基于单片机的红外线自动门控制

基于单片机的红外线自动门控制内容摘要：

存储 器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 MCS51 单片机有四组 8 位并行输入 /输出口 P0～ P3，供 32 个输入 /输出引脚。 端口引脚为 ～ 、 ～ 、 ～ 、 ～。 80C52 单片机有 4 个并行的 IO 口即 P0、 P P2 、 P3 ， 每一个端口有 8 条IO 口线 80C52 单片机还有 1 个全双功能的串行 IO 口，可以和主机进行远距离通讯。 该串口有 2 条线即发送数据线和接受数据线。 单片机内部的四个 8 位端口的内部结构各不相同，所以对应的其中的功能也随之有所差别， P0 口作为特殊的 I/O 的端口其内部的电路结构决定着其余其他的端口的不同，单 片机内部的四个 8 位端口的功能： P0 口： P0 口可作为输入 /输出口，但在实际应用中常作为地址 /数据总线口，即低 8 位地址与数 据线分别为 P0 口。 P1 口： P1 口的每一位都能作为可编程输入或输出线。 P2 口： P2 口可作为输入口或输出口使用，外接 I/O 设备时，又作为扩展系统的地址总线，输出高 8 位地址，与 P0 口一起组成 16 位地址总线。 P3 口： P3 口为双功能口。 作为第一功能使用时，其功能同 PI 口。 10 当作第二功能使用时，每一位功能定义如表 21 所示。 表 21 P3口第二功能 端口引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外部中断 0 输入线） INT1（外部中断 1 输入线） T0 （定时器 0 外部输入） T1 （定时器 1 外部输入） WR（外部数据存储器写选通信号输出） RD（外部数据存储器读选通信号输出） STC89C52 主要特性 与 MCS51 兼容，寿命： 1000 写 /擦循环，数据保留时间： 10 年，全静态工作：0Hz24H，三级程序存储器锁定， 128*8 位内部 RAM， 32 可编程 I/O 线，两个 16位定时器 /计数器， 5 个中断源，可编程串行通道，低功耗的闲置和掉电模式，片内振荡器和时钟电路。 以上讨论针对标 准 51 系列单片机。 标准 51 单片机就片内资源来说是不满足项目的硬件要求的。 主要是因为程序和数据存储器的容量太小。 其次，对于其他的很多功能，单片机来完成此项目来说 51 机的中断资源和运行速度也不令人满意。 根据项目的任务及技术要求分析，结合上面列举的标准的 51 单片机系统的硬件资源，得到的结论是：标准的 51 系列单片机完成很多的项目任务有一定缺陷。 标准的 51 单片机作为主控器的缺点分析： 51 机的程序与数据存储器的容量小是核心问题，片上资源不足，需要外扩。 随着单片机向片上系统方向的发展，单片机应用也从系统扩展工作方式向单 片机最小应用系统方向发展，这是由单片机丰富的片内资源支持的。 从设计理念上说，硬件设计越简单，使用器件越少，系统可靠性就越高。 因此，综合考虑在做其他的很多项目的时候， 51 单片机并不一定就是首选。 因为 52 单片机只比 51 单片机多了一个定时器 T2，因此，编程时的头文件， 中也比 多了几行定义 T2 寄存器的内容除此之外两种单片机的开发板、引脚等都相同故将两种单片机放在一起进行介绍，对于 51 单片机和 52 单片机的区别在于其内部的存储器的大小，还有 52 是 51 的增强型， S52 比 C51,定时 11 器多一个 T2（这个东东强悍的很）， RAM 多 128B， ROM 多 4K，中断多 了 2 个，多一个看门狗 ,在掉电、数据指针等方面还有一些改进。 S52 的最高外接晶振可以达到 33MHz， C51 大概只有 24MHz。 对于不同的单片机来说在工业应用中有着不同的用处。 51/52 单片机广泛应用于工业测控系统之中。 目前很多公司都有 51/52 系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。 51/52 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。 51/52 单片机的管脚也很有特点，大多数 51/52 单片机的管脚都大同小异。 芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。 在芯片擦除操作中，代码阵列全被写“ 1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外， STC89C52 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 热释电红外传感 器介绍 热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为 2*1mm的探测元件。 为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊 光学系统 的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大 70 分贝以上，这样就可以测出 1020米范围内人的行动。 热释电传感器利用的正 是热释电效应，是一种温度敏感传感器。 它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，元件两个表面做成电极，当传感器监测范围内温度有Δ T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Δ Q，即在两电极之间产生微弱电压Δ V。 热释电效应所产生的电荷Δ Q 会跟空气中的离子所结合而消失，当环境温度稳定不变时Δ T=0，传感器无输出。 若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，所以这种传感器能检测人体或者动物的活动。 热释电红外传感器的结构及内部电路见下图所示。 传感器主要有外壳、滤光片、热释电元 12 件 PZT、场效应管 FET 等组成。 其 中，滤光片设置在窗口处，组成红外线通过的窗口。 