【正文】 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。方案二實(shí)現(xiàn)兩種等級的控制，方案三實(shí)現(xiàn)一種連續(xù)的控制是比較難的。掉電方式保存RAM 中的內(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。 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 8 32 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)框圖于引腳說明 圖 22 AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖 AT89C51 結(jié)構(gòu)框圖如圖 22 所示。 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 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 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 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX Ri， A 指令）時(shí)， P2 口線上的內(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)訪問期間不改變。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）。 ALE/ PROG ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(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)。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG ）。 EA /VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H～FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 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。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會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。 在空閑工作模式狀態(tài)， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。程序會首先響應(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。 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)。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號。 表 23 型號信息 Vpp 12V 5V 芯片頂面標(biāo)識 AT89C51 AT89C51 xxxx xxxx—5 AT89C51 的程序存儲器列陣采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)，要對整個(gè)芯片內(nèi)的 FPEROM 程序存儲器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個(gè)存儲器的內(nèi)容清楚。 （ 031H） =51H 聲明為 AT89C51 單片機(jī)。 極限參數(shù)如表 24 所示。其應(yīng)用特點(diǎn)： 有可供用戶使用的大量 I/O 口線。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有兩種。振蕩晶體可在 到 12MHz 之間選擇。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用 NPO 電容。復(fù)位引腳 RST 通過一個(gè)斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，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。時(shí)鐘頻率用12MHz 時(shí) C 取 22uF,R 取 1KΩ。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。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(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。最終有人時(shí)， PIR 輸出為高電平；無人時(shí) PIR 輸出為低電平。 RE200B 的 D、 G、 S 端分別為電源端、地端和目標(biāo)輸出電壓端。 實(shí)際使用中，熱釋電傳感器前面必須安裝菲涅爾透鏡。 該傳感器由經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的透鏡組構(gòu)成，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(yīng)區(qū)越多垂直感應(yīng)角度越大；鏡片越長感應(yīng)段越多水平感應(yīng)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(yīng)角度有限，鏡片面積也有限。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出 。 圖 27 RE200B 實(shí)物圖 18 圖 28 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 2179。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(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，可將信號放大70 分貝以上，這樣就可以測出 10～ 20m 范圍內(nèi)人的行動。探測器安裝在推薦地使用高度，對探測范圍內(nèi)地面上地小動物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。探測器在正常靈敏度的范圍內(nèi)，受 3 米外 H4 鹵素?zé)敉高^玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。 熱釋電紅外傳感器探測范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。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、可流動安裝等特點(diǎn)。 三、菲涅耳透鏡 菲涅耳透鏡（ Fresnel len），又稱螺紋透鏡，是由法國物理學(xué)家奧古斯丁178。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。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。區(qū)段數(shù)量多被感應(yīng)人體移動幅度就小，區(qū)段數(shù)量少被感應(yīng)人體移動幅度就要大。鏡片從外觀分類為：長形、方形、圓形，從功能分類為：單區(qū) 多段、雙區(qū)多段、多區(qū)多段。整個(gè)接 21 收人體紅外光的方式也被稱為被動式紅外活動目標(biāo)探測器。 黑色用于防強(qiáng)光干擾。 探測范圍 ——指鏡片能探測的有效距離（米）和角度。段密度高的鏡片在 50mm 長度有 26 段之多。這部分選擇主要是看透鏡窄帶的設(shè)計(jì)及透鏡材質(zhì)。材質(zhì)一般用有機(jī)玻璃。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范圍為 7～ 10μ m，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長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人體輻射的紅外線傳感器。 BISS0001 是一款具有較高性能的熱釋電傳感器信號處理集成電路，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)間定時(shí)器等構(gòu)成。