【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3(TMS)與 PC2(TCK)的上拉電阻被激活。 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時(shí)，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。在復(fù)位過(guò)程中，即使系統(tǒng)時(shí)鐘還未起振，端口 D 處于高阻狀態(tài)。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能。 AVCC 是端口 A 與 A/D 轉(zhuǎn)換器的電源。不使用 ADC 時(shí)，該引腳應(yīng)直接與Vcc 連接。使用 ADC 時(shí)應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通濾波器與 Vcc連接。 XTAL1 是反向振蕩放大器與片內(nèi)時(shí)鐘操作電路的輸入端。 XTAL2 是反向振蕩放大器的輸出端。AREF 是 A/D 的模擬基準(zhǔn)輸入引腳 。 AVR 單片機(jī)的復(fù)位和中斷處理 ATmega16 具有 20 個(gè)中斷源和一個(gè)復(fù)位中斷，單片機(jī)的中斷源分為外部中斷源和內(nèi)部中斷源，有三個(gè)外部中斷源有 INT0,INT1,INT2,當(dāng)連接在單片機(jī)引腳的上的外部電平發(fā)生變化時(shí)，將產(chǎn)生相應(yīng)的中斷。內(nèi)部中斷源由單片機(jī)內(nèi)部的功能單元如定時(shí)器，串行通訊產(chǎn)生的中斷。按是否可屏蔽可分為，非屏蔽中斷，和可屏蔽中斷，非屏蔽中斷有系統(tǒng)復(fù)位（ reset）中斷， 可屏蔽中斷：屏蔽指的的是中斷可由軟件編程控制是否允許中斷，或禁止中斷，大部分都是可屏蔽中斷。需要注意的是，如果將 ATmegal6 設(shè) 置為允許外部中斷，則即使把 INT0、 INT1和 INT2 引腳沒(méi)置為輸出方式， 外部中斷仍然會(huì)被觸發(fā)。外部中斷可 選擇采用上升沿觸發(fā)、下降沿觸發(fā)和 低電平觸發(fā) (INT2 中斷只能采用沿觸 發(fā)方式，在下文中將著重介紹 INT0 和 INT1 中斷 )，具體選用什么方式由 MCU 控制寄存器MCUCR 以及 MCU 控制和狀態(tài)寄存器 MCUCSR 的設(shè)置決定。 中斷寄存器 在 ATmega16 中，除了 寄存器 SREG 中 的全局中斷允許標(biāo)志位 I 外，與外部中斷有關(guān)的寄存器有 4 個(gè)，共有 11 個(gè)標(biāo)志位。其作用分別是： 3 個(gè)外部中斷中斷標(biāo)志位， 3 個(gè)中斷允許控制位 , 用于定義外部中斷的觸發(fā)類(lèi)型。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 31 中斷向量表 向量號(hào) 程序地址（ 2） 中斷源 中斷定義 1 $000(1) RESET 外部引腳電平引發(fā)的復(fù)位上電復(fù)位，掉電檢測(cè)復(fù)位看門(mén)狗復(fù)位以及 JTAG AVR 復(fù)位 2 $002 INT0 外部中斷請(qǐng)求 0 3 $004 INT1 外部中斷請(qǐng)求 1 4 $006 TIMER2 COMP 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 2 比較匹配 5 $008 TIMER2 OVF 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 2 溢出 6 $00A TIMER1 CAPT 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 1 事件捕捉 7 $00C TIMER1 COMPA 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 1 比較匹配 A 8 $00E TIMER1 COMPB 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 1 比較匹配 B 9 $010 TIMER1 OVF 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 1 溢出 10 $012 TIMER0 OVF 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 0 溢出 11 $014 SPI, STC SPI 串行傳輸結(jié)束 12 $016 USART, RXC USART ， Rx 結(jié)束 13 $018 USART, UDRE USART 數(shù)據(jù)寄存器空 14 $01A USART, TXC USART ， Tx 結(jié)束 15 $01C ADC ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束 16 $01E EE_RDY EEPROM 就緒 17 $020 ANA_COMP 模擬比較器 18 $022 TWI 兩線(xiàn)串行接口 19 $024 INT2 外部中斷請(qǐng)求 2 20 $026 TIMER0 COMP 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 0 比較匹配 21 $028 SPM_RDY 保存程序存儲(chǔ)器內(nèi)容就緒 （ 1）中斷控制寄存器 ——MCUCR 封鎖時(shí)間定時(shí)器等構(gòu)成的數(shù)模混合專(zhuān)用集成電路。 （ 2）控制和狀態(tài)寄存器 ——MCUCSR 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 （ 3）通用中斷控制寄存器 ——GICR （ 4）通用中斷標(biāo)志寄存器 ——GIFR 當(dāng) INTx 引腳上的有效事件滿(mǎn)足中斷觸發(fā)條件后， INTFx 位會(huì)變成 “ 1” 。如果此時(shí) SREG 寄存器中 I = 1，以及 GICR 寄存器中的 INTn 被置為 “ 1” ， MCU將響應(yīng)中斷請(qǐng)求同時(shí)硬件自動(dòng)將 INTFn 標(biāo)志位清零。 用戶(hù)可以使 用指令將 INTFn 清除，清除的方式是寫(xiě)邏輯 “ 1” 到 INTFn，將標(biāo)志清零。 