進(jìn)行的發(fā)展和完善。自動(dòng)門指：可以將人接近門的動(dòng)作（或?qū)⒛撤N入門授權(quán)）識(shí)別為開(kāi)門信號(hào)的控制單元，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開(kāi)啟,在人離開(kāi)后再將門自動(dòng)關(guān)閉，并對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制的系統(tǒng)。 自動(dòng)門開(kāi)始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國(guó)的超級(jí)市場(chǎng)的開(kāi)放，自動(dòng)門開(kāi)始被使用受此影響，世界第一自動(dòng)門品牌多瑪在1945年開(kāi)發(fā)出油壓式、空氣式自動(dòng)門，新建大樓的正門也開(kāi)始使用了。到了1962年，電氣式己開(kāi)始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制很難，只好進(jìn)行油壓、空壓速度控制，轉(zhuǎn)換但因能源利用效率很低，然而伴隨著電氣控制的技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)在電氣控制技術(shù)已經(jīng)成熟，直接控制電動(dòng)機(jī)的電氣式自動(dòng)門逐漸成為主流。 21世紀(jì)的今天，門更加突出了安全理念，強(qiáng)調(diào)了有效性：有效地防范、通行、疏散，同時(shí)還突出了建筑藝術(shù)的理念，強(qiáng)調(diào)門與建筑以及周圍環(huán)境整體的協(xié)調(diào)、和諧。在不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中，門的高級(jí)形式自動(dòng)門起源在歐美，迅速發(fā)展至今天，已經(jīng)形成了種類齊全、功能完善、造工精細(xì)的自動(dòng)門。對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，在控制方面我們和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在技術(shù)上還有很大的差距，但是讓我們欣喜地是我們國(guó)家在這方面已經(jīng)做出了很大的進(jìn)步，差距總歸是有的，但是通過(guò)我們持之不懈的努力我們和他們的差距會(huì)越來(lái)越小的。1.3 電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展電動(dòng)機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域和人們的日常生活。無(wú)論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、商務(wù)和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品（如電冰箱、空調(diào)、DVD等）中，都大量使用著各種各樣的電動(dòng)機(jī)。據(jù)資料顯示，在所有動(dòng)力資源中，百分之九十以上來(lái)自電動(dòng)機(jī)。同樣，我國(guó)生產(chǎn)的電能中有百分之六十是用于電動(dòng)機(jī)的。電動(dòng)機(jī)與人的生活息息相關(guān)，密不可分。電氣時(shí)代，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對(duì)電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單控制應(yīng)用比較多。簡(jiǎn)單控制是指對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過(guò)繼電器，可編程控制器和開(kāi)關(guān)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。還有一類控制叫復(fù)雜控制，是指對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進(jìn)行控制。伺服系統(tǒng)是以機(jī)械運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動(dòng)控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求。具體在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調(diào)整后，由電動(dòng)機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床坐標(biāo)軸、主軸等，帶動(dòng)工作臺(tái)及刀架，通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。目前，伺服技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化的方向迅速發(fā)展。隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的迅速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的性能越來(lái)越高，價(jià)格也越來(lái)越便宜。此外電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。因此就有可能比較普遍地應(yīng)用微機(jī)來(lái)控制各類電機(jī)完成備種新穎的、高性能的控制策略，是電機(jī)的各種潛在能力得到充分發(fā)揮，是電機(jī)的性能更符合使用要求，還可以制造出便于控制納新型電機(jī)，使電機(jī)出現(xiàn)新的面貌。比較簡(jiǎn)單的電機(jī)微機(jī)控制，例如在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候讓電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)或反轉(zhuǎn)之類，只要讓微機(jī)控制繼電器或電子開(kāi)關(guān)元件使電路開(kāi)通或關(guān)斷就可以了。在各種機(jī)床設(shè)備及生廣流水線中，現(xiàn)在已普遍采用微機(jī)的可編程控制器。