【文章內容簡介】 集程序設計 AetAD TLC1549 數據采集 sbit ADOUT P11 sbit ADCS P12 Void AetAD uchar i 1wPickCount uint vol for w 1w PickCountw ADCLK ADOUT 0 vol 0 ADCS 0 開啟控制電路使能 DATA OUT 和 IO CLOCKfor i 1i 10i 采集 10 位串行數據 給一個脈沖 ADCLK 1 vol 1 if ADOUT vol 0x01 ADCLK 0 ADCS 1 delay 21 兩次轉換間隔大于 21usP0 0xffP0 口置初始狀態(tài) 37 人體信號采集電路 人體信號采集由人體紅外檢測探頭和比較 電路組成 人體紅外探頭 人體紅外檢測探頭由菲涅爾透鏡熱釋紅外傳感器 P2288 組成 1．菲涅爾透鏡 菲涅爾透鏡作用有兩個一是聚焦作用即將熱釋紅外信號折射反射在 PIR 上第二個作用是將探測區(qū)域內分為若干個明區(qū)和暗區(qū)使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在 PIR 上產生變化熱釋紅外信號 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整個接收人體紅外光的方 式也被稱為被動式紅外活動目標探測器鏡片主要有三種顏色一聚乙烯材料原色略透明透光率好不易變形二白色主要用于適配外殼顏色三黑色用于防強光干擾鏡片還可以結合產品外觀注色使產品整體更美觀每一種鏡片有一型號以年號系列號命名鏡片主要參數一外觀描述外觀形狀長方圓尺寸直徑以毫米為單位二探測范圍指鏡片能探測的有效距離米和角度三焦距指鏡片與探頭窗口的距離精確度以毫米的小數點為單位長形和方形鏡片要呈弧形以焦距為單位對準探頭窗口鏡片與探頭的配合應用我們常用的是雙源式探頭揭開濾光玻璃片其內部有兩點對714um 的紅外波長特別敏感的 TO5 材料連接著場效管 靜態(tài)情況下空間存在紅外光線由于雙源式探頭采用互補技術不會產生電信號輸出動態(tài)情況下人體經過探頭先后被 A 源或被 B 源感應 Sa Sb 產生差值雙源失去互補平衡作用而很敏感地產生信號輸出見圖當人對著探頭呈垂直狀態(tài)運動 Sa Sb 不產生差值雙源很難產生信號輸出因此探測器安裝的位置與人行走方向呈平行為宜 圖 312 a 傳感器頂 b 傳感器低 c 傳感器側 1 敏感單元 當傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時由于 P1P2 自身產生極化在電容的兩端產生極性相反電量相等的正負電荷而這兩個電容的極性是相反串聯的所以正 負電荷相互抵消回路中無電流傳感器無輸出 當人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內時照射到 P1P2 上的紅外線光能能量相等且達到平衡極性相反能量相等的光電流在回路中相互抵消傳感器仍然沒有信號輸出同理在燈光或陽光下因陽光移動的速度非常緩慢 P1P2 上的紅外線光能能量仍然可以看作是相等的且在回路中相互抵消再加上傳感器的響 應頻率很低一般為 0110Hz 即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄一般為 515um 因此傳感器對它們不敏感 從原理上講任何發(fā)熱體都會產生紅外線熱釋電人體紅外線傳感器對紅外線的敏感程度主要表現在傳感器敏感單元的溫度 所發(fā)生的變化而溫度的變化導致電信號的產生環(huán)境與自身的溫度變化由其內部結構決定了它不向外輸出信號而傳感器的低頻響應一般為 0110Hz和對特定波長紅外線一般為 515um的響應決定了傳感器只對外界的紅外線的輻射而引起傳感器的溫度的變化而敏感而這種變化對人體而言就是移動所以傳感器對人體的移動或運動敏感對靜止或移動很緩慢的人體不敏感它可以抗可見光和大部分紅外線的干擾 2 濾光窗 制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料它的探測波長范圍為02～ 14um 波長以外的紅外線例如 SCA021 對 7514um 波長的紅外 