【正文】 位操作，并且在RST變?yōu)榈碗娖角暗拿總€(gè)機(jī)器周期均重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。 復(fù)位后主機(jī)內(nèi)部有關(guān)寄存器的初始狀態(tài)寄存器初始狀態(tài)寄存器初始狀態(tài)PC 0000HT2MOD（00）ACC00HTCON00HB00HT2CON00HSP07HTL0~200HDPTR（）00HTH0~200HP0~P3FFHRCAP2L00HIP（000000）RCAP2H00HIE（0000000）AUXR（000）SCON00HAUXR1（0）TMOD00H 省電方式AT89S51單片機(jī)提供兩種省電工作方式：休眠方式和節(jié)電保持方式。其目的是盡可能地降低系統(tǒng)的功耗。在省電工作方式下，VCC可由后備電源供電。（1）休眠運(yùn)行方式“1”指令執(zhí)行完后，系統(tǒng)進(jìn)入休眠運(yùn)行方式，這時(shí)送向CPU內(nèi)部去的時(shí)鐘信號(hào)被封鎖，CPU進(jìn)入凍結(jié)狀態(tài)，但內(nèi)部狀態(tài)被維持（凍結(jié)）包括堆棧指針SP、程序計(jì)數(shù)器PC、程序狀態(tài)字PSW、累加騎A以及所有其他寄存器均保持凍結(jié)前的內(nèi)容不變，各端口狀態(tài)也保持不變，片內(nèi)RAM包括全部特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變，外部設(shè)備保持正常運(yùn)行。系統(tǒng)進(jìn)入休眠方式后有兩種方法退出休眠狀態(tài)?！?”而結(jié)束休眠工作方式。當(dāng)執(zhí)行完中斷服務(wù)方式指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序。通用標(biāo)志位GF1和GF0可用來表示中斷是在正常情況下還是在休眠工作方式下發(fā)生的。例如，在設(shè)置休眠方式的指令前，先設(shè)置通用標(biāo)志位，以便判斷出系統(tǒng)是在什么情況下發(fā)生的中斷，如GF0（或GF1）為“1”，則表明中斷是在休眠狀態(tài)下發(fā)生的。另一種退出西面工作方式的方法是硬件復(fù)位。由于在休眠工作方式下振蕩器仍然提供時(shí)鐘信號(hào)，硬件復(fù)位只需兩個(gè)機(jī)器周期便可完成。加在RST引腳上的復(fù)位信號(hào)直接將PCON清0，從而退出休眠工作狀態(tài)，系統(tǒng)仍從進(jìn)入休眠工作方式的下一條指令開始重新執(zhí)行程序，因?yàn)樵趦?nèi)部系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)上升到兩個(gè)機(jī)器周期前內(nèi)部復(fù)位算法開始控制系統(tǒng)硬件禁止訪問內(nèi)部RAM區(qū)，但允許訪問端口。為了防止對(duì)端口后外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等出現(xiàn)意外寫操作，在置休眠工作方式指令的下幾條指令中禁止寫端口或?qū)懲獠縍AM的指令。（2）省電保持方式（PD）位為“1”的指令后，系統(tǒng)進(jìn)入省電保持方式，進(jìn)入時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)被封鎖，內(nèi)部振蕩器停止工作。由于沒有了時(shí)鐘信號(hào)，內(nèi)部所有的功能部件均停止工作。但內(nèi)部RAM和全部特殊功能寄存器的內(nèi)部被保留，有關(guān)端口的輸出狀態(tài)值都保存在對(duì)應(yīng)的特殊功能寄存器（SFR）中，ALE和PSEN都為低電平。退出省電保持方式是硬件復(fù)位或者啟動(dòng)外部中斷，復(fù)位將使所有寄存器的內(nèi)容重新初始化，但不改變內(nèi)部RAM的內(nèi)容。在省電保持工作方式下，VCC可以下降到2V，但在進(jìn)入省電保持方式之前VCC不能下降。而在準(zhǔn)備退出省電保持方式之前，VCC必須恢復(fù)到正常的工作電壓值，并維持足夠長(zhǎng)的（約10ms）時(shí)間，使內(nèi)部振蕩器重新啟動(dòng)并穩(wěn)定后才可退出省電保持方式。通過外部中斷退出省電保持方式，這個(gè)外部中斷必須使系統(tǒng)恢復(fù)到全部進(jìn)入省電保持方式之前的穩(wěn)定和靈敏水平。這個(gè)中斷引腳啟動(dòng)約16ms（名義上的）后中斷服務(wù)程序開始恢復(fù)正常操作。基于AT89S51的以上功能，本次設(shè)計(jì)采用AT89S51完全可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。