【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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（ ）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，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。 12 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 RAM 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 22 所示。 表 22 空閑和掉電模式外部引腳 模式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 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)獲得該信息，如 表 23 所示。 表 23 型號(hào)信息 Vpp 12V 5V 芯片頂面標(biāo)識(shí) AT89C51 AT89C51 xxxx xxxx—5 AT89C51 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 13 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 、 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。 （ 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 24 所示。 表 24 AT89C51 的極限參數(shù)： 極限參數(shù)名稱(chēng) 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 ～ + 最高工作電壓 直流輸出電壓 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 24AT89C51 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)： 有可供用戶使用的大量 I/O 口線。 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)具有特殊性。 14 圖 24 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 XTAL 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 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， C 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。 （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。 15 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 1KΩ。 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 接通而實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率選用 12MHz 時(shí)， C 取 22uF,Rs 取 200Ω， R0 取 1KΩ。 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 910μ m 測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在 ～ 20μ m 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 7～ 10μ m，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(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。 圖 25 人體紅外檢測(cè)電路框圖 如圖 25 所示，該模塊由三部分組成，包括：菲涅爾透鏡，熱釋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。 16 圖 26 人體紅外檢測(cè)電路圖 硬件電路如圖 26 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(zhuān)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(zhuān)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 ( 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。 17 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)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?，人在透鏡前運(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 熱釋電紅外傳感器 (Pyroelectric Infrared Sensor，簡(jiǎn)稱(chēng) 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 27 是 RE2020B 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 28 是該傳感器的典型應(yīng)用電路圖。 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。 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～ 20m 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(lèi)型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。 抗干擾性能： 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。 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)。 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) 19 系 .。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件： 熱釋電紅外傳感器應(yīng)離地面 ～ 米。 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。 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。 熱釋電紅外傳感器不要直對(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