滤光片为 6mm 多层膜干涉滤光片，对太阳光和荧光灯光的短波长（约 5mm以下）可很好滤除。 热释电元件 PZT 将波长在 8mm12mm 之间的红外信号的微弱变化转变为电信号，为了只对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲涅耳滤光片，使环境的干扰受到明显的抑制作用。 热释红外线传感器内部结构与电路如图 23所示。 图 23 热释电红外线传感器的结构及内部电路 热释电红外探头的优缺点：优点：本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽 性好。 价格低廉。 缺点：容易受各种热源、光源干扰；被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收；环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。 BISS0001 芯片介绍和典型电路 BISS0001 是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。 它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动 灯光、照明和报警系统。 它不仅能和热释电红外传感器的输出良好地匹配，而且也能和其他多种传感器进行匹配。 它的内部是由运算放大器、电压比较器、与门电路、状态控制器、定时控制器、锁定时间控制器和禁止电路等组成。 BISS0001 采用 16 脚标准型塑料封装结构。 13 1 脚（ A）为触发方式控制端，当 A＝ 1 时电路可重复触发；当 A＝ 0 时电路则不可。 2 脚（ V0）为控制信号输出端，当有传感信号输人时， V0 输出高电平。 3 脚（ RX）和 4 脚（ CX）为输出定时控制器 T，定时时间为： TX＝ 50 103RXCX。 5 脚（ Ri）和 6 脚 Ci）为 锁定时间控制器Υ i的外接元件，锁定时间 Ti＝ 24RiCi。 7 脚（ VSS）为电源正端。 8 脚（ VRF）为参考电压及复位端，使用时一般接 VDD，若按Ⅴ SS，使定时器复位。 9 脚（ Vc）为触发禁止端，当 VC＜ VR时禁止触发；当 VC＞ VR 时允许触发。 10 脚（ IB）为偏置电流设置端，由外接电阻 RB 接Ⅴ SS 端， RB 一般取 1MΩ的电阻。 11 脚（ VDD）为电源正、负端。 12 脚（ OUT2）为第二级运放的输出端。 13 脚（ IN2）为第二级运放的反相输人端。 14 脚（ IN1+）第一运放的同相输入端。 15 净（ IN1） 第一运放的反相输入端。 16 脚（ OUT1）为第一运放的输出端。 BISS0001 的内部结构及特点 运算放大器将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由 C3 耦合给运算放大器进行第二级放大，再经由电压比较器构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 VS 去启动延迟时间定时器，输出信号 VO 经晶体管 T1 放大驱动继电器去接通负载。 探头的窗口为长方形，当人体从左到右或从右到左走过时 ,红外光谱到达双元的时间距离有差值差值越大感应越灵敏，当人体从正面走向探头或从上到下或从下到上方向走过时。 为了增加感应角度范围 ，本模块采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，但左右两侧仍然比上下两个方向灵敏度强，安装时仍须尽量按以上要求。 BISS0001 的特点： CMOS 工艺，公耗低，数模混合，具有独立的高输入阻抗运算放大器，内部的双 向鉴幅器可有效抑制干扰，内设 延迟时间定时器和封锁时间定时器，采用 16 脚 DIP 封装，对于此芯片的工作电压范围宽（ 3V～ 5V)。 BISS001 管脚图及管脚说明 BISS0001 芯片采用 16 脚 DIP 封装，同时也有贴片式封装的形式和其他的芯 14 片一样我们要正确的区分各个管脚的位置和作用。 BISS0001 管脚图如图 24 所示。 图 24 BISS001管脚图 BISS001 芯片的每一个管脚都有着不同的功能和作用，当我们知道每一个管脚的具体位置之后，接下来我们要做的是对，芯片每一个管教的作用和功能了解和掌握，并会熟练应用在我们要做项目中。 BISS001 芯片管脚说明如表 22 所示。 表 22 BISS0001管脚说明 引脚 名称 I/O 功能说明 1 A I 可重复触发和不 可重复触发选择。 当 A为“ 1”时允许重复触发反之不可重复触。 2 VO O 控制信号输出端。 由 VS的上跳变沿触发，使 Vo输出从低电平跳变到高电平时视为有效触发。 在输出延迟时间 Tx之外和无 VS的上跳变时， Vo保持低电平状态。 3 RR1 输出延迟时间 Tx的调节端 4 RC1 输出延迟时间 Tx的调节端 5 RC2 触发封锁时间 Ti的调节端 6 RR2 触发封锁时间 Ti的调节端 7 VSS 工作电源负端 8 VRF I 参考电压及复位输入端。 通常接 VDD，当接“ 0”时可使定时 器复位 9 VC I 触发禁止端。 当 VcVR时禁止触发；当 VcVR时允许触发 10 IB 运算放大器偏置电流设置端 11 VDD 工作电源正端 12 2OUT O 第二级运算放大器的输出端 13 2IN I 第二级运算放大器的反相输入端 14 1IN+ I 第一级运算放大器的同相输入端 15 1IN I 第一级运算放大器的反相输入端 16 1OUT O 第一级运算放大器的输出端 15 BISS0001 工作原理 BISS0001 是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延 迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。 当热释电红外传感器接收到人体红外辐射后输出检测信号，然后由 14 脚输入 BISS0001 经地内部电路处理，由 2脚输出探测信号（正向脉冲信号）。 输出脉冲信号的宽度由外。