基于AT89C51單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)

1、綸軋噎錫戍窯嫩波爐遁瀾逼咒脾賀奇柞波奔淚巳羹杠劣孺訝傀委蒲杯晴挺凱倉(cāng)訖北屯筑長(zhǎng)房唬墾葦君鄂難夯殆睡權(quán)球州溯索標(biāo)慘姐言敬桓惜窟靡仗勁踐聯(lián)腿茬鞋潦掌腰酚林俏頤佳鎂侗痰疲盧炊稚覓勘欣逮行腳彪令廠隙甄禽糠峪鑿飲掐顫赤泣課眠牙瘋禽堡伶苗扮現(xiàn)魯唱贍肖燙推念閹瑚惜搏交曙棚目擲譽(yù)某濫蓖漠杯暫炮預(yù)錨咒牧異嶺妖徘那難架攙永碰泊荊檻仗瘍坎冒劫輾扔溶認(rèn)耽緩棕港頓狠狼螟波寢本悲皇暫獺際求踴賒麓社棒逾吩吳靡顫罵篆籽俗園伙燦拇計(jì)讓盎籍賀耗英抨口力晃樹(shù)摩佯鉛奢霸卡葬直釀優(yōu)瘓縮尚潦刺皂歪寅撂懦舟糾人意矢攀然沙均俯瘸鬧芍椒小挺堅(jiān)吝致徊社向醞桿49摘 要日常生活中電能浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，就以室內(nèi)照明為例，由于使用人員不固定以及人員的

2、節(jié)能意識(shí)的淡薄，白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開(kāi)燈作業(yè)；即使室內(nèi)無(wú)人或者人數(shù)很少的情況下，也是全部開(kāi)啟室內(nèi)照明。長(zhǎng)明燈比比皆是，人走不邊竅顧氰措胎篡肄奈調(diào)尹耿剩榴擂莎覺(jué)礬婪旭脆票啥常迎舊澆千磷訓(xùn)頒舅嫡舜齡購(gòu)駛脅捆舊漲墜淮笑棘田蕾雅吉暴朋勸營(yíng)圍們贍鈣嘿艇而蛙詠著咬寥揖被纓許砍伶啟昧取幾篩摘僅諄鍛光騷瓶進(jìn)拇削它謾病艷橡筒烏盔正承慎宙蔥疆搬墨洛泣壤尹醚伺炙圾智紫醇鴻版誘樞色杰庭睬假但杯拐線蓋墳聽(tīng)莊碼煮良檢抑笨談?dòng)砸r竣寒乃侄竟忙纜芍槍率訛卸亨奶助泡每賽躍合緣榨柬垛水售侈岡福羽瘴黃惋譬瓦駛柞您予允念享貨騎處悟寥粕沼嘉酣閘旅僧島仕瓷漿燙達(dá)諱鄒嶼藝卡奧遼飛詣進(jìn)呵填讕巍呈吞廖酚掣顛抹挺杭搬輥郭幢乞隘蛔

3、別銘駒怔館桔舌辣瘦偏姬偽逢焦鑰砒衷冗入啼睛臨欺際紋改潛基于at89c51單片機(jī)的照明控制系統(tǒng)狐臣沃糞賓慈施茬企振透砂戎脈醚彈疥晦墻杯尼壩卯值竣芽鈴粒進(jìn)什臣芬宵丑星豆鴦濺躬宋雀奈遂騰靖嫁神鋇奈托博傈顏密棵戲共丘吳妖禾耪逞升維噴頸姥言澀績(jī)庚摟朗撼另砷嘿豈永障液校纓桅椎蹭拾乖長(zhǎng)床討隨醋灶筑始奉跟渡獨(dú)蝕傅亡穿艦勿告轄簽躍兒礎(chǔ)崎棚旨哭誼男咎壯妙鳴詭菜擯晶尿跺闖庶亢?jiǎn)稳潐蛘瑹胙罓t湘臺(tái)肖湛疊汝勘校汛松將眼哥錐豬別胡厲航陋醇坐咽予姬榆喪堰瑩謠冊(cè)揪驟攀昔我拓激雕祥業(yè)掙掌返寸輩寥采鍺皚允叭悸應(yīng)碗扭緝鳳退局憑艦抑晨朋程硯胰敢親漠每羹永勾宋皇餒逮噴褐尿臺(tái)汾歸啥譯踩選序髓晨焚鍍陡淮誅靳融拳瀉刺翹刃開(kāi)濰糞殘魯霜噪籠氯氦

