【正文】 外接上拉電阻。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8位地址。 P2 口送出高 8 位地址數據。對 P3 口寫入 “ 1” 時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。當振蕩器工作時， RST 引腳出現兩個機器周期以上高電平將單片機復位。但要注意的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 PSEN ：程序存儲允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數據存儲器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。這個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成自激振蕩器，振蕩電路如圖 23： 圖 23 振蕩電路 外接石英晶體（或陶瓷振蕩器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。 PD 是掉電模式，當 PD=1 時，激活掉電工作模式，單片機模式，即 PD 和 IOL 同時為 1，則先激活掉電模式。 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（ ）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。 12 為了避免可能對端口產生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。 表 22 空閑和掉電模式外部引腳 模式 程序存儲器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內部 1 1 數據 數據 數據 數據 空閑模式 外部 1 1 浮空 數據 地址 數據 掉電模式 內部 0 0 數據 數據 數據 數據 掉電模式 外部 0 0 浮空 數據 數據 數據 Flash 閃速存儲器的編程 AT89C51 單片機內部有 4K 字節(jié)的 FPEROM，這個 Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內的簽名字節(jié)獲得該信息，如 表 23 所示。讀簽名字節(jié)的過程和單元 030H、 031H 和 032H 的正常校驗相仿，只需將 、 保持低電平，返回值意義如下： （ 030H） =1EH 聲明產品由 ATMEL 公式制造。 編程接口：采用控制信號的正確組合可對 Flash 閃速存儲陣裂中的每一代 碼字節(jié)進行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。由于集成度的限制，最小應用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。 14 圖 24 AT89C51 單片機最小系統(tǒng) （一） 時鐘電路 AT89C51 雖然有內部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。本設計采用最常用的內部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 在設計印刷電路板時，晶體和電容應盡可能 靠近單片機芯片安 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。 （二） 復位電路 AT89C51 的復位是由外部的復位電路來實現的。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實現自動上電復位。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。通過檢測是否有人體 紅外信號來實現這一功能。人體熱釋紅外信號通過菲涅爾透鏡聚焦，傳給熱釋電紅 外傳感器 PIR，然后 PIR 將物理信號轉換為微弱電信號，接著 PIR 信號處理電路將微弱電信號進行處理，生產單片機可識別的數字信號。 熱釋電紅外傳感器（ PIR） RE200B 對人體信號進行檢測，紅外傳感信號專用處理芯片 BISS0001 對所采集信號進行初步處理。 熱釋電紅外傳感器利用熱釋電效應，能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘柾瑫r，它還能鑒別出運動的生物與其他非生物。 紅外信號采集模塊采用紅外傳感器 PIR，采用菲涅爾透鏡原理，專門用來與熱釋電紅外傳感器配套使用。同一行的數個同心環(huán)組成一個垂直感應區(qū)，同心環(huán)間組 成一個水平感應段。區(qū)與區(qū)之間，段與段之間，區(qū)段之間形成盲區(qū)。 