【文章內(nèi)容簡介】 精 簡 版 本 。 AT89C 單 片 機 為 很 多 嵌 入 式 控 制 系 統(tǒng) 提供 了 一 種 靈 活 性 高 且 價 廉 的 方 案 。 外 形 及 引 腳 排 列 如 圖 所 示 。A 1VO2RR1 3RC1 4RC25RR2 6VSS 7VRF8VC9IB10 VDD112OUT12 2IN131IN+14 1IN151OUT16JP?BISS0001123J?CON3C?CAPC?103C?CAPC?CAP C?CAPC?47UFC? 103R?47K R?1MVCCR?RES4R?RES2R?10KR?1MR? 2MR?47KR?RES2R?RES2R?RES2Q?NPN0213 4Q?JDQRST9 P3010P3111 P3212P3313 P3414P3515 P3616P3717 X118X219 GND20 P20 21P21 22P2223P23 24P24 25P2526P26 27P27 28PSEN29ALE 30EA 31P0732P06 33P05 34P0435P03 36P02 37P0138P00 39VCC 40P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178Q?VCCVCCY?C?C?S?S?R?C?VCCDS?LAMPRESRES220VD?DIODEVCCAT89C51光信號采集電路晶振延時電路人體信號采集電路輸出控制電路第 5 頁 共 18 頁 光照檢測電路光 信 號 取 樣 電 路 如 圖 22 所 示 ， 圖 中 主 要 由 光 信 號 采 集 電 路 和 A/D 模 數(shù)轉(zhuǎn) 換 電 路 組 成 ， 其 中 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 是 電 路 的 核 心 。 信 號 經(jīng) 過 采 集 送 入 A/D 轉(zhuǎn) 換 電路 ， 通 過 單 片 機 處 理 后 ， 最 終 作 為 系 統(tǒng) 應(yīng) 用 程 序 進 行 開 關(guān) 燈 判 斷 的 依 據(jù) 。A/D 轉(zhuǎn) 換 器 的 位 數(shù) 應(yīng) 根 據(jù) 信 號 的 測 量 范 圍 和 精 度 來 選 擇 ， 使 其 有 足 夠 的 數(shù)據(jù) 長 度 ， 保 證 最 大 量 化 誤 差 在 設(shè) 計 要 求 的 精 度 范 圍 內(nèi) 。 本 系 統(tǒng) 中 ， 信 號 的 測 量范 圍 的 電 壓 ： —， 精 度 。在 本 次 設(shè) 計 中 選 用 了 帶 串 行 控 制 的 10 位 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換 器 TLC1549， 它 是 由德 州 儀 器 （ Texas Instruments 簡 寫 為 TI） 公 司 生 產(chǎn) 的 ， 它 采 用 CMOS 工 藝 ，具 有 自 動 采 樣 和 保 持 ， 采 用 差 分 基 準 電 壓 高 阻 抗 輸 入 ， 抗 干 擾 性 能 好 ， 可 按 比例 量 程 校 準 轉(zhuǎn) 換 范 圍 ， 總 不 可 調(diào) 整 誤 差 達 到 (177。)1LSB Max， 芯 片 體 積 小 等 特 點 。同 時 它 采 用 了 Micro wire 串 行 接 口 方 式 ， 故 引 腳 少 ， 接 口 方 便 靈 活 。 與 傳 統(tǒng)的 并 行 方 式 接 口 A/D 轉(zhuǎn) 換 器 （ 例 ADC0809/0808） 相 比 ， 其 單 片 機 的 接 口 電路 簡 單 ， 占 用 I/O 接 口 資 源 少 。a 1b 2d 4c3e 5f 6g 7GND 8LT 9RBO 10RBI11D 12C 13B14A 15VCC 16 abfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dp dpLEDC130pFC230PFSWPBSWPBSWPBSWPBSWPB SWPBSWPBSWPBSWPB SWPBSWPBSWPBSWPBSWPBSWPBSWPBXTAL1MR 1VCC 2WDI 3GND 4RESET5WDO 6 MAX831L +5 SWPBY0 5Y1 4Y2 3Y3 2VCC 1G2B 6G2A7C 8B 9A10 74LS138Q1 Q2 Q3 Q4R14K7R24K7R34K7R44K7+5 +5R5+5R1310K1M10uFSWPB+52143TLP4 DS1LAMP DS2LAMPDDIODER1KPNP+12220VR13圖 22 光信號取樣電路 人體信號采集電路1) 熱釋電效應(yīng)原理簡述熱釋電紅外傳感器通過目標與背景的溫差來探測目標，其工作原理是利用熱釋電效應(yīng)，即在鈦酸鋇一類晶體的上、下表面設(shè)置電極，在上表面覆以黑色膜，若有紅外線間歇地照射，其表面溫度上升△T ，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓△U 。