并且比AT89C系列的單片機(jī)芯片有所改進(jìn)、增強(qiáng)。 下位機(jī)輸入通道設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的輸入通道包括傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器。下面對(duì)其進(jìn)行分別介紹： 傳感器的選擇(1)紅外傳感器 本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器。熱釋電紅外傳感器是根據(jù)熱釋電效應(yīng)設(shè)計(jì)的一種熱敏型探測(cè)器。由于熱釋電信號(hào)正比于器件溫升隨時(shí)間的變化率，響應(yīng)速度比其他熱探測(cè)器快得多。熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來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，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報(bào)警、自動(dòng)檢測(cè)等。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。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10~20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 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，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9~10um，~20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為7~10um，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用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 圖 熱釋電紅外傳感器應(yīng)用電路圖(2) 指紋識(shí)別傳感器 長(zhǎng)期以來，人類一直在追求安全、可靠的身份識(shí)別方法。但以往普遍采用的簽名、加密等方法很容易被模仿、盜用甚至被人們遺忘。人們經(jīng)過大量的實(shí)踐后終于發(fā)現(xiàn)，利用人體所固有的生物特征和行為特征來辨別與驗(yàn)證身份，才是最有效、最可靠的辦法。本系統(tǒng)采用ATMEL公司生產(chǎn)的芯片F(xiàn)CD4B14。FCD4B14是ATMEL生產(chǎn)的FingerChipTM系列指紋傳感器芯片中的一種，CMOS工藝制造，不需要棱鏡、光源等光學(xué)部分。FCD4B14是一個(gè)基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價(jià)格的指紋傳感器芯片。芯片有一個(gè)線性的外形結(jié)構(gòu)，為了捕捉到指紋，允許手指滑行越過敏感區(qū)域。當(dāng)捕捉到幾個(gè)指紋圖像后，ATMEL公司提供的軟件可以將這些圖像重新構(gòu)成完整的8Bit指紋圖像。芯片每秒可獲取交付的指紋圖像是可編程的。A/D轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字信號(hào)適合于EPP并行端口、USB微控制器接口或直接與微處理器接口，可以很容易地在不同識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用中。 FCD4B14具有如下特征：；=x ；圖像數(shù)組8x280=2240象素；象素尺寸50181。mx50181。m=500 dpi；象素時(shí)鐘高達(dá)2MHz，1780frame/s；工作電壓3V~；功耗20mW；20腳DIP陶瓷或COB（ChiponBoard）封裝；耐磨損1x106次滑動(dòng)操作；ESD靜電防護(hù)16kV；工作溫度范圍0176。C~+70176。C。 FCD4B14可廣泛應(yīng)用于：PDA、手機(jī)通路、 訪問、 入門控制、數(shù)據(jù)保護(hù)；附加在筆記本計(jì)算機(jī)、PC上、入門控制、數(shù)據(jù)保護(hù)、電子商務(wù)；PIN碼交換；ATM、POS機(jī)指紋識(shí)別；建筑物出入口控制；汽車、家庭等電子鎖等領(lǐng)域。 。