按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。至于復(fù)雜的控制，則要用微機(jī)控制電機(jī)的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機(jī)按指定的指令準(zhǔn)確工作。通過(guò)微機(jī)控制，電機(jī)的性能有很大的提高。例如傳統(tǒng)的直流電集合變流電機(jī)各有憂缺點(diǎn)，直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能好。但帶有機(jī)械按向器，有機(jī)械磨損及換向火化等問(wèn)題；交流電動(dòng)機(jī)，不論是異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單。工作也比直流電動(dòng)機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，他們的速度不能方便而又經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)。交流電動(dòng)機(jī)采用正弦脈寬調(diào)制方式進(jìn)行變額調(diào)速是比較理想的，但若要用普通的模擬電路或數(shù)字電路完成這任務(wù)，電器相當(dāng)復(fù)雜用微機(jī)控制就簡(jiǎn)單多了。若要進(jìn)一步調(diào)節(jié)精度及動(dòng)態(tài)性能，可采用矢量控制方案，它的調(diào)速性能將與直流電動(dòng)機(jī)相當(dāng)。但矢量控制比較復(fù)雜，用傳統(tǒng)的模擬電路或數(shù)字電路根難做到，而應(yīng)用微機(jī)控制。則能方便的實(shí)現(xiàn)。為了提高性能在先進(jìn)的數(shù)控交流伺服系統(tǒng)中，已采用高速數(shù)字信號(hào)處理芯片，指令執(zhí)行速度達(dá)到每秒數(shù)百兆以上，且具有適合于矩陣運(yùn)算的指令。復(fù)雜的電機(jī)微機(jī)控制主要用于以下兩個(gè)方而：第一，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制。用以保證正常工作時(shí)發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定，發(fā)生故障后盡可能保持穩(wěn)定，達(dá)到優(yōu)化控制的目的。第二，電動(dòng)機(jī)調(diào)速及其位置伺服控制。用于鼓風(fēng)機(jī)或水泵的調(diào)速節(jié)能、數(shù)控機(jī)床、微型計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人等控制系統(tǒng)。 在電機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中，微機(jī)主要完成下列工作：第一，實(shí)時(shí)控制。根據(jù)給定的要求駛控制規(guī)律，對(duì)發(fā)電機(jī)的電壓，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等物理量實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。第二，監(jiān)控。完成事故報(bào)警、事故處理、系統(tǒng)診斷及管理等。第三，數(shù)據(jù)處理 完成必要的數(shù)據(jù)采集、分析處理、計(jì)算、顯不、記錄等。1.4 課題研究的目的和意義自動(dòng)門根據(jù)使用的場(chǎng)合及功能的不同可分為自動(dòng)平移門、自動(dòng)平開(kāi)門、自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門、自動(dòng)圓弧門、自動(dòng)折疊門等，其中自動(dòng)平移門使用得最廣泛，我們通常所說(shuō)的自動(dòng)門、感應(yīng)門就是指自動(dòng)平移門。 自動(dòng)平移門最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式是自動(dòng)門機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置和門內(nèi)外兩側(cè)紅外線，當(dāng)人走近自動(dòng)門時(shí)，紅外線感應(yīng)到人的存在，給控制器一個(gè)信號(hào)，控制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置將門打開(kāi)。當(dāng)人通過(guò)門之后，再將門關(guān)閉。由于自動(dòng)門在通電后可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人看管，同時(shí)又可節(jié)約空調(diào)能源、防風(fēng)、防塵、降低噪音，提高了建筑的檔次。隨著電子科技的不斷發(fā)展, 各種智能控制系統(tǒng)進(jìn)入人們的生活。自動(dòng)平移門控制系統(tǒng)成為學(xué)校、公司等人流密集地疏導(dǎo)人流、控制出入的首選。1.5 課題研究的要求和思路對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，結(jié)合了我們大學(xué)四年所學(xué)的很多知識(shí)，可以說(shuō)是對(duì)大學(xué)四年我們所學(xué)知識(shí)的回顧和總結(jié)，要圓滿的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，必須對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)全面的復(fù)習(xí)，還要對(duì)新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)和掌握。為了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)。第一，了解各種元器件的原理及其在電路中的作用，繪制出電路原理圖。第二，查閱相關(guān)資料，了解有關(guān)自動(dòng)門設(shè)計(jì)的一些必要的知識(shí)。第三，復(fù)習(xí)在學(xué)校里所學(xué)的知識(shí)，并借鑒和閱讀相關(guān)的設(shè)計(jì)從中找出靈感和思路。