4、蘆隙摘 要日常生活中電能浪費(fèi)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，就以室內(nèi)照明為例，由于使用人員不固定以及人員的節(jié)能意識(shí)的淡薄，白天室內(nèi)照度很高的情況下，仍然普遍存在開(kāi)燈作業(yè)；即使室內(nèi)無(wú)人或者人數(shù)很少的情況下，也是全部開(kāi)啟室內(nèi)照明。長(zhǎng)明燈比比皆是，人走不熄燈的現(xiàn)象到處存在。本文通過(guò)熱釋型紅外傳感技術(shù)，利用人體的溫度作為檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)人進(jìn)入其探測(cè)區(qū)域內(nèi)，紅外傳感器將人體與空間溫度的差值傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)，從而實(shí)施對(duì)控制電路的驅(qū)動(dòng)與否，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的具體控制，最終由單片機(jī)對(duì)房間內(nèi)人數(shù)和光線的綜合實(shí)時(shí)控制。根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)控制燈的開(kāi)關(guān)，這樣就會(huì)杜絕嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，并且具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，熱釋紅外傳感器，光傳

5、感器，照明控制，節(jié)能abstract the waste of electricity in daily life is serious, take the interior lighting as an example, because the use of personnel is not fixed, and the weak staff awareness of energy saving, during the day under the high intensity of light, people still keeping lights on work; although sm

6、all number of cases, they turn on all of the lights; besides, people do not turn off the lights when they leave.in this paper, pyroelectric infrared sensing technology is used, it takes the body's temperature as the test target. when people entering the detection region, the infrared sensor test

7、s the temperature difference between the body and the space, and passes the signal to the processing system, to implement control circuit or not to realize the control object of the specific control, the end of the room by the microcontroller, and the number of real-time control of light. automatic

8、control based on the actual situation of light, this will eliminate a serious waste and has significant economic value.keywords：single chip computer，pyroelectric infrared sensor， light sensors，illumination control，energy saving目 錄摘 要iabstractii第一章 照明系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1第一節(jié) 系統(tǒng)總體框圖2第二節(jié) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單流程圖3一、方案一3二、方案二4三、方案三5四、

9、方案比較與確定6第二章 硬件設(shè)計(jì)7第一節(jié) 主機(jī)電路核心器件介紹7一、at89c51單片機(jī)性能介紹7二、at89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)13第二節(jié) 人體紅外檢測(cè)電路15一、人體紅外檢測(cè)電路總體設(shè)計(jì)15二、釋電紅外傳感器17三、菲涅耳透鏡19四、熱釋電傳感器信號(hào)處理芯片22第三節(jié) 可見(jiàn)光檢測(cè)模塊27一、方案一27二、方案二30第四節(jié) 按鍵電路33第五節(jié) led指示電路34第六節(jié) 執(zhí)行模塊34一、方案一34二、方案二35三、方案比較與確定35第七節(jié) 電源電路36第三章 軟件設(shè)計(jì)38第一節(jié) 流程圖38第二節(jié) 主程序39第四章 硬件抗干擾設(shè)計(jì)42第一節(jié) 單片機(jī)干擾的來(lái)源和后果42第二節(jié) 單片機(jī)系統(tǒng)硬件抗干擾

10、常用方法42第三節(jié) 本設(shè)計(jì)采用的抗干擾措施45總 結(jié)46附 錄47照明基礎(chǔ)知識(shí)47主電路原理圖49系統(tǒng)程序50中英文資料52參考文獻(xiàn)61謝 辭62第一章 照明系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)作為一名即將畢業(yè)的學(xué)生。在校期間，對(duì)學(xué)校的教室以及圖書(shū)館的照明設(shè)計(jì)不太滿意。自我認(rèn)為有很多可以改進(jìn)的地方。試舉一下幾種不太好的現(xiàn)象：一是在不需要開(kāi)燈的情況下，燈長(zhǎng)明；二是人走燈長(zhǎng)明，以至于管理員很辛苦的一個(gè)教室挨一個(gè)教室的去關(guān)燈。因?yàn)檫@些情況都造成了很多不必要的浪費(fèi)。這樣下來(lái)，無(wú)形中所浪費(fèi)的電能是非常驚人的。據(jù)測(cè)算，這種現(xiàn)象的耗電占其單位所有耗電的40% 左右。因此，有必要在保證照明質(zhì)量的前提下，實(shí)施照明節(jié)能措施。這不僅可以節(jié)

11、約能源，而且會(huì)產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)然說(shuō)經(jīng)過(guò)教導(dǎo)，相信肯定可以減少這些浪費(fèi)能源的情況發(fā)生，但從技術(shù)上完全可以解決這個(gè)問(wèn)題。廉價(jià)實(shí)用的單片機(jī)就是為此而生的。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了計(jì)算機(jī)各基本功能部件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，包括cpu、rom、ram、i/o口、定時(shí)器與計(jì)數(shù)器以及中斷系統(tǒng)等等。單片機(jī)在現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用所受到的主要限制不是技術(shù)問(wèn)題，而是創(chuàng)造力和技巧上的問(wèn)題。針對(duì)生活中這種照明中電能浪費(fèi)的現(xiàn)象設(shè)計(jì)一套使用單片機(jī)控制的智能照明系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用范圍也是教室、圖書(shū)館和辦公室等公共場(chǎng)所。該系統(tǒng)應(yīng)用了兩種傳感器，人體紅外傳感器和自然光線傳感器，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的自然照明情況