常用的熱釋電紅外線光敏元件的材料有陶瓷氧化物和壓電晶體，如鈦酸鋇、鉭酸鋰、硫酸三甘肽及鈦鉛酸鉛等。第 6 頁 共 18 頁實質(zhì)上熱釋電傳感器是對溫度敏感的傳感器。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個表面做成電極。在環(huán)境溫度有 ΔT 的變化時，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個電極上會產(chǎn)生電荷△Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱的電壓△V。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個場效應(yīng)管進行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷△Q 會被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，△T=0，則傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生 ΔT，則有△T 輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出了。所以這種傳感器也稱為人體運動傳感器。由實驗證明，傳感器不加光學透鏡(也稱菲涅爾透鏡)，其檢測距離小于 2m，而加上光學透鏡后，其檢測距離可增加到 10m 左右。 2) 人體紅外探頭介紹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(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枴後岆妭鞲衅骶哂谐杀镜?、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。實際使用時,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,增加檢測距離及范圍。實驗證明,熱釋電紅外傳感器若不加菲涅爾透鏡,則其檢測距離僅為 2m 左右。而配上菲涅爾透鏡后,其檢測距離可增加到 10 m 以上。3) 熱釋電紅外傳感器介紹 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 2*1mm 的 探 測 元 件 。 在 每 個 探 測 器 內(nèi) 裝入 一 個 或 兩 個 探 測 元 件 ， 并 將 兩 個 探 測 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 元 件 將 探 測 并 接 收 到 的 紅 外 輻 射 轉(zhuǎn) 變 成 微 弱的 電 壓 信 號 ， 經(jīng) 裝 在 探 頭 內(nèi) 的 場 效 應(yīng) 管 放 大 后 向 外 輸 出 。 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 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 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 。 菲 涅 爾 透 鏡 利 用 透 鏡 的 特 殊 光 學 原 理 ， 在 探 測 器 前 方 產(chǎn) 生 一 個 交 替 變化 的 “盲 區(qū) ”和 “高 靈 敏 區(qū) ”， 以 提 高 它 的 探 測 接 收 靈 敏 度 。 當 有 人 從 透 鏡前 走 過 時 ， 人 體 發(fā) 出 的 紅 外 線 就 不 斷 地 交 替 從 “盲 區(qū) ”進 入 “高 靈 敏 區(qū) ”，這 樣 就 使 接 收 到 的 紅 外 信 號 以 忽 強 忽 弱 的 脈 沖 形 式 輸 入 ， 從 而 強 其 能 量 幅 度 。 人 體 輻 射 的 紅 外 線 中 心 波 長 為 9~10 um， 而 探 測 元 件 的 波 長 靈 敏 度 在~20 um 范 圍 內(nèi) 幾 乎 穩(wěn) 定 不 變 。 在 傳 感 器 頂 端 開 設(shè) 了 一 個 裝 有 濾 光 鏡 片 的第 7 頁 共 18 頁窗 口 ， 這 個 濾 光 片 可 通 過 光 的 波 長 范 圍 為 7~10 um， 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 。4) 菲涅爾透鏡介紹菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光的干涉及擾射和根據(jù)相對靈敏度和接收角度要求設(shè)計的，透鏡的要求很高。菲涅爾透