1.6 畢業(yè)設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)以下功能。功能一：有人來(lái)時(shí)（進(jìn)門或出門）開(kāi)門。當(dāng)人走到離門不遠(yuǎn)的時(shí)候時(shí)，安裝在門上側(cè)的熱釋紅外線傳感器信號(hào)檢測(cè)裝置檢測(cè)到有人時(shí)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)開(kāi)門。功能二：無(wú)人時(shí)關(guān)門延遲,當(dāng)熱釋收發(fā)裝置沒(méi)有檢測(cè)到有人在離門一定的范圍內(nèi)，將延遲啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)關(guān)門。功能三：關(guān)門中途來(lái)人，立即開(kāi)門。當(dāng)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)關(guān)門時(shí)，感應(yīng)探頭突然檢測(cè)到在離門一定的范圍內(nèi)有人，則立即停止電動(dòng)機(jī)關(guān)門，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)開(kāi)門。 功能四：防止夾傷乘客的防夾功能，當(dāng)門在關(guān)閉時(shí)，如果有人被夾，則會(huì)馬上開(kāi)門，這時(shí)人可以從門中離開(kāi)，之后便會(huì)關(guān)門。 功能五：控制門開(kāi)關(guān)速度的電動(dòng)機(jī)具有變速功能，通過(guò)調(diào)速按鈕，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)開(kāi)門時(shí)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制開(kāi)門的速度。功能六：語(yǔ)音播報(bào)功能，在開(kāi)門和關(guān)門之前會(huì)有相應(yīng)的關(guān)門語(yǔ)音提示。功能七：當(dāng)前溫度和濕度檢測(cè)并在1602液晶上顯示?？傮w結(jié)構(gòu)圖如下圖1-1：自動(dòng)門防擠調(diào)速，語(yǔ)音播報(bào)自動(dòng)門控制人體信號(hào)熱釋電紅外線傳感器DS18B20溫度傳感器測(cè)量溫度門內(nèi)環(huán)境DHT11濕度傳感器測(cè)量濕度溫度濕度測(cè)量結(jié)果在液晶1602中顯示光學(xué)系統(tǒng)（菲涅爾透鏡）圖1-1 總體結(jié)構(gòu)圖第2章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)電路的框圖和原理紅外自動(dòng)門控制系統(tǒng)的硬件組成，本系統(tǒng)主要由STC89C52單片機(jī)及其外圍電路、紅外檢測(cè)電路，門擠壓檢測(cè)電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、語(yǔ)音播報(bào)電路、步進(jìn)電機(jī)調(diào)速電路、溫度濕度測(cè)量、溫濕度顯示電路部分組成。單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)紅外檢測(cè)電路和門行程檢測(cè)電路輸出信號(hào)，據(jù)此產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)門運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到控制方式發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入相應(yīng)的控制方式。如門在關(guān)門過(guò)程中遇到人或其他障礙物時(shí)門無(wú)條件朝相反方向打開(kāi)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，進(jìn)入故障處理程序。系統(tǒng)硬件框圖如圖2-1所示。 STC89C52 單片機(jī)紅外線感應(yīng)擠壓檢測(cè)電機(jī)調(diào)速語(yǔ)音播報(bào)溫度測(cè)量濕度測(cè)量溫濕度顯示控制方式切換 圖2-1 系統(tǒng)硬件框圖 圖2-1 紅外線自動(dòng)門控制系統(tǒng)硬件圖框圖感應(yīng)自動(dòng)門的種類很多，在此，僅以平移型感應(yīng)自動(dòng)門機(jī)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。當(dāng)門扇要完成一次開(kāi)門與關(guān)門，其工作流程如下：感應(yīng)探測(cè)器探測(cè)到有人進(jìn)入時(shí)，將脈沖信號(hào)傳給主控器，主控器判斷后通知馬達(dá)運(yùn)行，同時(shí)監(jiān)控馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)，以便通知馬達(dá)在一定時(shí)候加力和進(jìn)入慢行運(yùn)行。馬達(dá)得到一定運(yùn)行電流后做正向運(yùn)行，將動(dòng)力傳給同步帶，再由同步帶將動(dòng)力傳給吊具系統(tǒng)使門扇開(kāi)啟；門扇開(kāi)啟后由控制器做出判斷，如需關(guān)門，通知馬達(dá)作反向運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉門扇。 2.2 單片機(jī)介紹單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，即將運(yùn)算器，控制器，輸入輸出接口，部分存儲(chǔ)器以及其他一些邏輯部件集成在一個(gè)芯片上，故可以把單片機(jī)看成是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于一個(gè)沒(méi)有顯示器，沒(méi)有鍵盤，不帶監(jiān)控程序的單板機(jī)。 單片機(jī)在各行各業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，尤其是在工業(yè)控制方面的應(yīng)用最為廣泛，單片機(jī)的應(yīng)用代替了很多用到人的地方，大大提高了工作效率。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。STC89C52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖2-2所示。