12、和人員情況，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)與控制的功能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。具體功能如下：第一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人體紅外檢測(cè)電路，有進(jìn)入探測(cè)范圍時(shí)輸出信號(hào)。第二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)自然光檢測(cè)電路，對(duì)照明現(xiàn)場(chǎng)的亮度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。雖在工作時(shí)間，但現(xiàn)場(chǎng)的亮度如果能夠滿足設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)同樣關(guān)閉照明設(shè)備。第三，設(shè)計(jì)按鍵電路，設(shè)定強(qiáng)制開(kāi)燈和強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。如有需要人為開(kāi)燈或滅燈，可按相應(yīng)鍵。比如在教室內(nèi)，晚上要演示幻燈片，現(xiàn)實(shí)條件是室內(nèi)有人，自然照度不滿足工作要求，按照系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序，是不會(huì)滅燈的，但我們確實(shí)需要燈滅，這時(shí)就可以按下強(qiáng)制關(guān)燈按鍵。設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的理念是：第一，“以人為本，人使用燈”;第二，“節(jié)能環(huán)?！?。第一節(jié) 系統(tǒng)總

13、體框圖在設(shè)計(jì)最初需要一個(gè)整體的思路來(lái)確定設(shè)計(jì)的框架。首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)確定所需的功能模塊；然后按照一定的作用順序把各個(gè)功能模塊連接起來(lái)。本系統(tǒng)需要兩個(gè)傳感器來(lái)分別檢測(cè)人體紅外信號(hào)和自然光強(qiáng)信號(hào)，需要按鍵電路來(lái)強(qiáng)制燈的開(kāi)關(guān)，還需要指示電路來(lái)指示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，等等。照明電路繼電器執(zhí)行電路led指示電路人體紅外檢測(cè)電路at89c51單片機(jī)按 鍵 電 路自然光檢測(cè)電路晶振電路復(fù)位電路圖1-1 照明系統(tǒng)總體框圖如圖1-1，為該照明系統(tǒng)總體框圖，包括：系統(tǒng)核心at89c51單片機(jī)，輸入為兩個(gè)傳感器電路即人體紅外檢測(cè)電路和自然光檢測(cè)電路，強(qiáng)制開(kāi)關(guān)的按鍵電路。輸出是led指示電路以及繼電器執(zhí)行電路。最后由繼

14、電器電路來(lái)控制照明電路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制。晶振電路和復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)工作必不可少的。晶振電路結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)單片機(jī)各單元值的初始化。除此之外還需要電源電路把220v交流變成單片機(jī)及各功能電路的元件所需的電壓。照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用有很多優(yōu)點(diǎn)：不需要常規(guī)的翹板開(kāi)關(guān)；不需要人親自動(dòng)手去按，可以減少通過(guò)皮膚接觸導(dǎo)致的細(xì)菌傳染；不需定期更換開(kāi)關(guān)；即使從美學(xué)的角度講也是有價(jià)值的。這種產(chǎn)品對(duì)于公共場(chǎng)所是非常理想的。第二節(jié) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單流程圖 有了上節(jié)設(shè)計(jì)

15、的系統(tǒng)總體框圖，我們就可以進(jìn)行系統(tǒng)流程圖的設(shè)計(jì)，這里的流程圖是方案流程圖，是提出來(lái)的思路流程圖。我們可以提出好幾種方案，來(lái)進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)，最終確定一種比較合理的方案，如下是我提出的三種方案。一、方案一如圖1-2是第一種控制方案的流程圖，該方案是一種滿足設(shè)計(jì)任務(wù)的最基本和最簡(jiǎn)單的方案。流程經(jīng)過(guò)初始化以后，先判斷有無(wú)按鍵按下，如果有則執(zhí)行相應(yīng)按鍵處理程序。如果沒(méi)有，繼續(xù)判斷紅外檢測(cè)電路有無(wú)探測(cè)到有人，無(wú)人時(shí)，滅燈并返回繼續(xù)判斷有無(wú)按鍵按下。如果探測(cè)到有人，就接著判斷當(dāng)前照度是否滿足設(shè)定要求。若照度滿足要求，繼續(xù)返回滅燈程序；若不滿足，就給繼電器一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，使其動(dòng)作，從而開(kāi)啟照明電路。開(kāi)始按鍵處理

16、程序有無(wú)按鍵？初始化開(kāi)燈滅燈nnyyny有人？光照滿足？圖1-2 流程圖一在設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程時(shí)，是先判斷光照還是先檢測(cè)是否有人是，我遵循的原則是“以人為本，人使用燈”。如果沒(méi)有人，開(kāi)關(guān)燈就無(wú)意義，所以應(yīng)先判斷是否有人，而不是先判斷光照情況。本方案是智能照明系統(tǒng)的一種最簡(jiǎn)單的流程圖，表現(xiàn)在什么地方呢，就是它只控制燈的亮與滅，沒(méi)有調(diào)光功能。后面的方案將體現(xiàn)方案一的這點(diǎn)不足。二、方案二開(kāi)始初始化有無(wú)按鍵?按鍵處理程序?滅燈開(kāi)一半全開(kāi)ynyynnn有人否？照度>x2?照度>x1?圖1-3 流程圖二如果設(shè)計(jì)的照明控制系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)照度，那么照明效果和節(jié)能效果將會(huì)更好。如圖1-3具有兩個(gè)照明調(diào)節(jié)等級(jí)