線的穿透量為70 在 65um 處時下降為 65P2288 的響應波長為 614um 中心波長為 10um 物體發(fā)射出的紅外線輻射能最強波長和溫度的關系滿足λ mT 2989umk 其中λ m 為最大波長 T 為絕對溫度人體的正常體溫為 36375℃即 3093105K 其輻射的最強的紅外線的波長為λ m 29893093105 967964um 中心波長為 965um 因此人體輻射的最強的紅外線的波長正好落在濾光窗的響應波長 714um 的中心所以濾光窗能有效地讓人體輻射的紅外線通過而最大限度地阻止陽 光燈光等可見光中的紅外線的通過以免引起 干擾 比較電路 比較電路如圖 313 所示由兩個運算放大器組成輸入信號來自于紅外人體探頭輸出比較電路中的基準電壓分別由兩個獨立的分壓電路得到供電路比較所用即運算放大器 D1 的 6 腳和 D2 的 1 腳電壓 圖 313 人體信號比較電路 通過比較電路將相應的電壓比較結果以數字信號輸出當被動紅外探頭在有效范圍內感應到人體信號后運算放大器的 2腳或 5腳的電壓降為 30V當被動紅外探頭在有效范圍內沒有感應人體紅外信號時 2腳或 5腳的電壓降為 10V探頭故障斷路時則 2 腳或 5 腳的電壓降為 0V 1 探頭工作正常 1 腳的電壓恒定 為 20V2 腳的電壓有 1V 或是 30V 兩種狀態(tài) 6 腳的電壓恒定為 045V5 腳的電壓與 2 腳的電壓保持一致 探頭將會根據有無人體信號在 2 腳 電壓信號 2 探頭工作不正常由于故障或沒有安裝探頭 1 腳的電壓恒定為 20V2 腳的電壓為 0V 6 腳的電壓恒定為 045V5 腳的電壓為 0V 探頭將只會產生一種電壓信號 0V 具體的比較結果如下表 31 所示 表 31 探頭采集信號輸出狀態(tài)表 探頭工作狀態(tài) 1 腳 電壓 2 腳或 5 腳電壓 6 腳 電壓 P26 P25 正常 工作 無人狀態(tài) 20V 10V 045V 1 1 有人狀態(tài) 20V 30V 045V 0 1 斷路或故障 20V 0V 045V 1 0 通過比較電路不僅解決了不同工作狀態(tài)時被動紅外探頭的對外界人體紅外信號的采集而且也實現了僅通過被動紅外探頭的兩根電源線同時也傳輸了所采集的周圍環(huán)境的紅外信號一舉兩得 38 DS12887 時鐘芯片接口電路設計 本設計中采用了 DALLAS公司的 DS12887芯片 DS12887 為 DALLAS公司生產的實時時鐘芯片除具有實時鐘功能外它還具有 114字節(jié)的通用 RAMCMOS技術制成具有內部晶振和時鐘芯片備份鋰電池而且它與目前應用廣泛的時鐘芯片MC146818B 和 DS1287 管腳兼容采用 DS12887 芯片設計的時鐘電路無需任何外圍電路和器件并具有良好的微機接口 DS12887 芯片具有微功耗外圍接口簡單精度高工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點可廣泛用于各種需要較高精度的實時時鐘系統(tǒng)中 1DS12887 的原理及管腳說明 圖顯示了 DS12887 管腳排列圖分別說明管腳功能 VCC 直流電源 5V 電壓當 5V電壓在正常范圍內時數據可讀寫當 VCC 低于 425V 讀寫被禁止計時功能仍繼續(xù)當VCC 下降到 3V 以下時 RAM 和計時器被切換到內部鋰電池 MOT 模式選擇 MOT 管腳接到 VCC時選擇 MOTOROLA時序當接到 AFND時選擇 INTEL時序 SQW 方波信號 SQW管腳能從實時時鐘內部 15 級分頻器的 13 個抽頭中選 圖 擇一個作為輸出信號其輸出頻率可通過對寄存器 A編程改變 AD0～ AD7 雙向地址數據復用線 總線接口可與 MOTOROLA 微機系列和 INTEL 微機系列接口 AS 地址選通輸入 用于實現信號分離在 ADALE的下降沿把地址鎖入 DS12887DS 數據選通或讀輸入 DSRD 客腳有兩種操作模式取決于 MOT 管腳的電平當使用 MOTOROLA時序時 DS 是一正脈沖出現在總線周期的后段稱為數據選通在讀周期 DS 指示DS12887驅動雙向總的時刻在寫周期 DS的后沿使 DS12887鎖存寫數據選擇 INTEL時序時 DS稱作 RD