圖2-2 STC89C52外形及引腳圖2.2.1 STC89C52管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下都使用P3口的第二功能。P3.0 RXD：串行輸入口P3.1 TXD：串行輸出口P3.2 /INT0：外部中斷0P3.3 /INT1：外部中斷1P3.4 T0：記時(shí)器0外部輸入P3.5 T1：記時(shí)器1外部輸入P3.6 /WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器P3.7 /RD：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)，單片機(jī)的P3口不同于單片機(jī)的其他I/O口，作為一個(gè)特殊的I/O端口P3口有著與其他的I/O端口所不具備的第二功能。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，則單片機(jī)會(huì)復(fù)位，因此RST端口作為單片機(jī)的復(fù)位端口。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。PSEN信號(hào)的出現(xiàn)，選通外部程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器將相應(yīng)的地址單元的內(nèi)容送出至數(shù)據(jù)總線，供CPU讀取。PSEN端和ALE端具有同樣的驅(qū)動(dòng)能力。EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。MCS-51單片機(jī)有四組8位并行輸入/輸出口P0P3，供32個(gè)輸入/輸出引腳。端口引腳為P0.0P0.7、P1.0P1.7、P2.0P2.7、P3.0P3.7。80C52單片機(jī)有4個(gè)并行的IO口即P0、P1、 P2 、P3 ，每一個(gè)端口有8條IO口線80C52單片機(jī)還有1個(gè)全雙功能的串行IO口，可以和主機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通訊。該串口有2條線即發(fā)送數(shù)據(jù)線和接受數(shù)據(jù)線。單片機(jī)內(nèi)部的四個(gè)8位端口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)各不相同，所以對(duì)應(yīng)的其中的功能也隨之有所差別，P0口作為特殊的I/O的端口其內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)決定著其余其他的端口的不同，單片機(jī)內(nèi)部的四個(gè)8位端口的功能：P0口：P0口可作為輸入/輸出口，但在實(shí)際應(yīng)用中常作為地址/數(shù)據(jù)總線口，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分別為P0口。P1口：P1口的每一位都能作為可編程輸入或輸出線。P2口：P2口可作為輸入口或輸出口使用，外接I/O設(shè)備時(shí)，又作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口一起組成16位地址總線。P3口：P3口為雙功能口。作為第一功能使用時(shí)，其功能同PI口。當(dāng)作第二功能使用時(shí)，每一位功能定義如表2-1所示。表2-1 P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0輸入線）P3.3INT1（外部中斷1輸入線）P3.4T0 （定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1 （定時(shí)器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出）2.2.2 STC89C52主要特性與MCS-51兼容，壽命：1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年，全靜態(tài)工作：0Hz-24H，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定，128*8位內(nèi)部RAM，32可編程I/O線，兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。以上討論針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)51系列單片機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)51單片機(jī)就片內(nèi)資源來(lái)說(shuō)是不滿足項(xiàng)目的硬件要求的。主要是因?yàn)槌绦蚝蛿?shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量太小。其次，對(duì)于其他的很多功能，單片機(jī)來(lái)完成此項(xiàng)目來(lái)說(shuō)51機(jī)的中斷資源和運(yùn)行速度也不令人滿意。根據(jù)項(xiàng)目的任務(wù)及技術(shù)要求分析，結(jié)合上面列舉的標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)系統(tǒng)的硬件資源，得到的結(jié)論是：標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機(jī)完成很多的項(xiàng)目任務(wù)有一定缺陷。標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)作為主控器的缺點(diǎn)分析：51機(jī)的程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量小是核心問(wèn)題，片上資源不足，需要外擴(kuò)。隨著單片機(jī)向片上系統(tǒng)方向的發(fā)展，單片機(jī)應(yīng)用也從系統(tǒng)擴(kuò)展工作方式向單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)方向發(fā)展，這是由單片機(jī)豐富的片內(nèi)資源支持的。從設(shè)計(jì)理念上說(shuō)，硬件設(shè)計(jì)越簡(jiǎn)單，使用器件越少，系統(tǒng)可靠性就越高。