【正文】 壓峰峰值約為 1mV，頻率可由下列公式計算： LSfVf bb ???? ?2 （ 31） 其中： f 是輸出信號頻率（ Hz）， b V 是人體移動速度（ m/s）， fb 是光學系統(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）。 圖 324 常見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的幅度和頻率主要決定于：目標人體的溫度、探測區(qū)域背景、人體離傳感器的距離、人體移動的速度、光學透鏡系統(tǒng)的焦距和設計樣式。 ⑤ 檢測距離 :常用熱釋電紅外傳感器檢測距離約為 6～ 10m； ⑥ 水平角度 :約為 120176。 ③ 源極電壓 :通常為 ～ ，R=47kΩ。 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。 熱釋電傳感器 的內部結構 32 3 常見熱釋電紅外傳感器內部結構圖 引腳說明 目前常用的熱釋電紅外傳感器型號主要有 P22 LHl95 LHI95 RE200B、KDS20 PIS20 LHI87 PD632 等 圖 324 所示常見的熱釋電傳感器實物圖 。 C 左右，會發(fā)出 10mm 左右特定波長的紅外線，熱釋電紅外線傳感器就是靠探測人體發(fā)射的紅外線而進行工作的。這樣可以有效地降低噪聲、防止外界干擾及機械振動的影響。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監(jiān)測范圍內溫度有 Δ T 的變化時，熱釋電效應會在兩個電極上會產生電荷 Δ Q，即在兩電極之間產生一微弱電壓 Δ V。晶體溫度變化時，可以引起晶體的正負電荷中心發(fā)生 位移，因此表面上的極化電荷隨之變化。 熱電晶體是壓電晶體的一種，具有非中心對稱的晶體結構。因熱電晶體具有自發(fā)極化性質，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探測變化的輻射。 圖 321 菲涅爾透鏡實物圖 熱釋電傳感器的原理 熱釋電傳感器是一種新敏感組件，它是由高熱點系數(shù)材料，配以濾光鏡片和阻抗匹陪有用場效應管組成，它能以非接觸方式檢測出來自人體發(fā)出的紅外輻長春理工大學本科畢業(yè)設計 11 射，將其轉 化成電信號輸出，并可有效控制人體輻射以外的干擾輻射，如陽光，燈光及其反射光。每個凹槽都可以看做一個獨立的小透鏡，把光線調整成平行光或聚光。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。 實物圖 32 所示 其工作原理十分簡單：假設一個透鏡的折射能量僅僅發(fā)生在光學表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學材料，而保留表面的彎曲度。菲涅爾透鏡的在很多時候相當于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好。如果使用情況不是這樣子，可以通過置位 SFIOR 寄存器的 PUD 來禁止所有端口的上拉電阻。 在 ( 高阻態(tài) ) 三態(tài) ({DDxn, PORTxn} = 0b00) 輸出高電平 ({DDxn, PORTxn} = 0b11) 兩種狀態(tài)之間進行切換時，上拉電阻使能 ({DDxn, PORTxn} = 0b01) 或輸出低電平 ({DDxn,PORTxn} = 0b10) 這兩種模式必然會有一個發(fā)生。復位時各引腳為高阻態(tài)，即使此時并沒有時鐘在運行。引腳配置為輸入時，若 PORTxn 為 1“，上拉電阻將使能。 DDxn 用來選擇引腳的方向。 I/O 口配置引腳 每個端都具有三個寄存器位 : DDxn、 PORTxn 和 PINxn ，如 P63―I/O 端口寄存器的說明” 所示。 當 INT0（ INT1）設置為低電平觸發(fā)方式時，標志位 INTF0（ INTF1） 始終為 “ 0” ，這并不意味著不產生中斷請求，而是低電平觸發(fā)方式是不帶中斷標志類型的中斷觸發(fā)。如果此時 SREG 寄存器中 I = 1，以及 GICR 寄存器中的 INTn 被置為 “ 1” ， MCU將響應中斷請求同時硬件自動將 INTFn 標志位清零。