【文章內(nèi)容簡介】 用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口P0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。(2) P1口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的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TTL 邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。(3) P2口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的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TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @RI 指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。(4) P3口是一組內(nèi)部帶有上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL 邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 I/O分配表表31 AT89C52 I/O分配表符號 端口 符號 端口LCD1602 D0D7 P0 LCD1602 RS 模式鍵（Key4） GSM RXD OUT GSM TXD 布防/減鍵（Key3） 撤銷/調(diào)節(jié)鍵（Key1） 報警燈（R） 報警/加鍵（Key2） 布防燈（Y） 蜂鳴器（F） 測試燈（G） DS1302（SCK） LCD1602 EN DS1302（SDA） LCD1602 RW DS1302（SDA） 最小系統(tǒng)硬件電路設計根據(jù)系統(tǒng)設計的需要，外設電源指示燈，采用USB供電方式供電，電路圖如圖32所示。圖32 單片機最小系統(tǒng)電路 熱釋電傳感器紅外探測器作為整個報警系統(tǒng)的最前端，完成觸發(fā)報警信號的工作。紅外探測器將接收到的活動人體與背景物體之間的紅外熱輻射能量的變化轉(zhuǎn)化為相應的電信號，電信號作為報警信號發(fā)送到前端信息處理模塊。 熱釋電紅外線傳感器簡介普通熱釋電人體紅外線傳感器的外形如圖33所示，D腳和S腳分別為內(nèi)部場效應管的漏極和源極的引出端，G腳為內(nèi)部敏感元件的接地引出端。因S和G之間懸空，故使用時其間應接輸出電阻R，才能輸出傳感信號。為了增強抗干擾能力，在此電阻上應并一個電容C。傳感器由敏感單元、濾光窗和菲涅爾透鏡組成。圖33 熱釋電紅外線傳感器外形 敏感單元敏感單元的等效電路如圖34所示，內(nèi)部敏感材料做成很薄的薄片，每一薄片相對的兩面各引出一根電極，在電極兩端則形成一個等效的小電容，因為這兩個小電容是做在同一硅晶片上的，且形成的等效小電容能自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)生極性相反的正、負電荷。但這兩個電容的極性是相反串聯(lián)的。這正是傳感器的獨特設計之處，因而使得它具有獨特的抗干擾性。當傳感器沒有檢測到人體輻射出的紅外線信號時，由于CC2自身產(chǎn)生極化，在電容的兩端產(chǎn)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(lián)的，所以，正、負電荷相互抵消，回路中不產(chǎn)生電流，傳感器無輸出。當人體靜止在傳感器的檢測區(qū)域內(nèi)時，照射到CC2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，CC2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（~10Hz），即傳感器對紅外光的波長的敏感范圍很窄（一般為5~15μm），因此，傳感器對它們不敏感。當環(huán)境溫度變化而引起傳感器本身的溫度發(fā)生變化時，因CC2做在同一硅晶片上，它所產(chǎn)生的極性相反、能量相等的光電流在回路中仍然相互抵消，傳感器無輸出。只有當人體移動時，紅外輻射引傳感器敏感單元的兩個等效電容產(chǎn)生不同的極化電荷時，才會向外輸出電信號。所以，這種傳感器只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，且對可見光和大部分紅外線具有良好的抗干擾能力。圖34 敏感單元等效電路 濾光窗 它是由一塊薄玻璃片鍍上多層濾光層薄膜而成的，~14μm波長以外的紅外線。例如，SCA021對 ~14μm波長的紅外線的穿透量為70%，%，%，有效地保證了對人體紅外線的選擇性。因為，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λmT=2989（μmk）（其中λm為最大波長，T為絕對溫度）。人體的正常體溫為 36~℃，即309~，其最強紅外線的波長為λm=2989/（309~）=~。因此，人體輻射的最強紅外線的波長正好落在濾光窗的響應波長（7~14μm）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通過，以免引起干擾。 菲涅爾透鏡 不使用菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑不足2米，只有配合菲涅爾透鏡使用才能發(fā)揮最大作用。配上菲涅爾透鏡時傳感器的探測半徑可達到10米。菲涅爾透鏡用聚乙烯塑料片制成，顏色為乳白色或黑色，呈半透明狀，但對波長為10μm左右的紅外線來說卻是透明的。其外形為半球，平面圖形如圖35所示。從圖中可以看出，透鏡在水平方向上分成3個部分，每一部分在豎直方向上又等分成若干不同的區(qū)域。最上面部分的每一等份為一個透鏡單元，它們由一個個同心圓構(gòu)成，同心圓圓心在透鏡單元內(nèi)。中間和下半部分的每一等份也為分別一個透鏡單元，同樣由同心圓構(gòu)成，但同心圓圓心不在透鏡單元內(nèi)。當光線通過這些透鏡單元后，就會形成明暗相間的可見區(qū)和盲區(qū)。由于每一個透鏡單元只有一個很小的視角，視角內(nèi)為可見區(qū)，視角外為盲區(qū)。任何兩個相鄰透鏡單元之間均以一個盲區(qū)和可見區(qū)相間隔，它們斷續(xù)而不重疊和交叉，如圖35所示。這樣，當把透鏡放在傳感器正前方的適當位置時，運動的人體一旦出現(xiàn)在透鏡的前方，人體輻射出的紅外線通過透鏡后在傳感器上形成不斷交替變化的陰影區(qū)（盲區(qū)）和明亮區(qū)（可見區(qū)），使傳感器表面的溫度不斷發(fā)生變化，從而輸出電信號。