因此，綜合考慮在做其他的很多項(xiàng)目的時(shí)候，51單片機(jī)并不一定就是首選。因?yàn)?2單片機(jī)只比51單片機(jī)多了一個(gè)定時(shí)器T2，因此，編程時(shí)的頭文件，reg52.h中也比reg51.h多了幾行定義T2寄存器的內(nèi)容除此之外兩種單片機(jī)的開(kāi)發(fā)板、引腳等都相同故將兩種單片機(jī)放在一起進(jìn)行介紹，對(duì)于51單片機(jī)和52單片機(jī)的區(qū)別在于其內(nèi)部的存儲(chǔ)器的大小，還有52是51的增強(qiáng)型，S52比C51,定時(shí)器多一個(gè)T2（這個(gè)東東強(qiáng)悍的很），RAM多128B，ROM多4K，中斷多了2個(gè)，多一個(gè)看門狗,在掉電、數(shù)據(jù)指針等方面還有一些改進(jìn)。S52的最高外接晶振可以達(dá)到33MHz，C51大概只有24MHz。對(duì)于不同的單片機(jī)來(lái)說(shuō)在工業(yè)應(yīng)用中有著不同的用處。51/52單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51/52系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。51/52單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。51/52單片機(jī)的管腳也很有特點(diǎn)，大多數(shù)51/52單片機(jī)的管腳都大同小異。2.2.3 芯片擦除整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來(lái)完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，STC89C52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。2.3 熱釋電紅外傳感器介紹熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10-20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。熱釋電傳感器利用的正是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱電壓V。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)跟空氣中的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)T=0，傳感器無(wú)輸出。若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)。熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路見(jiàn)下圖所示。傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場(chǎng)效應(yīng)管FET等組成。其中，濾光片設(shè)置在窗口處，組成紅外線通過(guò)的窗口。濾光片為6mm多層膜干涉濾光片，對(duì)太陽(yáng)光和熒光燈光的短波長(zhǎng)（約5mm以下）可很好濾除。熱釋電元件PZT將波長(zhǎng)在8mm-12mm之間的紅外信號(hào)的微弱變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，為了只對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲涅耳濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的抑制作用。 熱釋紅外線傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電路如圖2-3所示。 圖2-3 熱釋電紅外線傳感器的結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電路熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：容易受各種熱源、光源干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。2.4 BISS0001芯片介紹和典型電路BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào)警系統(tǒng)。它不僅能和熱釋電紅外傳感器的輸出良好地匹配，而且也能和其他多種傳感器進(jìn)行匹配。它的內(nèi)部是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、與門電路、狀態(tài)控制器、定時(shí)控制器、鎖定時(shí)間控制器和禁止電路等組成。BISS0001采用16腳標(biāo)準(zhǔn)型塑料封裝結(jié)構(gòu)。1腳（A）為觸發(fā)方式控制端，當(dāng)A1時(shí)電路可重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)A0時(shí)電路則不可。2腳（V0）為控制信號(hào)輸出端，當(dāng)有傳感信號(hào)輸人時(shí)，V0輸出高電平。3腳（RX）和4腳（CX）為輸出定時(shí)控制器T，定時(shí)時(shí)間為：TX50103RXCX。5腳（Ri）和6腳Ci）為鎖定時(shí)間控制器i的外接元件，鎖定時(shí)間Ti24RiCi。7腳（VSS）為電源正端。8腳（VRF）為參考電壓及復(fù)位端，使用時(shí)一般接VDD，若按SS，使定時(shí)器復(fù)位。9腳（Vc）為觸發(fā)禁止端，當(dāng)VCVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)VCVR時(shí)允許觸發(fā)。10腳（IB）為偏置電流設(shè)置端，由外接電阻RB接SS端，RB一般取1M的電阻。11腳（VDD）為電源正、負(fù)端。12腳（OUT2）為第二級(jí)運(yùn)放的輸出端。13腳（IN2-）為第二級(jí)運(yùn)放的反相輸人端。14腳（IN1+）第一運(yùn)放的同相輸入端。15凈（IN1-）第一運(yùn)放的反相輸入端。16腳（OUT1）為第一運(yùn)放的輸出端。