RD與典型存貯器的允許信號 OE 的定義相同 RW 讀寫輸入 RW管腳也有兩種操作模式選 MOTOROLA時序時 RW是一電平信號指示當前周期是讀或寫周期 DSO為高電平時 RW高電平指示讀周期 RW低電平指示寫周期選 INTEL時序RW 信號是一低電平信號稱為 WR 在此模式下 RW 管腳與通用 RAM 的寫允許信號 WE 的含義相同 CS 片選輸入 在訪問 DS12887 的總線周期內片選信號必須保持為低IRQ 中斷申請輸入 低電平有效可作微處理的中斷輸入沒有中斷條件滿足時 IRQ處于高阻態(tài) IRQ線是漏極開路輸入要求外接上接電阻 RESET 復位輸出 當該腳保持低電平時間大于 200ms 保證 DS12887 有效復位 范圍 二進制數據模式 BCD 數據模式 0 秒 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 1 秒鬧鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 2 分鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 3 分鐘鬧鐘 0－ 59 00－ 3B 00－ 59 4 小時 12 進制 1－ 12 1 －0CAM 81－ 8CPM 01－ 12AM 81－ 92PM 小時 24 進制 0－ 23 00－ 17 00－ 23 5 時鬧鐘12 時制 1－ 12 01－ 0CAM 81－ 8CPM 01－ 12AM 81－ 92PM 時鬧鐘 24 時制 0－ 23 00－ 17 00－ 23 6 星期星期天＝ 1 1－ 7 00－ 07 00－ 07 7 日期 1－ 31 01－ 0F 1－ 31 8 月份 112 010C 112 9 年 099 0063 0099 DS12887 內部有 128B 的非易失 RAM 其中地址 09 為時間日歷鬧鐘信息存放單元具體見表 12 地址 1013 依次為寄存器 ABCD 的地址而剩下的 114B 則作為通用的 RAM 其中寄存器 CD 為只讀寄存器 A 的 D7 位為只讀 114 字節(jié)的非易失性通用RAM 沒有特殊功能可以在任何時候讀寫 0xc00xff 為特殊的數如果小時鬧鐘為0xc00xff表示每小時中斷一次如果小時鬧鐘和分鐘鬧鐘都是 0xc00xff表示每分鐘中斷一次如果小時鬧鐘分鐘鬧鐘和秒鬧鐘都是 0xc00xff 表示每秒中斷一次 DS12887有 4個控制寄存器它們在任何時間都可訪問即使更新周期也不例外寄存器 UIP更新周期正在進行位當 UIP為 1更新轉換將很快發(fā)生當 UIP 為 0更新轉換至少在 244μ s 內不會發(fā)生 DV0DV1DV2 用于開關晶振和復位分頻鏈這些位的010 唯一組合將打開晶振并允許 RTC 計時 RS3RS2RS1RS0 頻率選擇位從 15 級頻率器 13 個抽頭中選一個或禁止分頻器輸入選擇好的抽頭用于產生方波 SQW 管腳 輸出和周期中斷用戶可以用 PIE位允許中斷用 SQWE位允許 SQAW輸出二者同時允許并用相同的頻率都不允許寄存器 BSETSET0 時時間更新正常進行每秒計數走時一次當 SET位寫入 1時間更新被禁止程序可初始化時間和日歷字節(jié) PIE周期中斷位 PIE 為 1 則允許 PIE 為 0 則禁止中斷 AIE 定鬧中斷允許位 PIE為 1 允許中斷否則禁止中斷 SQWE 方波允許位置 1 選定頻率方波從 SQW 腳輸出置 0 時 SQW 腳為低DM 數據模式位 2412 小時格式位 24 小時 12 小時 DSEP 夏令時允許位當 DSE 置 1時允許兩個特殊的更新在四月份的第一日時間從 15959AM 時改變?yōu)?10000AM 當DSE 位為 0 這種特殊修正不發(fā)生 3 寄存器 CIRQF 中斷申請標志位當下列表達式中一個或多個為真時置 1PF PIE 1AF AIE 1UF UIE 1 即 IRQF PF178。 PIEAF178。 AIEUF178。 UIE只要 IRQF為 1IRQ管腳輸出低程序讀寄存器 C以后或 RESET管 腳為低后所有標志位清零 AF定鬧中斷標志位只讀 AF為 1表明現在時間與定鬧時間匹配 F更新周