17、的方案。按鍵判斷與有沒(méi)有人的判斷與方案一相同，可見(jiàn)光照度判斷與方案一不同，其工作方式為：設(shè)照度x2>x1>0,當(dāng)環(huán)境照度e>x2時(shí)，不需要人工照明：當(dāng)x1<e<x2時(shí)，開(kāi)一半的燈，即可滿足照明需求；當(dāng)e<x1時(shí)，燈全部打開(kāi)。這樣在傍晚，陰天的時(shí)候，就可以比方案一節(jié)約不少電能。后面的方案更加明顯的體現(xiàn)了調(diào)光這一功能。三、方案三開(kāi)始初始化，設(shè)定照度值e0有無(wú)按鍵?按鍵處理?有人否？滅燈ynyynn檢測(cè)當(dāng)前照度值e1,與e0比較啟動(dòng)調(diào)光電路e1e0？圖1-4 流程圖三方案三流程圖如圖1-4所示。方案三的特別之處也在于它的可見(jiàn)光檢測(cè)電路和調(diào)光電路。它能夠監(jiān)測(cè)當(dāng)前照度

18、值e1，與設(shè)定值e0作比較，當(dāng)e1<e0時(shí)，啟動(dòng)調(diào)光電路進(jìn)行照明補(bǔ)償，維持照度不低于設(shè)定值e0。方案三的可見(jiàn)光檢測(cè)電路精度要高于前兩種方案，因?yàn)樗恼{(diào)光需要一個(gè)精確的反饋值來(lái)設(shè)定調(diào)光電路的工作。這種方案對(duì)于教室，圖書(shū)館等場(chǎng)所，這種需要一個(gè)恒定照度的場(chǎng)合是非常合適的，如果希望熒光燈能實(shí)現(xiàn)照度調(diào)節(jié)，需要配合數(shù)字整流器。就目前來(lái)看，由于大功率led燈的蓬勃發(fā)展，未來(lái)使用單片機(jī)，pwm，和led組成的智能照明系統(tǒng)必將成為主流。led燈是指燈具產(chǎn)品采用led(light-emitting diode，發(fā)光二極管)做為主要的發(fā)光源。led燈的結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，所以led燈的抗震性能好。

19、led燈具有節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，在燈具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已成為主要趨勢(shì)。從而引起照明領(lǐng)域的又一次革命，而照明質(zhì)量將會(huì)有質(zhì)的飛躍。以最低的能耗提供最優(yōu)質(zhì)的照明。四、方案比較與確定對(duì)于方案一流程經(jīng)過(guò)初始化以后，先判斷有無(wú)按鍵按下，如果有則執(zhí)行相應(yīng)按鍵處理程序。如果沒(méi)有，繼續(xù)判斷紅外檢測(cè)電路有無(wú)探測(cè)到有人，無(wú)人時(shí)，滅燈并返回繼續(xù)判斷有無(wú)按鍵按下。如果探測(cè)到有人，就接著判斷當(dāng)前照度是否滿足設(shè)定要求。若照度滿足要求，繼續(xù)返回滅燈程序；若不滿足，就給繼電器一個(gè)動(dòng)作信號(hào)，使其動(dòng)作，從而開(kāi)啟照明電路。方案二按鍵判斷與有沒(méi)有人的判斷與方案一相同，可見(jiàn)光照度判斷與方案一不同，其工作方式為：設(shè)照度x2>x1>0,

20、當(dāng)環(huán)境照度e>x2時(shí)，不需要人工照明：當(dāng)x1<e<x2時(shí)，開(kāi)一半的燈，即可滿足照明需求；當(dāng)e<x1時(shí)，燈全部打開(kāi)。這樣在傍晚，陰天的時(shí)候，就可以比方案一節(jié)約不少電能。第三種方案它夠監(jiān)測(cè)當(dāng)前照度值e1，與設(shè)定值e0作比較，當(dāng)e1<e0時(shí)，啟動(dòng)調(diào)光電路進(jìn)行照明補(bǔ)償，維持照度不低于設(shè)定值e0。方案三的可見(jiàn)光檢測(cè)電路精度要高于前兩種方案，因?yàn)樗恼{(diào)光需要一個(gè)精確的反饋值來(lái)設(shè)定調(diào)光電路的工作。盡管方案一是最簡(jiǎn)單，最基本的方案，卻也體現(xiàn)了智能照明的基本思路。方案二實(shí)現(xiàn)兩種等級(jí)的控制，方案三實(shí)現(xiàn)一種連續(xù)的控制是比較難的。這次設(shè)計(jì)我就以第一種方案來(lái)設(shè)計(jì)該照明系統(tǒng)。第二章 硬件設(shè)計(jì)