2.4.1 BISS0001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)運(yùn)算放大器將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)VS去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)VO經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。探頭的窗口為長(zhǎng)方形，當(dāng)人體從左到右或從右到左走過(guò)時(shí),紅外光譜到達(dá)雙元的時(shí)間距離有差值差值越大感應(yīng)越靈敏，當(dāng)人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過(guò)時(shí)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個(gè)方向靈敏度強(qiáng)，安裝時(shí)仍須盡量按以上要求。BISS0001的特點(diǎn)：CMOS工藝，公耗低，數(shù)?；旌希哂歇?dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾，內(nèi)設(shè)延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，采用16腳DIP封裝，對(duì)于此芯片的工作電壓范圍寬（3V5V)。2.4.2 BISS001管腳圖及管腳說(shuō)明BISS0001芯片采用16腳DIP封裝，同時(shí)也有貼片式封裝的形式和其他的芯片一樣我們要正確的區(qū)分各個(gè)管腳的位置和作用。BISS0001管腳圖如圖2-4所示。 圖2-4 BISS001管腳圖BISS001芯片的每一個(gè)管腳都有著不同的功能和作用，當(dāng)我們知道每一個(gè)管腳的具體位置之后，接下來(lái)我們要做的是對(duì)，芯片每一個(gè)管教的作用和功能了解和掌握，并會(huì)熟練應(yīng)用在我們要做項(xiàng)目中。BISS001芯片管腳說(shuō)明如表2-2所示。表2-2 BISS0001管腳說(shuō)明引腳名稱I/O 功能說(shuō)明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇。當(dāng)A為“1”時(shí)允許重復(fù)觸發(fā)反之不可重復(fù)觸。2VOO控制信號(hào)輸出端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時(shí)視為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間Tx之外和無(wú)VS的上跳變時(shí)，Vo保持低電平狀態(tài)。3RR1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2-觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS-工作電源負(fù)端8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接VDD，當(dāng)接“0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位9VCI觸發(fā)禁止端。當(dāng)VcVR時(shí)允許觸發(fā)10IB-運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端11VDD-工作電源正端122OUTO第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132IN-I第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141IN+I第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151IN-I第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161OUTO第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端2.4.3 BISS0001工作原理BISS0001是由運(yùn)算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器以及封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。當(dāng)熱釋電紅外傳感器接收到人體紅外輻射后輸出檢測(cè)信號(hào)，然后由14腳輸入BISS0001經(jīng)地內(nèi)部電路處理，由2腳輸出探測(cè)信號(hào)（正向脈沖信號(hào)）。輸出脈沖信號(hào)的寬度由外接電阻R9和電容C6來(lái)決定。當(dāng)2腳輸出控制脈沖后，電子開(kāi)關(guān)被接通，數(shù)字編碼電路和無(wú)線電發(fā)射電路由于得到電源而開(kāi)始工作。BISS0001應(yīng)用線路圖如2-5所示。 圖2-5 BISS0001的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)應(yīng)用電路圖上圖中，R3為光敏電阻，用來(lái)檢測(cè)環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時(shí)，若環(huán)境較明亮，R的電阻值會(huì)降低，使9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào)Vs。SW1是工作方式選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)SW1與1端連通時(shí)，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)SW1與2端連通時(shí)，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。圖中R6可以調(diào)節(jié)放大器增益的大小，原廠圖紙選10K，實(shí)際使用時(shí)可以用3K，可以提高電路增益改善電路性能。輸出延遲時(shí)間TX由外部的R9和C7的大小調(diào)整，觸發(fā)封鎖時(shí)間Ti由外部的R10和C6的大小調(diào)整，R9/R10可以用470歐姆，C6/C7可以選0.1U。