二、 釋電紅外傳感器 熱釋電紅外傳感器 (Pyroelectric Infrared Sensor，簡稱 PIR)是 20 世紀 80 年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。圖 28 是該傳感器的典型應用電路圖。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。 抗干擾性能： 防小動物干擾。 抗燈光干擾。 熱釋電紅外 傳感器遠離空調 ,冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘枴? 由于熱釋電傳感器輸出的信號變化緩慢、幅值小 (小于 1mV)，不能直接作為照明系統(tǒng)的控制信號，因此傳感器的輸出信號必須經過一個專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉變成適合于單片機處理的數字信號 。此設計原 來被應用于燈塔，這個設計可以建造更大孔徑的透鏡，其特點是焦距短，且比一般的透鏡的材料用量更少、重量與體積更小。鏡片（ 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。垂直感應區(qū)越多垂直感應角度越大；鏡片越長感應段越多水平感應角度就越大。由于鏡片受到紅外探頭視場角度的制約，垂直和水平感應角度有限，鏡片面積也有限。 圖 211 常用鏡片 感應圖 當人進入感應范圍，人體釋放的紅外光透過鏡片被聚集在遠距離 A 區(qū)或中距離 B區(qū)或近距離 C 區(qū)的某個段的同心環(huán)上，同心環(huán)與紅外線探頭有一個適當的焦距，紅外光正好被探頭接收，探頭將光信號變成電信號送入電子電路驅動負載工作。 白色主要用于適配外殼顏色。以毫米為單位。前面已經闡述區(qū)段數量越多被感應人體移動幅度就越小，因此，選用區(qū)段多且密的鏡片就能增強探測動作靈敏度，人體只要在感應的有效范圍內稍微移動就有效。通過分布在鏡片上的同心圓的窄帶（視窗）用來實現紅外線的聚集，相當于凸 透鏡的作用。因為人臉部、膝部、手臂紅外輻射較強，正好對著 22 上邊的透鏡；下邊較少，一是因為人體下部紅外輻射較弱，二是為防止地面小動物紅外輻射干擾。 人體輻射的紅外線中心波長為 910μ m 測元件的波長靈敏度在 ～ 20μ m 范圍內幾乎穩(wěn)定不變。 四、熱釋電傳感器信號處理芯片 （一） BISS0001 概述 本設計采用 BISS0001 來完成對熱釋電傳感器輸出信號的處理。 (a) 23 (b) 圖 213 BISS0001芯片實物圖與外觀圖 (a)實物圖 (b)外觀圖 表 25 管腳功能說明 序號 名稱 I/O 功能 1 A I 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)控制端，當 A=1 時，允許重復觸發(fā)；當A=0 時，不可重復觸發(fā) 2 VO O 控制信號輸出端。 通常接 VDD，當接“ 0”時可使定時器復位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。內設延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結構新穎，穩(wěn)定可靠，調解范圍寬?？蓮V泛應用于多種傳感器和延時控制器。由于 VH≈ 、 VL≈ ，所以，當 VDD=5V 時，可有效抑制177。當 A 端接“ 0”電平時，在 Tx 時間內任何 V2 的變化都被忽略，直到 Tx時間結束，即所謂不可重復觸發(fā)工作方式。在 VC=“ 1”、A=“ 1”時， VS 可重復觸發(fā) VO 為有效狀態(tài)，并可促使 VO 在 Tx 周期內一直保持有效狀態(tài)。 由于 PIR 信號變化緩慢、 幅值小 ,針對該特點 ,專用信號處理器一般分為 3 步處理濾波放大、窗口比較、噪聲抑制及數字信號處理?？稍O置為可重復觸發(fā)方式和不可重復觸發(fā)方式。延時周期的大小可通過 R1 和C1 調節(jié)。 10mA（ VDD=5V） 工作溫度 10℃ ～ +70℃ 存放溫度 65℃ ～ +150℃ （三） BISS0001 的應用 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路。 該方案的感光器件為光敏電阻 RL， R1 為精密電阻。當有光照射時，光敏電阻阻值下降，三級管 VT 進入飽和狀態(tài)，輸出為低電平；當無光照時，三極管 VT 截止，輸出為高電平。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。主要用于各種光電控制系統(tǒng)，如光電自動開關門戶，航標燈、路燈和其他照明系統(tǒng)的自動亮滅，自動給水和自動停水裝置，機械上的自動保護裝置和“位置檢測器”，極薄零件的厚度檢測器，照相機自動曝光裝置，光電計數器，煙霧報警器，光電跟蹤系統(tǒng)等方面。光敏電阻在一定的外加電壓下，當沒有光照射的時候，流過的電流稱為暗電流。 （ 4）光譜響應。光照特性指光敏電阻輸出的電信號隨光照度而變化的特性。 （ 6）伏安特性曲線。 （ 8）額定功率。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。入射光消失后，由光子激發(fā)產生的電子 — 空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。 二、方案二 方案二電路圖如圖 219 所示。 光敏二極管在反向工作電壓下工作： 無光照： 反向電阻很大，通過管子的電流較小，約為 微安 。 （ 2）暗電流 ID： 無光照條件下，在最高反向電壓作用下所測得的反向電流。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。 LM339 是集成了四個比較器的芯片，盡管本次設計中只是用了其中的一個比較器， 32 由于該芯片的價錢不高，而且留出多余的單元可以供今后系統(tǒng)功能擴展與增強使用，這也是硬件設計的基本原則。 1）當“ +”端電壓高于“ ”端時，輸出管截止，相當于輸出端開路。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值。 圖 221(a)給出了一個基本單限比較器。 圖 221(b)為其傳輸特 性。 34 第五節(jié) LED 指示電路 圖 223 LED 電路圖 任何儀器設備，如果有實時的信號指示，不僅能夠幫助人們分析該系統(tǒng) 是否在正常工作。 圖 224 方案一電路圖 方案一使用了一個三極管 Q1 來控制繼電器電路，繼電器 RL1 線圈一端接 +12V直流電源另一端與三極管集電極相連。 圖 225 方案二電路圖 方案二則使用一個光電耦合器代替方案一的三極管，其他部分同方案一。 可以在不 同電位和不同阻抗之間傳輸電信號，且對信號具有放大和整形等功能，使得實際電路設計大為簡化。 高線性型光電耦合器除了用于電源監(jiān)測等，還被用于醫(yī)用設備，能有效地保護病人的人生安全。其主要經過電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路轉換成穩(wěn)定的直流電壓。需要通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。內含過流、過熱和過載保護電路。它由電源變壓器 TR，橋式整流電路，濾波電容 C1 C15，防止自激電容 C1 C14 和一只固定式三端穩(wěn)壓器 (7805)極為簡捷方便地搭成的。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。在本電路中采用了集成穩(wěn)壓芯片 LM7805 解決了電源穩(wěn)壓問題。降壓后還是交流電壓，所以需要整流電路把交流電壓轉換成直流電壓 。 第七節(jié) 電源電路 圖 226 電源電路圖 根據要求所確定的穩(wěn)壓電源的電路形式如圖 226 所示。 體積小，器件多采用雙列直插封裝，具有單通道、雙通道以及多達八通道等多種結構，使用十分方便。二極管起續(xù)流作用。二極管 D5 起續(xù)流作用。 該照明系統(tǒng)設置了兩個 LED 燈作指示燈，綠色 LED 亮時，表示系統(tǒng)處于自動監(jiān)控狀態(tài)：黃色 LED 燈亮時，表示系統(tǒng)處于鍵盤強制控制狀態(tài)，等待退出鍵 S3 使其退出強制狀態(tài)。 這三個按鍵是分別接在單片機的 、 、 三個端口上，由于 P0 口內沒有上拉電阻，故外接三個上拉電阻。 1)當輸入電壓 UinUr 時，輸出為高電平 UOH。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。 兩個輸入端電 壓差別大于 10mV 就能確保輸出能從一種狀態(tài)可靠地轉換到另一種狀態(tài)，因此，把 LM339 用在弱信號檢測等場合是比較理想的。兩個輸入端一個稱為同相輸入端，用“ +”表示，另一個稱為反相輸入端，用“ ”表示。一般應用中，有時也可以用線性運算放大器，在不加負反饋的情況下，構成電壓比較器來使用。改進后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。 （ 3）光電流 IL： 光敏二極管在光照條件下所產生的電流 IL 越大，性能就越好。 光敏二極管的主要參數： （ 1）最大工作電壓 Vrmax： 光照條件下，反向電流不超過 微安所能承受的最高反向工作電壓?？烧{電阻用來設定與所要設定照度值對應的比較電位。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也 加交流電壓。 在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很 高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導帶，并在價帶中產生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產生的電子 — 空穴對了半導體材料中載流子的