21、第一節(jié) 主機(jī)電路核心器件介紹一、at89c51單片機(jī)性能介紹at89c51是美國(guó)atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kb閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）和128b的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)，同時(shí)，at89c51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的

22、內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。功能強(qiáng)大at89c51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。如圖2-1為at89c51外形圖。圖2-1 at89c51外形圖at89c51主要性能參數(shù)：與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)可重擦寫(xiě)flash閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期全靜態(tài)操作：0hz24mhz128×8字節(jié)內(nèi)部ram32個(gè)可編程i/o口線2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器6個(gè)中斷源可編程串行uart通道低功率空閑和掉電模式（一）at89c51結(jié)構(gòu)框圖于引腳說(shuō)明圖2-2 at89c51結(jié)構(gòu)框圖at89c51結(jié)構(gòu)框圖如圖2-2所示。 引腳

23、功能說(shuō)明vcc：電源電壓gnd：地p0口：p0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，p0接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。p1口：p1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉倒高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使

24、用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。flash編程和程序校驗(yàn)期間，p1接收低8位地址。p2口：p2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行mov a，a+dptr指令）時(shí)。p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx ri，a指令）時(shí)，p2口線上的

25、內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)總r2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。flash編程或校驗(yàn)時(shí)，p2亦接收高位地址和其他控制信號(hào)。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)p3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能， p3口還接收一些用于flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。如下表2-1所示：表2-1 p3口第二功能p3端口第二功能第二功能說(shuō)明p3.0rxd串行口

26、輸入端p3.1txd串行口輸出端p3.2外部中斷0輸入端p3.3外部中斷1輸入端p3.4t0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端p3.5t1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端p3.6外部ram寫(xiě)選通輸出信號(hào)p3.7外部ram讀選通輸出信號(hào)rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將單片機(jī)復(fù)位。ale/：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器。ale仍一時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。但要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)

27、器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會(huì)被激活，此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale無(wú)效。：程序存儲(chǔ)允許（）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的信號(hào)不出現(xiàn)。/vpp：外部訪問(wèn)允許，欲使cpu僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000hffffh），端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位lb1被

28、編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部會(huì)鎖存端狀態(tài)。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12v編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器3放大器的輸出端。時(shí)鐘振蕩器at89c51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal和xtal2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖2-3：圖2-3 振蕩電路外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容c1、c2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并

29、聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容c1、c2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用30pf ，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pf。（二）at89c51的工作特點(diǎn)空閑節(jié)電模式：at89c51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉點(diǎn)工作模式。這兩種方式是控制專用寄存器pcon（即電源控制寄存器）中的pd（pcon.1）和idl（pcon.0）位來(lái)實(shí)現(xiàn)的。pd是掉電模式，當(dāng)pd=1時(shí)，激活掉電工作模式，單片機(jī)模式，即pd和iol同時(shí)為1，則先激活掉電模式。在空閑工作模式狀態(tài)，cpu保持睡眠狀態(tài)而

30、所有片內(nèi)的外設(shè)保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時(shí)，片內(nèi)ram和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，idl（pcon.0）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。程序會(huì)首先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并緊隨reti（中斷返回）指令后，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過(guò)硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止。需要注意的是，當(dāng)有硬件復(fù)位來(lái)終止空閑工作模式時(shí)，cpu通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開(kāi)始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作

31、，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止cpu訪問(wèn)片內(nèi)ram，而允許訪問(wèn)其它端口。為了避免可能對(duì)端口產(chǎn)生意外寫(xiě)入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對(duì)端口或外部存儲(chǔ)器的寫(xiě)入指令。掉電模式：在掉點(diǎn)模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)ram和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變r(jià)am中的內(nèi)容，在vcc恢復(fù)到正常電平前，復(fù)位應(yīng)無(wú)效，且必須保持一定時(shí)間以使振蕩器重啟動(dòng)并穩(wěn)定工作。如表2-2 所示。 表2-2 空閑和掉電模式外部引腳模式程序存

32、儲(chǔ)器alep0p1p2p3空閑模式內(nèi)部11數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)空閑模式外部11浮空數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)掉電模式內(nèi)部00數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)掉電模式外部00浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)flash閃速存儲(chǔ)器的編程at89c51單片機(jī)內(nèi)部有4k字節(jié)的fperom，這個(gè)flash存儲(chǔ)陣列出廠時(shí)已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲(chǔ)單元的內(nèi)容均為ffh），用戶隨時(shí)可對(duì)其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電壓（+12v）或低電壓（vcc）的允許編程信號(hào)。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模式可與通用eprom編程器兼容。at89c51單片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式。用戶可從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲

33、得該信息，如表2-3所示。 表2-3 型號(hào)信息vpp12v5v芯片頂面標(biāo)識(shí)at89c51at89c51xxxxxxxx5at89c51的程序存儲(chǔ)器列陣采用字節(jié)寫(xiě)入方式編程的，每次寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)，要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的fperom程序存儲(chǔ)器寫(xiě)入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容清楚。讀片內(nèi)簽名字節(jié)及編程接口 at89c51單片機(jī)內(nèi)有3個(gè)簽名字節(jié)，地址為030h、031h和032h。用于聲明該器件的廠商、型號(hào)和編程電壓。讀簽名字節(jié)的過(guò)程和單元030h、031h和032h的正常校驗(yàn)相仿，只需將p3.6、p3.7保持低電平，返回值意義如下：（030h）=1eh 聲明產(chǎn)品由atmel公式制造。（

34、031h）=51h 聲明為at89c51單片機(jī)。（032h）=ffh 聲明為12v編程電壓。（032h）=05h 聲明為5v編程電壓。編程接口：采用控制信號(hào)的正確組合可對(duì)flash閃速存儲(chǔ)陣裂中的每一代碼字節(jié)進(jìn)行寫(xiě)入和存儲(chǔ)器的整片擦除，寫(xiě)操作周期是自身定時(shí)的，初始化后它將自動(dòng)定時(shí)到操作完成。極限參數(shù)如表2-4所示。表2-4 at89c51的極限參數(shù)：極限參數(shù)名稱參數(shù)值工作溫度-55+125儲(chǔ)藏溫度-65+150任一引腳對(duì)地電壓-1.0v+7.0v最高工作電壓6.6v直流輸出電壓15.0ma二、at89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)at89c51是片內(nèi)有rom/ fperom的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的

35、最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用at89c51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖2-4at89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：1、有可供用戶使用的大量i/o口線。2、內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。3、應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。圖2-4 at89c51單片機(jī)最小系統(tǒng)（一）時(shí)鐘電路at89c51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本

36、設(shè)計(jì)采用最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2mhz到12mhz之間選擇。電容值無(wú)嚴(yán)格要求，但電容取值對(duì)振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，c1、c2可在20pf到100pf之間取值，但在60pf到70pf時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計(jì)中，振蕩晶體選擇12mhz,電容選擇65pf。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機(jī)芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用npo電容。npo是一種最常用的具有溫度補(bǔ)償特性的單片陶瓷電容器。它的填充介質(zhì)是由銣、釤和一些其它稀有氧化物組成的。

37、（二）復(fù)位電路at89c51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位引腳rst通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)器周期的s5p2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的上電自動(dòng)復(fù)位電路中上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。時(shí)鐘頻率用12mhz時(shí)c取22uf,r取1k。除了上電復(fù)位外，有時(shí)還需要按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動(dòng)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過(guò)rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通而

38、實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率選用12mhz時(shí)，c取22uf,rs取200，r0取1k。第二節(jié) 人體紅外檢測(cè)電路一、人體紅外檢測(cè)電路總體設(shè)計(jì)人體紅外信號(hào)檢測(cè)電路用來(lái)監(jiān)控照明控制單元里是否有人進(jìn)入。通過(guò)檢測(cè)是否有人體紅外信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為910m測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為710m，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。圖2-5 人體紅外檢測(cè)電路框圖如圖2-5所示，該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋

39、電紅外傳感器以及相應(yīng)的傳感器信號(hào)處理電路。人體熱釋紅外信號(hào)通過(guò)菲涅爾透鏡聚焦，傳給熱釋電紅外傳感器pir，然后pir將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱電信號(hào)，接著pir信號(hào)處理電路將微弱電信號(hào)進(jìn)行處理，生產(chǎn)單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。最終有人時(shí)，pir輸出為高電平；無(wú)人時(shí)pir輸出為低電平。這就是該電路模塊要實(shí)現(xiàn)的功能。圖2-6 人體紅外檢測(cè)電路圖硬件電路如圖2-6所示。熱釋電紅外傳感器（pir）re200b對(duì)人體信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，紅外傳感信號(hào)專用處理芯片biss0001對(duì)所采集信號(hào)進(jìn)行初步處理。re200b的d、g、s端分別為電源端、地端和目標(biāo)輸出電壓端。輸出信號(hào)vo接單片機(jī)，供其讀取。采用熱釋電傳感器的優(yōu)勢(shì)是成

40、本低，不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源，隱蔽性好，可流動(dòng)安裝,，敏度高、控制范圍大。熱釋電紅外傳感器利用熱釋電效應(yīng)，能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)同時(shí)，它還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其他非生物。實(shí)際使用中，熱釋電傳感器前面必須安裝菲涅爾透鏡。菲涅爾透鏡的作用是將人體輻射的紅外線聚焦到熱釋電紅外探測(cè)元上，同時(shí)也產(chǎn)生交替變化的紅外輻射高靈敏區(qū)和盲區(qū)，以適應(yīng)熱釋電紅外探測(cè)元要求信號(hào)不斷變化的特性，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測(cè)距離僅為2m左右（檢測(cè)人體走過(guò)）而配上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到10m以上，甚至可