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)。當(dāng) VcVR時(shí)禁止觸發(fā)；當(dāng) VcVR時(shí)允許觸 發(fā) (VR≈ ) 10 IB 運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端 11 VDD 工作電源正端 12 2OUT O 第二級運(yùn)算放大器的輸出端 13 2IN I 第二級運(yùn)算放大器的反相輸入端 14 1IN+ I 第一級運(yùn)算放大器的同相輸入端 15 1IN I 第一級運(yùn)算放大器的反相輸入端 16 1OUT O 第一級運(yùn)算放大器的輸出端 24 （二）功能敘述 BISS0001 是 CMOS 數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰? 表 26 電氣參數(shù)（ 表中無特殊說明時(shí) VDD=5V） 符號 參數(shù) 測試條件 參數(shù)值 單位 最小 最大 VDD 工作電壓范圍 ―― 3 6 V IDD 工作電流 輸出 空載 VDD =3V ―― 50 μA ―― 100 VOS 輸入失調(diào)電壓 ―― 50 mV IOS 輸入失調(diào)電流 ―― 50 nA AVO 開環(huán)電壓增益 RL= 60 ―― dB CMRR 共模抑制比 RL= 60 ―― dB VYH 運(yùn)放輸出高電平 RL =500K 接 ―― V VYL 運(yùn)放輸出低電平 ―― V VRH VC 端輸出高電平 VRF=5V ―― V VRL VC 端輸出低電平 ―― V VOH VO 端輸出高電平 IOH= 4 ―― V VOL VO 端輸出低電平 IOL= ―― V VAH A 端輸出高電平 ―― V VAL A 端輸出低電平 ―― V 工作原理： 如圖 214 為 BISS0001 紅外感應(yīng)信號處理器的內(nèi)部框圖。 25 圖 214 內(nèi)部框圖 如下說明各種情況的工作方式。 1V 的噪聲干擾，提高系統(tǒng)的可靠性。當(dāng) Tx 時(shí)間結(jié)束時(shí)， Vo 下跳回低電平， 同時(shí)啟動封鎖時(shí)間定時(shí)器而進(jìn)入封鎖周期 Ti 。在 Tx 時(shí)間內(nèi)，只要 VS發(fā)生上跳變，則 VO 將從 VS上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè) 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(shí)間 Ti 時(shí)間內(nèi)，任何 VS的變化都不能觸發(fā) VO為有效狀態(tài)。 BISS0001 就是由運(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)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰? 本系統(tǒng)選擇可重復(fù)觸發(fā)方式。在 Tx 時(shí)間內(nèi)，只要 VS發(fā)生上跳變， VO就會從 VS上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長一個(gè) Tx 周期，若 VS保持為“ 0”狀態(tài)，則 VO 一直保持有效狀態(tài) 。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。光敏電阻 RL一端接 +5V 電 28 源，另一端與 R1 的電阻分壓。集電極輸出經(jīng)非門整形后直接與單片機(jī) I/O 口連接。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強(qiáng)弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻） 29 可達(dá) 1～ 10M 歐 ,在強(qiáng)光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。 光敏電阻的主要參數(shù)是： （ 1）光電流、亮電阻。外加電壓與暗電流之比稱為暗電阻，常用“ 0LX”表示。光譜響應(yīng)又稱光譜靈敏度，是指光敏電阻在不同波長的單色光照射下的靈敏度。從光敏電阻的光照特性曲線可以看出，隨著的光照強(qiáng)度的增加，光敏電阻的阻值開始迅速下降。伏安特性曲線用來描述光敏電阻的外加電壓與光電流的關(guān)系，對于光敏器件來說，其光電流隨外加電壓的增大而增大。額定功率是指光敏電阻用于某種線路中所允許消耗的功率，當(dāng)溫度升高時(shí)，其消耗的功率就降低。通常 30 采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體光敏電阻原理圖及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到波長的光線照射時(shí)，電流就會隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 圖 219 方案二電路圖 使用一個(gè)光敏二極管 D2，電壓比較器 U3 為電壓比較器集成芯片 LM339 的一個(gè)單元， 電壓比較器可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。 有光照： 反向電阻顯著減小，反向電流顯著增加，光電流的大小與光的強(qiáng)度，波長有關(guān)。 ID 越小，管子性能越穩(wěn)定，對光的敏感度就越高。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我們就要對它進(jìn)行改進(jìn)。電壓比較器輸入是線性量，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。 圖 220 LM339 引腳圖 圖 220 為 LM339 引腳圖 ， 每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。 2）當(dāng)“ ”端電壓高于“ +”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。 輸入信號 Uin，即待 比較電壓，它加到同相輸入端，在反相輸入端接一個(gè)參考電壓（門限電平） Ur。 圖 221 單限電壓比較器 （ a） 電壓比較器接線圖 （ b） 電壓比較器輸出波形 第四節(jié) 按鍵電路 圖 222 按鍵電路 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三個(gè)獨(dú)立式按鍵，它們的功能分別為 S1 強(qiáng)制控制照明系統(tǒng)的燈全亮、 S2 強(qiáng)制燈全滅、 S3 可以使系統(tǒng)退出這種強(qiáng)制程序，使系統(tǒng)回到自動監(jiān)控的狀態(tài)中。而且具有一種心理暗示，能夠讓人覺得踏實(shí)愉悅。當(dāng)單片機(jī)引腳輸出高電平時(shí)，繼電器 RL1 開 35 關(guān)動作，電燈電路接通。 三、方案比較與確定 方案一使用了一個(gè)三極管來控制繼電器電路，方案二則使用一個(gè)光電耦合器，使用光電耦合可以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 開關(guān)速度快，高速光電耦合器的響應(yīng)速度到達(dá) ns 數(shù)量級，極大的拓展了光電耦合器在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用。 經(jīng)過比較，方案二優(yōu)于方 案一，所以本系統(tǒng)采用第二種方案。 由于輸入電壓為電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而電源變壓器的作用為降壓。 穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得穩(wěn)定性足夠高的直流電壓。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) 1A。 37 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路和濾波電容 C13 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和 GND 兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會因?yàn)槭须婋妷旱牟▌踊蜇?fù)載的變化等原因而