在BISS0001的內(nèi)電路中，上圖中，運(yùn)算放大器OP1將熱釋電紅外傳感器的輸出信號(hào)作第一級(jí)放大，然后由C3耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1和COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)Vs去啟動(dòng)延遲時(shí)間定時(shí)器，輸出信號(hào)Vo經(jīng)晶體管T1放大驅(qū)動(dòng)繼電器去接通負(fù)載。 2.5 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)：它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成角位移即結(jié)一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。因此作常適合于單片機(jī)控制。近30年來(lái)，數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和水磁材料的迅速發(fā)展。其領(lǐng)域內(nèi)各項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用都推動(dòng)廠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)展和進(jìn)步，為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的在各個(gè)行業(yè)上的應(yīng)用開(kāi)辟了廣闊的前景。2.5.1 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時(shí)代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會(huì)在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。 傳統(tǒng)的機(jī)械速度和位置控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜調(diào)整困難，使用步進(jìn)電機(jī)后，使得整機(jī)的結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單和緊湊。測(cè)速電機(jī)是將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓，并傳遞到輸入端作為反饋信號(hào)。 相較于其他電動(dòng)機(jī)而言，步進(jìn)電機(jī)有著其獨(dú)特的特點(diǎn)和功能。第一，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移與輸入脈沖數(shù)嚴(yán)格成正比具有良好的跟隨型。以由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路組成的開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，既非常簡(jiǎn)單廉價(jià)，又非?？煽?。同時(shí)，它也可以與角度反饋環(huán)節(jié)組成高性能的閉外數(shù)控系統(tǒng)。第二，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，易于起停正反轉(zhuǎn)及變速。第三，速度可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。低速下仍能保證獲很大轉(zhuǎn)矩，因此，一般可以不用減速器而直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。第四，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只能通過(guò)脈沖電源供電才能遠(yuǎn)行。它不能直接使用交流電源和直流電源第五，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)存在振蕩和失步現(xiàn)象。必須對(duì)控制系統(tǒng)和機(jī)械負(fù)載采取相應(yīng)的措施。第六，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的噪音和振動(dòng)較大帶慣性負(fù)載的能力較差。2.5.2 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 使用和控制步進(jìn)電機(jī)必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)，則有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)與之對(duì)應(yīng)，其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖如圖2-6所示。信號(hào)分配脈沖信號(hào)負(fù)載步進(jìn)電機(jī)功率放大圖2-6 驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作。在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制中，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，其基本控制作用如下所述。對(duì)于反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制換相順序，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格安照步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這過(guò)程稱為脈沖分配。三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的正序是A-AB-B-BC-C-CA；反序?yàn)锳-CA-C-BC-B-AB；共有八個(gè)通電狀態(tài)P1口輸出控制信號(hào)，0表示繞子通電，表示繞子斷電，則可以用六個(gè)字來(lái)表示六個(gè)通電狀態(tài)。對(duì)于三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式通電換相的脈沖分配，三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)的這六個(gè)字表示步進(jìn)電機(jī)的通電狀態(tài)表如表2-3所示。