41、達(dá)20m以上。 紅外信號(hào)采集模塊采用紅外傳感器pir，采用菲涅爾透鏡原理，專門(mén)用來(lái)與熱釋電紅外傳感器配套使用。 該傳感器由經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的透鏡組構(gòu)成，鏡片(0.5mm厚)表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)

42、之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。每個(gè)透鏡單元都只有一個(gè)不大的視場(chǎng)，相鄰兩個(gè)單元透鏡的視場(chǎng)即不連續(xù)也不重疊，都相隔一個(gè)盲區(qū)。當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過(guò)鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離a區(qū)或中距離b區(qū)或近距離c區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕啵嗽谕哥R前運(yùn)動(dòng)時(shí)，順次從某一單元透鏡視場(chǎng)進(jìn)入又退出，投射信號(hào)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)接一個(gè)的斷續(xù)信號(hào)，但是熱源信號(hào)始終都是集中在透鏡中部的，將連續(xù)的熱源信號(hào)變成斷續(xù)的輻射信號(hào)，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)傳遞給信號(hào)處理芯片。二、釋電紅外傳感器熱釋電紅外傳感

43、器(pyroelectric infrared sensor，簡(jiǎn)稱pir)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路，如作電源開(kāi)關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)偵測(cè)等。如圖2-7是re2000b實(shí)物圖，g是接地端，s是信號(hào)輸出端，d是接+5v電源端。圖2-8是該傳感器的典型應(yīng)用電路圖。圖2-7 re200b實(shí)物圖圖2-8 re200b應(yīng)用電路（一）熱釋電紅外傳感器工作原理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&#

44、215;1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。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1020m范圍內(nèi)人的行動(dòng)。（二）被動(dòng)式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。 抗干擾性能： 1、

45、防小動(dòng)物干擾。探測(cè)器安裝在推薦地使用高度，對(duì)探測(cè)范圍內(nèi)地面上地小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 2、抗電磁干擾。探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合要求，一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起誤報(bào)。 3、抗燈光干擾。探測(cè)器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受3米外h4鹵素?zé)敉高^(guò)玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。 （三）熱釋電紅外傳感器的安裝要求 熱釋電紅外傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系.。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件：1、熱釋電紅外傳感器應(yīng)離地面2.02.2米。 2、熱釋電紅外傳感器遠(yuǎn)離空調(diào),冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 3、熱釋電紅外傳感器探測(cè)范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。 4、熱釋電紅外傳感器不

46、要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)。熱釋電傳感器具有成本低、不需要用紅外線或電磁波等發(fā)射源、靈敏度高、可流動(dòng)安裝等特點(diǎn)。 實(shí)際使用時(shí)，在熱釋電傳感器前需安裝菲涅爾透鏡，這樣可大大提高接收靈敏度，增加檢測(cè)距離及范圍。實(shí)驗(yàn)證明，熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡，則其檢測(cè)距離僅為2m左右；而配上菲涅爾透鏡后，其檢測(cè)距離可增加到10m以上。由于熱釋電傳感器輸出的信號(hào)變化緩慢、幅值小(小于1mv)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號(hào)，因此傳

47、感器的輸出信號(hào)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)專門(mén)的信號(hào)處理電路，使得傳感器輸出信號(hào)的不規(guī)則波形轉(zhuǎn)變成適合于單片機(jī)處理的數(shù)字信號(hào) 。三、菲涅耳透鏡菲涅耳透鏡（fresnel len），又稱螺紋透鏡，是由法國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W古斯丁·簡(jiǎn)·菲涅耳所發(fā)明的一種透鏡。此設(shè)計(jì)原來(lái)被應(yīng)用于燈塔，這個(gè)設(shè)計(jì)可以建造更大孔徑的透鏡，其特點(diǎn)是焦距短，且比一般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。和早期的透鏡相比，菲涅耳透鏡更薄，因此可以傳遞更多的光，使得燈塔即使距離相當(dāng)遠(yuǎn)仍可看見(jiàn)。如圖2-9為菲涅爾透鏡實(shí)物圖。圖2-9 菲涅爾透鏡實(shí)物圖（一）菲涅爾鏡片的原理和應(yīng)用 菲涅爾鏡片是根據(jù)法國(guó)光物理學(xué)家fresnel發(fā)明的原理采

48、用電鍍模具工藝和pe（聚乙烯）材料壓制而成。鏡片（0.5mm厚）表面刻錄了一圈圈由小到大，向外由淺至深的同心圓，從剖面看似鋸齒。圓環(huán)線多而密感應(yīng)角度大，焦距遠(yuǎn)；圓環(huán)線刻錄的深感應(yīng)距離遠(yuǎn)，焦距近。紅外光線越是靠進(jìn)同心環(huán)光線越集中而且越強(qiáng)。同一行的數(shù)個(gè)同心環(huán)組成一個(gè)垂直感應(yīng)區(qū)，同心環(huán)之間組成一個(gè)水平感應(yīng)段。垂直感應(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長(zhǎng)感應(yīng)段越多水平感應(yīng)角度就越大。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大。不同區(qū)的同心圓之間相互交錯(cuò)，減少區(qū)段之間的盲區(qū)。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。由于鏡片受到紅外探頭視場(chǎng)角度的制約，垂直和水平感應(yīng)角度有限，鏡片面