圖 FCD4B14的封裝圖DIPCOB符號(hào) 引腳功能 11,7GND 地 22AVE 模擬輸出 34TPP 溫度穩(wěn)定電路電源輸入 46VCC 電源 58RST 復(fù)位，數(shù)字輸入 610OE 使能，數(shù)字輸入 712De0 數(shù)字輸出 814De1 數(shù)字輸出 916De2 數(shù)字輸出 1018De3 數(shù)字輸出 1120FPL 地 1219Do3 數(shù)字輸出 1317Do2 數(shù)字輸出 1415Do1 數(shù)字輸出 1513Do0 數(shù)字輸出 1621GND 地 1711ACKN 時(shí)鐘反相信號(hào)數(shù)字輸出 189PCLK 象素時(shí)鐘，數(shù)字輸入 FCD4B14的引腳功能。，芯片內(nèi)部電路分為傳感器和資料轉(zhuǎn)換兩個(gè)主要部分。在傳感數(shù)組中，當(dāng) 280行中的某一行被選中時(shí)，被選擇行的每一個(gè)象素的電信號(hào)傳送到放大器（一次一列）放大。在有兩列被同時(shí)選中時(shí)（奇數(shù)的和偶數(shù)的），兩個(gè)特定的象素信息被傳送到兩個(gè)4位A/D轉(zhuǎn)換器，兩個(gè)象素就可在同一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)間內(nèi)被讀出。圖 FCD4B14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖傳感器部分每一個(gè)象素本身就是一個(gè)傳感器。傳感器可檢測(cè)從啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集到讀取信息之間的溫度變化。整個(gè)時(shí)間從象素復(fù)位到預(yù)定的初始狀態(tài)開始為止（這是一個(gè)時(shí)間的積分過程）。速度取決于焦熱電層（pyroelectric layer）的靈敏度，在復(fù)位到積分時(shí)間結(jié)束之間的溫度變化，和在積分時(shí)間的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，象素上的電荷被產(chǎn)生。A/D轉(zhuǎn)換器將象素的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以被微處理器使用的數(shù)字信號(hào)，重構(gòu)8位的指紋圖像。并行端口和USB接口的數(shù)據(jù)傳輸率為1MB/s，重構(gòu)指紋圖像最低需要500frame/s速率。兩個(gè)4位ADC輸出兩個(gè)象素的內(nèi)容，一次一個(gè)字節(jié)。(c)沖擊傳感器 在玻璃由或玻璃門上安裝壓電型傳感器，檢測(cè)由于故意破壞而引起的沖擊現(xiàn)象。這種傳感器對(duì)汽車的聲音成風(fēng)所引起的輕微振動(dòng)沒什么反應(yīng)，僅對(duì)故意破壞或切割玻璃引起的高頻振動(dòng)作出響應(yīng)，從而能夠檢測(cè)這種故意破壞的行為。將沖擊傳感器粘貼在門窗的玻璃上，當(dāng)有人敲擊或擊碎玻璃時(shí)，傳感器可以傳輸信號(hào)。，在其外殼的基板上固定一個(gè)螺栓，螺栓上有一個(gè)彈簧，彈簧的頂端焊有一個(gè)鋼球，它們都是良導(dǎo)體。外殼也使用良導(dǎo)體制成。在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，不論傳感器受到外力沖擊，如砸、碰、撞、敲擊、撬動(dòng)時(shí)，則鋼球在加速度作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和外殼接通，便可輸出報(bào)警信號(hào)，使系統(tǒng)工作。這個(gè)傳感器在此系統(tǒng)中將被安放在每個(gè)用戶的窗戶上。 沖擊傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇ADC0809是一個(gè)28引腳雙列直插式封裝的芯片，帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及與微型計(jì)算機(jī)兼容的控制邏輯CMOS組件，其轉(zhuǎn)換方法是逐次逼近型。它的各引腳功能如下：IN0～I(xiàn)N7：8路模擬電壓信號(hào)輸入端；2－1～2－8：8位數(shù)字量輸出端；START：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換的控制輸入端，高電平有效；ALE：地址鎖存允許控制信號(hào)輸入端，該引腳有效時(shí)，ADDC、ADDB、ADDA才能控制所選擇8路輸入模擬通道中的1路。START和ALE這兩個(gè)信號(hào)端可連在一起，當(dāng)通過軟件輸入一個(gè)正脈沖時(shí)，便立即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換；OE：輸出數(shù)據(jù)允許信號(hào)端，高電平有效。只有該信號(hào)有效時(shí)，才能打開輸出三態(tài)緩沖器，用于指示轉(zhuǎn)換已完成，結(jié)果數(shù)據(jù)已存在鎖存器中。