當(dāng) INT0（ INT1）設(shè)置為低電平觸發(fā)方式時(shí)，標(biāo)志位 INTF0（ INTF1） 始終為 “ 0” ，這并不意味著不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，而是低電平觸發(fā)方式是不帶中斷標(biāo)志類(lèi)型的中斷觸發(fā)。在低電平觸發(fā)方式時(shí)，中斷請(qǐng)求將一直保持到引腳上的低電平消失為止 。 I/O 口配置引腳 每個(gè)端都具有三個(gè)寄存器位 : DDxn、 PORTxn 和 PINxn ，如 P63―I/O 端口寄存器的說(shuō)明” 所示。 DDxn 位于 DDRx 寄存器， PORTxn 位于 PORTx 寄存器 ， PINxn 位于 PINx 寄存器。 DDxn 用來(lái)選擇引腳的方向。 DDxn 為 1“ 時(shí) ， Pxn 配置為輸出，否則配置為輸入。引腳配置為輸入時(shí)，若 PORTxn 為 1“，上拉電阻將使能。如果需要關(guān)閉這個(gè)上拉電阻，可以將 PORTxn 清零，或者將這個(gè)引腳配置為輸出。復(fù)位時(shí)各引腳為高阻態(tài)，即使此時(shí)并沒(méi)有時(shí)鐘在運(yùn)行。 當(dāng)引腳配置為輸出時(shí)，若 PORTxn 為 1“，引腳輸出高電平 (1“ ) ，否則輸出低電平 (“ 0―) 。 在 ( 高阻態(tài) ) 三態(tài) ({DDxn, PORTxn} = 0b00) 輸出高電平 ({DDxn, PORTxn} = 0b11) 兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換時(shí)，上拉電阻使能 ({DDxn, PORTxn} = 0b01) 或輸出低電平 ({DDxn,PORTxn} = 0b10) 這兩種模式必然會(huì)有一個(gè)發(fā)生。通常，上拉電阻使能是完全可以接受的，因?yàn)楦咦璀h(huán)境不在意是強(qiáng)高電平輸出還是上拉輸出。如果使用情況不是這樣子，可以通過(guò)置位 SFIOR 寄存器的 PUD 來(lái)禁止所有端口的上拉電阻。 端口引腳配置 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 表 2 端口引腳配置 DDxn PORTxn PUD I/O 上拉電阻 說(shuō)明 0 0 X Input NO 高阻太（ HiZ） 0 1 0 Input YES 被外部拉低時(shí)將輸出電流 0 1 1 Input NO 高阻太（ HiZ） 1 0 X Output NO 輸出低電平（吸收電流） 1 1 X Output NO 輸出高電平（輸出電流） 熱釋電傳感器介紹 菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡多是由 聚烯烴 材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心 圓。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線(xiàn)及可見(jiàn)光的凸透鏡，效果較好。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用；二是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在 PIR（被動(dòng)紅外線(xiàn)探測(cè)器）上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。 實(shí)物圖 32 所示 其工作原理十分簡(jiǎn)單：假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量?jī)H僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度。 另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分 ―坍陷 ‖到一個(gè)平面上。從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線(xiàn)。每個(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線(xiàn)集中一處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)立的小透鏡，把光線(xiàn)調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。 圖 321 菲涅爾透鏡實(shí)物圖 熱釋電傳感器的原理 熱釋電傳感器是一種新敏感組件，它是由高熱點(diǎn)系數(shù)材料，配以濾光鏡片和阻抗匹陪有用場(chǎng)效應(yīng)管組成，它能以非接觸方式檢測(cè)出來(lái)自人體發(fā)出的紅外輻長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 射，將其轉(zhuǎn) 化成電信號(hào)輸出，并可有效控制人體輻射以外的干擾輻射，如陽(yáng)光，燈光及其反射光。 熱釋電傳感器是一個(gè)以熱電晶體為電介質(zhì)的平板電容器。因熱電晶體具有自發(fā)極化性質(zhì)，自發(fā)極化能夠隨著溫度變化，所以人輻射可以引起電容器電容的變化，從而可利用這一特性來(lái)探測(cè)變化的輻射。熱電探測(cè)器件大致分為溫差電阻型，熱敏電阻型，氣動(dòng)型和熱釋電型四類(lèi)。 熱電晶體是壓電晶體的一種，具有非中心對(duì)稱(chēng)的晶體結(jié)構(gòu)。自然狀態(tài)下，在某個(gè)方向上正負(fù)電荷中心不對(duì)稱(chēng)，在某個(gè)方向上存在著一定的變化電荷，稱(chēng)為自發(fā)極化。晶體溫度變化時(shí)，可以引起晶體的正負(fù)電荷中心發(fā)生 位移，因此表面上的極化電荷隨之變化。 熱釋電紅外線(xiàn)傳感器利用的是熱釋電效應(yīng)，是一種溫度敏感傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有 Δ T 的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷 Δ Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓 Δ V。 