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 8 表 31 中斷向量表 向量號 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)的復位上電復位，掉電檢測復位看門狗復位以及 JTAG AVR 復位 2 $002 INT0 外部中斷請求 0 3 $004 INT1 外部中斷請求 1 4 $006 TIMER2 COMP 定時器 / 計數(shù)器 2 比較匹配 5 $008 TIMER2 OVF 定時器 / 計數(shù)器 2 溢出 6 $00A TIMER1 CAPT 定時器 / 計數(shù)器 1 事件捕捉 7 $00C TIMER1 COMPA 定時器 / 計數(shù)器 1 比較匹配 A 8 $00E TIMER1 COMPB 定時器 / 計數(shù)器 1 比較匹配 B 9 $010 TIMER1 OVF 定時器 / 計數(shù)器 1 溢出 10 $012 TIMER0 OVF 定時器 / 計數(shù)器 0 溢出 11 $014 SPI, STC SPI 串行傳輸結束 12 $016 USART, RXC USART ， Rx 結束 13 $018 USART, UDRE USART 數(shù)據寄存器空 14 $01A USART, TXC USART ， Tx 結束 15 $01C ADC ADC 轉換結束 16 $01E EE_RDY EEPROM 就緒 17 $020 ANA_COMP 模擬比較器 18 $022 TWI 兩線串行接口 19 $024 INT2 外部中斷請求 2 20 $026 TIMER0 COMP 定時器 / 計數(shù)器 0 比較匹配 21 $028 SPM_RDY 保存程序存儲器內容就緒 （ 1）中斷控制寄存器 ——MCUCR 封鎖時間定時器等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。 中斷寄存器 在 ATmega16 中，除了 寄存器 SREG 中 的全局中斷允許標志位 I 外，與外部中斷有關的寄存器有 4 個，共有 11 個標志位。需要注意的是，如果將 ATmegal6 設 置為允許外部中斷，則即使把 INT0、 INT1和 INT2 引腳沒置為輸出方式， 外部中斷仍然會被觸發(fā)。內部中斷源由單片機內部的功能單元如定時器，串行通訊產生的中斷。AREF 是 A/D 的模擬基準輸入引腳 。 XTAL1 是反向振蕩放大器與片內時鐘操作電路的輸入端。不使用 ADC 時，該引腳應直接與Vcc 連接。端口 D 也可以用做其他不同的特殊功能。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。 端口 D 為 8 位雙向 I/O 口，具有可編程的內部上拉電阻。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 C 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 B 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電流。在復位過 程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口 A 處于高阻狀態(tài)。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，可以輸出和吸收大電長春理工大學本科畢業(yè)設計 7 流。 引腳 圖及 介紹 PB0 (XCK/T0)1PB1 (T1)2PB2 (INT2AIN0)3PB3 (OC0/AIN1)4PB4 (SS)5PB5 (MOSI)6PB6 (MISO)7PB7 (SCK)8RESET9PD0 (RXD)10PD1 (TXD)11PD2 (INT0)12PD3 (INT1)13PD4 (OC1B)14PD5 (OC1A)15PD6 (ICP)16PD7 (OC2)17XTAL218XTAL119GND20PC0(SCL)21PC1(SDA)22PC2(TCK)23PC3(TMS)24PC4(TDO)25PC5(TDI)26PC6 (TOSC1)27PC7 (TOSC2)28AREF31AVCC29PA7 (ADC7)32PA6 (ADC6)33PA5 (ADC5)34PA4 (ADC4)35PA3 (ADC3)36PA2 (ADC2)37PA1 (ADC1)38PA0 (ADC0)39VCC40GND30U1Atmega16 圖 313 ATmega16 引腳分布圖 端口 A 作為 A/D 轉換器的模擬輸入端。