也可以這樣理解，人體在檢測區(qū)內(nèi)活動時，一離開一個透鏡單元的視場，又會立即進入另一個透鏡單元的視場，（因為相鄰透鏡單元之間相隔很近），傳感器上就出現(xiàn)隨人體移動的盲區(qū)和可見區(qū)，導致傳感器的溫度變化，而輸出電信號。菲涅爾透鏡不僅可以形成可見區(qū)和盲區(qū)，還有聚焦作用，其焦點一般為5厘米左右，實際應用時，應根據(jù)實際情況或資料提供的說明調(diào)整菲涅爾透鏡與傳感器之間的距離，一般把透鏡固定在傳感器正前方1~5厘米的地方。圖35 菲涅爾透鏡本設計采用BISS0001實現(xiàn)通過熱釋電紅外傳感模塊探測接近布防家居的人、物。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，它內(nèi)含運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延時定時器及參考電源?？梢院蜔後岆娂t外傳感器實現(xiàn)被動式熱釋電紅外延時開關， 通過與BISS0001芯片相連，人體紅外熱釋感應模塊，根據(jù)紅外接收二極管的特性，通過判斷輸出電壓的范圍，來判斷、感知到一定范圍內(nèi)的人體發(fā)出的紅外線，該模塊已集成其外圍電路，有三個對外接口，分別為電源、地線和信號線。上電后，芯片需要1分鐘左右的時間初始化，期間會有03次高電平出現(xiàn)。采用持續(xù)感應模式，當感應到熱源時，信號線輸出高電平，熱源消失后在一段延時后恢復到低電平。下次感應到熱源時，再次出現(xiàn)高電平，可重復觸發(fā)。（低電平觸發(fā)）引腳連接，使用外部中斷方式控制單片機運行。 溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。 溫度傳感器簡介DSl8B20數(shù)字溫度計提供9位（二進制）溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。信息經(jīng)過單線接口送入DSl8B20或從DSl8B20送出，因此從主機CPU到DSl8B20僅需一條線（和地線）。DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。因為每一個DSl8B20在出廠時已經(jīng)給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。DSl8B20的測量范圍從55176。C到+125176。C，176。C，可在l s(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個DSl8B20包括一個唯一的64位長的序號，該序號值存放在DS18B20內(nèi)部的ROM（只讀存貯器）中。開始8位是產(chǎn)品類型編碼（DS18B20編碼均為10H）。接著的48位是每個器件唯一的序號。最后8位是前面56位的CRC（循環(huán)冗余校驗）碼。DS18B20中還有用于存儲測得的溫度值的兩個8位存貯器RAM，編號為0號和1號。1號存貯器存放溫度值的符號，如果溫度為負(176。C)，則1號存貯器8位全為1，否則全為0。0號存貯器用于存放溫度值的補碼，LSB(最低位)176。C。將存貯器中的二進制數(shù)求補再轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)并除以2就得到被測溫度值(55176。C到125176。C)。每只DS18B20都可以設置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線供電方式可以節(jié)省一根導線，但完成溫度測量的時間較長：采取外部供電方式則多用一根導線，但測量速度較快。 溫度傳感器的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM 、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖36所示。DS18B20引腳定義：(1)DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；(2)GND為電源地；(3)VDD為外接供電電源輸入端圖36 DS18B20管腳圖（在寄生電源接線方式時接地）。 溫度傳感器工作原理DS18B20的讀寫時序和測溫原理與DS1820相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由2s減為750ms。DS18B20測溫原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值，如圖37所示。 圖37 18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DS18B20有4個主要的數(shù)據(jù)部件：(1)光刻ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開始8位（28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的48位是該DS18B20自身的序列號，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用 是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。(2)DS18B20中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，℃/LSB形式表達，S為符號位，如圖38所示。圖38 DS18B20溫度值格式圖這是12位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0， 這5位為0，；如果溫度小于0，這5位為1， 溫度。例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+℃的數(shù)字輸出為0191H，℃的數(shù)字輸出為FE6FH，55℃的數(shù)字輸出為FC90H，如表32所示。表32 溫度對應表 溫度 二進制代碼 輸出 +125℃ 0000 0111 1101 0000 07D0h +85℃ 0000 0101 0101 0000 0550h +℃ 0000 0001 1001 0001 0191h +℃ 0000 0000 1010 0010 00A2h +℃ 0000 0000 0000 1000 0008h 0℃ 0000 0000 0000 0000 0000h ℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8h ℃ 1111 1111 0101 1110 FF5Eh ℃ 1111 1110 0110 1111