單片機(jī)人體紅外線報警器設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 8 圖 32 熱釋感應(yīng)傳感器 （三）菲涅耳透鏡 菲涅耳透鏡片相當(dāng)于熱釋感應(yīng)傳感器的“眼鏡”，它和人的眼睛一樣的作用，配用得當(dāng)與否直接 影響到使用的功效，配用不當(dāng)產(chǎn)生錯誤的動作，致使用戶或者開發(fā)者對其失去信心。它的作用是有效的將探測到空間的紅外線集中到傳感器上，菲涅耳透鏡根據(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，視場越多，控制越嚴(yán)密。如圖 33 所示為菲涅耳透鏡模型圖。 圖 33 菲涅耳透鏡 （四） BISS0001芯片簡介 BISS0001 是一款傳感信號處理集成電路，只要熱釋感應(yīng)器把紅外線接收到信號傳輸?shù)?BISS0001 里進(jìn)行信號處理，它本身靜態(tài)電流極小，工作電壓在 3V— 5V之間，當(dāng)工作電壓為 5V時輸出的 驅(qū)動電流為 10MA。配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動式熱釋電紅外傳感器，廣泛用于安防，自控等一些領(lǐng)域，它是有 16 個管腳組成的一種集成塊。如圖 34 所示為 BISS000 集成芯片的內(nèi)部框圖，管腳功能說明如表 31 所示。 9 圖 34 BISS0001 內(nèi)部框圖 表 31：管腳說明圖 引腳 名稱 I/O 功能說明 1 A I 可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端。當(dāng) A 為“ 1”時，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號輸出端。由 VS 的上跳前沿觸發(fā)，使 Vo 輸出從低電平跳變到高電平時視 為有效觸發(fā)。在輸出延遲時間 Tx 之外和無 VS 的上跳變時， Vo 保持低電平狀態(tài)。 3 RR1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 4 RC1 輸出延遲時間 Tx的調(diào)節(jié)端 5 RC2 觸發(fā)封鎖時間 Ti 的調(diào)節(jié)端 6 RR2 觸發(fā)封鎖時間 Ti 的調(diào)節(jié)端 7 VSS 工作電源負(fù)端，一般接 0V 8 VRF I 參考電壓及復(fù)位輸入端。通常接 VCC，當(dāng)接“ 0”時可使定時器復(fù)位 10 9 VC I 觸發(fā)禁止端。當(dāng) Vc＞ VR 時允許觸發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運算放大器偏置電流設(shè)置端，經(jīng) RB 接 VSS 端， RB取值為 1M左右。 11 VCC 工作電源正端，范圍為 3~5V 12 2OUT O 第二級運算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運算放大器的輸出端 由圖可見 BISS0001 由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器即參考電壓等構(gòu)成的數(shù)模混合專用集成電路。可廣泛應(yīng)用于多種傳感器和延時控制器。 首先，根據(jù)實際需要，利用運算放大器 OP1 組成傳感信號預(yù)處理電路，將信號放大。然后耦合給運算放大器 OP2，再進(jìn)行第二級放大，同時將直流電位抬高為 VM(≈ )后，將輸出信號 V2送到由比較器 COP1和 COP2 組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發(fā)信號 Vs。由于 VH≈ 、 VL≈，所以，當(dāng) VDD=5V 時，可有效抑制177。 1V的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。 COP3 是一個條件比較器。當(dāng)輸入電壓 Vc＞ VR 時， COP3 輸出為高電平，進(jìn)入延時周期。 當(dāng) A 端接“ 0”電平時，在 Tx時間內(nèi)任何 V2 的變化都被忽略 ，直至 Tx 時間結(jié)束，即所謂不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。當(dāng) Tx 時間結(jié)束時， Vo 下跳回低電平，同時啟動封鎖時間定時器而進(jìn)入封鎖周期 Ti。在 Ti 時間內(nèi)，任何 V2的變化都不能使 Vo 跳變?yōu)橛行顟B(tài)（高電平） ,可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的各種干擾。而可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形在 Vc=“ 0”、 A=“ 0”期間，信號Vs 不能觸發(fā) Vo 為有效狀態(tài)。在 Vc=“ 1”、 A=“ 1”時， Vs 可重復(fù)觸發(fā) Vo 為有效狀態(tài)，并可促使 Vo 在 Tx 周期內(nèi)一直保持有效狀態(tài)。在 Tx時間內(nèi)，只要 Vs發(fā)生上跳變，則 Vo 將從 Vs 上跳變時刻起繼續(xù)延長一個 Tx周期；若 Vs 保持為“ 1”狀態(tài)，則 Vo 一直保持有效狀態(tài)；若 Vs 保持為“ 0”狀態(tài)，則在 Tx 周期結(jié)束后Vo 恢復(fù)為無效狀態(tài)，并且，同樣在封鎖時間 Ti 時間內(nèi)，任何 Vs 的變化都不能觸11 發(fā) Vo 為有效狀態(tài)。 （五）信號采集處理模塊 圖 35 信號處理模塊 本電路是將人體輻射的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴後尲t外感應(yīng) 2 腳輸入到前置放大器 OP1 進(jìn)行放大，然后由 C4 耦合給運算放大器 OP2 進(jìn)行第二級放大。再經(jīng)過電壓比較器 COP1 和 COP2 構(gòu)成雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號去啟動延時時間定時器輸出信號在經(jīng)過 R3 進(jìn)入單片機(jī)部分進(jìn)行處理。延時 周期可通過R12 來調(diào)節(jié)輸出，在延時時間內(nèi)只要 Vs 發(fā)生上跳變， Vo 就會從 Vs 上跳變時刻起繼續(xù)延長一個周期，而電路中的電容為了能夠更好的控制了芯片內(nèi)的定時器，若Vs 一直保持為高電平，這樣就可以通過 P10 傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)進(jìn)行下一步處理。而根據(jù)不同的距離要求來調(diào)節(jié) R13，最大可以調(diào)節(jié)到 7 米左右。圖中 BISS0001 中 1腳用跳線連連接住一個接高電平可觸發(fā)工作另一個接低電平不可觸發(fā)工作 ,可重復(fù)觸發(fā)方式就是感應(yīng)到高電平后，在延時時間段內(nèi)如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才將高電平變?yōu)榈碗娖剑?電路設(shè)計就是可觸發(fā)方式。 12 四、單片機(jī)部分 （一） AT89S52單片機(jī)簡介 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 At mel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。這一模塊以單片機(jī)為中心把程序代碼燒進(jìn)去然后外圍接上復(fù)位電路 、 振蕩電路 、鍵盤控制、 LED顯示 電路、 報 警電路等子模塊。 （二）單片機(jī)最小系統(tǒng)： 要使單片機(jī)工作起來最基本的電路構(gòu)成為單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 42 所示。13 圖 42 信號處理模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī) 、 復(fù)位電路 、 時鐘電路構(gòu)成。 AT89S52 單片機(jī)的工作電壓范圍： ,所以通常給單片機(jī)外界 5V直流電源。連接方式為單片機(jī)中的 40 腳 VCC 接正極 5V，而 20 腳 VSS 接電源地端。 復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動過程。單片機(jī)接通電源時產(chǎn)生復(fù)位信號，完成單片機(jī)啟動確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運行中，受到 外界 環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。 一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。本 設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路，需要接上上拉電阻來 提高輸出高電平的值 。如圖 421 所示。 14 圖 421 復(fù)位電路圖 時鐘電路好比單片機(jī)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機(jī)提供一個正弦波信號作為基準(zhǔn)，決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。XTAL1 和 XTAL2