表2-3 通電狀態(tài)A11006HAB10008HB10109HBC00101HC01103HCA01002H 步進(jìn)電機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。在步進(jìn)電機(jī)以三相六拍步進(jìn)電機(jī)工作方式工作時(shí)控制電路模型如圖2-7所示。P1.0P1.1P1.28951系列單片機(jī)A相驅(qū)動(dòng)B相驅(qū)動(dòng)C相驅(qū)動(dòng)圖2-7 控制電路模型2.6 溫度傳感器DS18B20 DS18B20是美國(guó)DSLLAS半導(dǎo)體公司推出的第一篇支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串型數(shù)字信號(hào)，并將信號(hào)傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，此傳感器的一個(gè)很大的特點(diǎn)便是單總線的結(jié)構(gòu)。2.6.1 DS18B20溫度傳感器特性對(duì)于DS18B20來(lái)說(shuō)具有很多獨(dú)有的特點(diǎn)。相較于其他的點(diǎn)球按鍵來(lái)說(shuō)適應(yīng)電壓范寬，電壓范圍在3.05.5V，在寄生電源方式下可有數(shù)據(jù)線供電。具有獨(dú)特的單線接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。測(cè)溫范圍-55+125，在-10+85時(shí)精度為0.5。可編程分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨率溫度分別為0.5，0.25，0.125和0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。在9位分辨率時(shí)，最多在93.78ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字；12位分辨率時(shí)，最多在750ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，顯示速度快。測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以“一線總線”串行送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力。負(fù)壓特性。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。2.6.2 引腳介紹DS18B20有兩種封裝：三腳直插式（用的最多、最普遍的封裝）和八腳貼片式，封裝引腳不同代表DS18B20安裝形式的不同，引腳封裝圖如圖2-8所示。1234VQVDDNCNCGNDNCNCNC8765DS18B20123GND I/O VDD a）直插型 DS18B20 b)貼片型 DS18B20 圖2-8 DS18B20引腳封裝圖DS18B20芯片的每一個(gè)管腳都有著不同的功能和作用，當(dāng)我們知道每一個(gè)管腳的具體位置之后，接下來(lái)我們要做的是對(duì)，芯片每一個(gè)管腳的作用和功能了解和掌握，此處阿甘器在不同的應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)有著不同的作用，此傳感器對(duì)溫度的測(cè)量是有著其特殊的要求，測(cè)量不同的溫度對(duì)應(yīng)著不同的型號(hào)，并會(huì)熟練地應(yīng)用在我們所要做的項(xiàng)目中。DS18B20的引腳定義如表2-4所示。表2-4 DS18B20引腳定義引腳定義GND電源負(fù)極DQ信號(hào)輸入輸出VDD電源正極NC空2.6.3 硬件連接DS18B20寄生電源供電方式，在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)線上汲取能量：在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來(lái)再給寄生電源（電容）充電。獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處：第一，進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無(wú)需本地電源。第二，可以在沒(méi)有常規(guī)電源的條件下讀取ROM。第三，電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠4.7K上拉電阻就無(wú)法提供足夠的能量，會(huì)造成無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。因此，該電路只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。DS18B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式。為了使DS18B20在動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換周期中獲得足夠的電流供應(yīng)，當(dāng)進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換或拷貝到E2存儲(chǔ)器操作時(shí)，用MOSFET把I/O線直接拉到VCC就可提供足夠的電流，在發(fā)出任何涉及到拷貝到E2存儲(chǔ)器或啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換的指令后，必須在最多10US內(nèi)把I/O線轉(zhuǎn)換到強(qiáng)上拉狀態(tài)。在強(qiáng)上拉方式下可以解決電流供應(yīng)不足的問(wèn)題，因此也適合于多點(diǎn)測(cè)溫應(yīng)用，缺點(diǎn)就是要多占用一根I/O口線進(jìn)行強(qiáng)上拉切換。DS18B20的外部電源供電方式，在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，其VDD端用35.5V電源供電，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85。2.6.4 工作原理 硬件電路連接好以后，單片機(jī)需要怎么樣工作才能將DS18B20中的溫度數(shù)據(jù)讀取出來(lái)呢，下面將給出詳細(xì)分析。首先我們來(lái)看