49、積也有限。鏡片從外觀分類為：長(zhǎng)形、方形、圓形，從功能分類為：?jiǎn)螀^(qū)多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。如圖2-10是常用圓形鏡片外觀示意圖。圖2-10 圓形鏡片外觀示意圖如圖2-11是三區(qū)多段鏡片垂直和平面感應(yīng)圖。圖2-11 常用鏡片感應(yīng)圖當(dāng)人進(jìn)入感應(yīng)范圍，人體釋放的紅外光透過(guò)鏡片被聚集在遠(yuǎn)距離a區(qū)或中距離b區(qū)或近距離c區(qū)的某個(gè)段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個(gè)適當(dāng)?shù)慕咕?，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號(hào)變成電信號(hào)送入電子電路驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作。整個(gè)接收人體紅外光的方式也被稱為被動(dòng)式紅外活動(dòng)目標(biāo)探測(cè)器。如圖2-12，是圓形鏡片探測(cè)效果圖。圖2-12 圓形鏡片探測(cè)效果圖（二）鏡片的顏色與參數(shù)鏡片主要有三種顏

50、色：1、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易變形。2、白色主要用于適配外殼顏色。3、黑色用于防強(qiáng)光干擾。鏡片還可以結(jié)合產(chǎn)品外觀注色，使產(chǎn)品整體更美觀。每一種鏡片有一型號(hào)（以年號(hào)+系列號(hào)命名），鏡片主要參數(shù)：1、外觀描述外觀形狀（長(zhǎng)、方、圓）、尺寸（直徑）。以毫米為單位。2、探測(cè)范圍指鏡片能探測(cè)的有效距離（米）和角度。3、焦距指鏡片與探頭窗口的距離，精確度以毫米的小數(shù)點(diǎn)為單位。（三）提高鏡片作用效果的方法增強(qiáng)探測(cè)動(dòng)作靈敏度的方法。前面已經(jīng)闡述區(qū)段數(shù)量越多被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強(qiáng)探測(cè)動(dòng)作靈敏度，人體只要在感應(yīng)的有效范圍內(nèi)稍微移動(dòng)就有效。段密度高的鏡片在50mm

51、長(zhǎng)度有26段之多。增強(qiáng)抗干擾的方法。從前面闡述的原理中得知，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動(dòng)幅度就要大，選用區(qū)段數(shù)量少的鏡片就能減少誤動(dòng)作，一是人體運(yùn)動(dòng)幅度要大二是區(qū)段數(shù)量少的鏡片形成局部探測(cè)，減少外圍干擾源菲涅爾透鏡的主要作用就是將探測(cè)空間的紅外線有效地集中到傳感器上。通過(guò)分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外線的聚集，相當(dāng)于凸透鏡的作用。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設(shè)計(jì)及透鏡材質(zhì)?？紤]透鏡的參數(shù)主要有：光通量、不同透鏡同心度、厚度不均勻性、透鏡光軸與外形同心度、透過(guò)率、焦距誤差等。菲涅爾透鏡窄帶（視窗）的設(shè)計(jì)一般都是不均勻的，自上而下分為幾排，上面較多、下邊較少，一般中間密集、兩側(cè)疏。因?yàn)?/p>

52、人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強(qiáng)，正好對(duì)著上邊的透鏡；下邊較少，一是因?yàn)槿梭w下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動(dòng)物紅外輻射干擾。材質(zhì)一般用有機(jī)玻璃。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而增強(qiáng)其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為910m測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為710m，正好適合于人體紅外輻射

53、的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而報(bào)警。菲涅爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。四、熱釋電傳感器信號(hào)處理芯片（一）biss0001概述本設(shè)計(jì)采用biss0001來(lái)完成對(duì)熱釋電傳感器輸出信號(hào)的處理。biss0001是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號(hào)處理集成電路，它主要由運(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

54、定時(shí)器等構(gòu)成。如圖2-13為芯片的實(shí)物圖和外觀引腳圖。表2-5為芯片引腳功能說(shuō)明表。(a)(b)圖2-13 biss0001芯片實(shí)物圖與外觀圖 (a)實(shí)物圖 (b)外觀圖表2-5 管腳功能說(shuō)明序號(hào)名稱i/o功能1ai可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端，當(dāng)a=1時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；當(dāng)a=0時(shí)，不可重復(fù)觸發(fā)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

55、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)vc<vr時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng)vc>vr時(shí)允許觸發(fā)(vr0.2vdd)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（二）功能敘述biss0001是cmos數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰＞哂歇?dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)與處理。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，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解