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 6 第 3 章 系統(tǒng)模塊原理簡介 ATmega16 單片機簡介 芯片特點 ATmega16 單片機具有以下特性： 16K 字節(jié)的系統(tǒng)內可編程 Flash( 具有同時讀寫的能力，即 RWW) ， 512 字節(jié) EEPROM， 1K字節(jié) SRAM ， 32 個通用I/O 口線， 32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的 JTAG 接口，支持片內調試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器 / 計數(shù)器 (T/C),片內 /外中斷，可編程串行 USART，有起始條件檢測器的通用串行接口， 8 路 10 位具有可選差分輸入級可編程增益 (TQFP 封裝 ) 的 ADC ，具有片內振蕩器的可編程 看門狗定時器，一個 SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式 。 這種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，并將其轉變?yōu)殡妷盒盘?，同時，它還能鑒別出運動的生物與其它非生物。 熱釋電紅外傳感器是 用先進微電腦制造技術， 熱釋電紅外傳感器常用于無接觸溫度測量，可以進行遠距離測量由于測量時不與被測物直接接觸所以不存在摩擦 ，同時 無論白天黑夜都可正常使用， 而且可以減少很多誤 操作， 節(jié)能易用，靈敏度強，更適合市場的需要，更貼近消費者的生活內容 ，辦公寫字樓、家居、商店、工廠等各種場合均可使用，帶來方便。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。主要應用于交通、工業(yè)及民用裝置中。光感應式的價格便宜，但是誤報率高， 微波傳感器是由發(fā)射天線發(fā)射出微波將遇到的物體信號進行吸收或反射，使功率發(fā)生變化。 例如光感應式傳感器、微波傳感器、光電是傳感器、熱釋電紅外線傳感器在我們的生活中都有著很重要的作用。 長春理工大學本科畢業(yè)設計 5 傳感器 新技術革命的到來，世界開始進入信息時代。由于 ISD1400 的特性，在語音模塊這部分ISD1420 采樣率在 － 8，有 20 秒錄音功能的 ISD1420 語音錄放芯片。直接模擬存儲能提供真實自然的語音，音樂，聲音，不像其它的固態(tài)數(shù)字錄音質量要受到影響。 ISD1400 系列提供 和 取樣頻率，用戶可以根據語音質量加以選擇。 ISD1400 系列是單片，高質量，短周期的錄放音電路。它的最大特點在于 片內 E2PROM 容量為 480K(1400 系列為 128K)，所以錄放時間長；有 10 個地址輸入端（ 1400 系列僅為 8 個），尋址能力可達 1024位；最多能分 600 段；設有 OVF（溢出）端，便于多個器件級聯(lián)。 語音模塊 方案一：選用 ISD2500 系列。根據單片機的對比，系統(tǒng)設計應該選用 8位機中性能優(yōu)越的單片機。 ARM系列處理器價格昂貴且在本系統(tǒng)設計中使用，會浪費資源。基于對系統(tǒng)的整體設計和硬件資源的要求，電路設計中采用的微處理器電路相對模擬系統(tǒng)更為 簡單，可實現(xiàn)較復雜的控制算法，有一定的數(shù)據存儲空間，靈活適應性強，控制精度高，無零點漂移。 51單片機， ARM， DSP都是嵌入式系統(tǒng)的核心芯片的類型，現(xiàn)在的嵌入式系統(tǒng)都是高度面向對象的。最高振蕩頻率為長春理工大學本科畢業(yè)設計 4 12M。 111 條指令，大部分為單字節(jié)指令 ， 21 個專用寄存器 ， 2 個可編程定時 /計數(shù)器 ， 5 個中斷源， 2 個優(yōu)先級（ 52 有 6 個） ， 一個全雙工串行通信口 ， 外部數(shù)據存儲器尋址空間為 64kB， 外部程序存儲器尋址空間為 64kB， 邏輯操作位尋址功能 系統(tǒng)的整體思路 如圖 21 給出系統(tǒng)的整體框圖 所示 ： 供 電 源紅 外 熱 釋 電（ 門 內 門 外 ）A V R單 片 機語 音芯 片光 轉 電信 號 放 大錄 音喇 叭菲 涅 爾 透 鏡 圖 21 系統(tǒng)框圖 單片機選型 方案一 ：采用 AT89C51 單片機，其主要功能為， 8 位 CPU OT0001 傳感信號處理集成電路是對熱釋電傳感器的感應信號進行二級放大。 ISD1400 是一種采用 ChipCorder 專利技術的語音芯片。 該系統(tǒng)的主要選用其它器件有： 熱釋電紅外傳感器 它能以非接觸方式檢測出來自人體發(fā)出的紅外輻射，將其