在中斷方式下，此信號(hào)可以作為向CPU申請(qǐng)中斷的請(qǐng)求信號(hào)，在查詢方式下，此信號(hào)可以作為A/D轉(zhuǎn)換完畢的狀態(tài)信號(hào)；CLOCK：時(shí)鐘脈沖輸入端；VCC：電源＋5V連線端；GND：接線端；REF（＋）：參考電源輸入端，通常此引腳與VCC相連；REF（－）：參考電源地端，通常此引腳與GND相連；ADDC、ADDB、ADDA選擇模擬通道的地址輸入端。要注意的是只有在ALE引腳有效時(shí)，三個(gè)引腳才能控制選擇。 。 ADC0809與AT89S51的接口設(shè)計(jì) 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。A/D轉(zhuǎn)換器AT89S51傳感器檢測(cè)信號(hào) 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖其中傳感器檢測(cè)信號(hào)通過沖擊傳感器、紅外傳感器和指紋識(shí)別傳感器來實(shí)現(xiàn)。A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809。ADC0809在前面的敘述中已經(jīng)闡述過，因此這里不在介紹。系統(tǒng)通過傳感器將檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器傳送至下位機(jī)AT89S51中，完成數(shù)據(jù)的采集。 上位機(jī)鍵盤/顯示接口電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)鍵盤/顯示接口電路采用8279芯片。8279是一種通用的可編程鍵盤、顯示器接口芯片，能完成鍵盤輸入和顯示控制的功能，用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，可以大大提高CPU的效率，并可使接口電路更具有通用性。8279的功能主要包括鍵盤輸入和顯示控制兩個(gè)部分，其中鍵盤部分提供掃描工作方式，可連接64個(gè)鍵的矩陣鍵盤，并具有自動(dòng)消抖和多鍵同時(shí)按下保護(hù)功能。顯示部分則提供了掃描方式的顯示接口?？膳c8位或者16位LED數(shù)碼管連接。 8279的電路組成和工作原理8279主要由輸入/輸出控制、數(shù)據(jù)緩沖器、控制與定時(shí)寄存器、掃描計(jì)數(shù)器、回復(fù)緩沖器、FIFO／傳感器RAM、顯示RAM、顯示地址寄存器等電路組成。 下面分別介紹各部分電路的工作原理。（1） 輸入/輸出控制及數(shù)據(jù)緩沖器 數(shù)據(jù)緩沖器足雙向緩沖器，它將內(nèi)部總線和外部總線連通，用于傳送CPU和8279之間的命令和數(shù)據(jù)。輸入/輸出控制線控制/向各種內(nèi)部寄行器和緩沖器發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。CS是片選信號(hào)，只有當(dāng)CS=0時(shí)，8279才被選通，CPU才能對(duì)其進(jìn)行讀寫操作。RD、WR是來自CPU的讀寫控制信號(hào)。 A0用于區(qū)別信息的特性，當(dāng)A0=0時(shí)，表示輸入/輸出的信息均為數(shù)據(jù)；當(dāng)A0＝1時(shí)，表示輸入/輸出的信息為指令，而輸出的信息是狀態(tài)字。（2） 控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來寄存鍵盤和顯示的工作方式以及由CPU編程的其他操作方式。這些寄存器一旦接收并鎖存送來的命令，就通過譯碼產(chǎn)生相應(yīng)購控制信號(hào)，從而完成相應(yīng)的控制功能。定時(shí)控制包含基本的計(jì)數(shù)鏈，首級(jí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程的N級(jí)計(jì)數(shù)器，N可以在2~31之間由軟件編程，以便從外部時(shí)鐘CLK得到內(nèi)部所需的100kHz時(shí)鐘。然后經(jīng)過分頻為鍵盤掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示掃描時(shí)間。（3） 掃描計(jì)數(shù)器掃描計(jì)數(shù)器有兩種工作方式，按編碼方式工作時(shí)，計(jì)數(shù)器做二進(jìn)制計(jì)數(shù)，四位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線SL0~SL3輸出，經(jīng)外部譯碼器譯碼后，為鍵盤和顯示器提供掃描線。按譯碼方式時(shí)，掃描計(jì)數(shù)器的最低二位被譯碼后，從SL0