熱釋電傳感器是一種高阻抗 (10 ～ l0 Q)的器件，容易引入噪聲，所以與它相連的前置放大器的第一級(jí)必須采用高輸人阻抗 (R 10 n)、低噪聲的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并把它封裝在熱釋電探測(cè)器管殼內(nèi)。這樣可以有效地降低噪聲、防止外界干擾及機(jī)械振動(dòng)的影響。 人體都有恒定的體溫，一般在 37176。 C 左右，會(huì)發(fā)出 10mm 左右特定波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)，熱釋電紅外線(xiàn)傳感器就是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)而進(jìn)行工作的。紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅耳濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電元件，并且只允許 814um波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)通過(guò)，其視角可以達(dá)到 120 度，這樣去除了環(huán)境因素帶來(lái)的影響，這種元件在接收到人體紅外輻射變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后經(jīng)檢測(cè)處理。 熱釋電傳感器 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 32 3 常見(jiàn)熱釋電紅外傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 引腳說(shuō)明 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有 P22 LHl95 LHI95 RE200B、KDS20 PIS20 LHI87 PD632 等 圖 324 所示常見(jiàn)的熱釋電傳感器實(shí)物圖 。長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 熱釋電紅外傳感器通常采用 3 引腳金屬封裝，各引腳功能分別為 :電源供電端 (內(nèi)部開(kāi)關(guān)管 D 極， DRAIN)、信號(hào)輸出端 (開(kāi)關(guān)管 S 極， SOURCE)、接地端(GROUND)。 主要的工作參數(shù) ① 工作電壓 :常用的熱釋電紅外傳感器工作電壓范圍為 3～ 15V。 ② 工作波長(zhǎng) :通常為 ～ 14 μ m。 ③ 源極電壓 :通常為 ～ ，R=47kΩ。 ④ 輸出信號(hào)電壓 :通常大于 。 ⑤ 檢測(cè)距離 :常用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)距離約為 6～ 10m； ⑥ 水平角度 :約為 120176。 ； ⑦ 工作溫度范圍 :－ 10℃ ～＋40℃ 。 圖 324 常見(jiàn)的熱釋電紅外傳感器外形 熱釋電傳感器 輸出 特性 熱釋電紅外傳感器輸出電信號(hào)的幅度和頻率主要決定于：目標(biāo)人體的溫度、探測(cè)區(qū)域背景、人體離傳感器的距離、人體移動(dòng)的速度、光學(xué)透鏡系統(tǒng)的焦距和設(shè)計(jì)樣式。人體溫度和探測(cè)區(qū)域背景的溫差越大，離傳感器越近，輸出電信號(hào)的幅值將越大。雙敏感元熱 釋電傳感器配合菲涅爾光學(xué)透鏡使用時(shí)，輸 出信號(hào)波形電壓峰峰值約為 1mV，頻率可由下列公式計(jì)算： LSfVf bb ???? ?2 （ 31） 其中： f 是輸出信號(hào)頻率（ Hz）， b V 是人體移動(dòng)速度（ m/s）， fb 是光學(xué)系統(tǒng)焦距（ mm）， s 是傳感器敏感元的面積（ mm2）， L 是人體離傳感器距離（ m）。 對(duì)于雙敏感元傳感器，標(biāo) 準(zhǔn)尺寸為 2（ mm） *1（ mm），人體移動(dòng)速度范圍為 （ m/s）～ 5（ m/s），常用探測(cè)器上使用的菲涅爾透鏡焦距為 25（ mm），我們可計(jì)算出傳感器輸出信號(hào)的頻率范圍為 ～ 8Hz[24]。 熱釋電紅外傳感器其優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)出各種類(lèi)型的輻射，該器件的功耗小、長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 隱蔽性好、價(jià)格低。 其缺點(diǎn)是容易受各種熱源、光源及射頻輻射的干擾；被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收；當(dāng)環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度下降，有時(shí)還會(huì)短時(shí)失靈 [8]。 注釋 :熱釋電與 0T0001 信號(hào)集成芯片的連接熱釋電 的 聯(lián)合工作。熱釋電的 1腳連接到芯片的 8 交及電源端，熱釋電的信號(hào)出去端 2 腳送至 14 腳， 3 腳接地之后就由 0T0001進(jìn)行一系列相應(yīng)處理。 OT0001信號(hào)處理集成芯片 介紹 OT0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路。它和 BISS0001 芯片完全兼容，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開(kāi)關(guān)。它能自動(dòng)快速開(kāi)啟各類(lèi)白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動(dòng)門(mén)、電風(fēng)扇、烘干機(jī)和自動(dòng)洗手池等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場(chǎng)、庫(kù)房及家庭的過(guò)道、走廊等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動(dòng)燈光、照明和報(bào) 警系統(tǒng)。 OT0001 芯片 特點(diǎn) CMOS 工藝 數(shù)模混合 具有