图2-7 光信号取样电路
2.6.1 Microwire串行总线性能介绍
Microwire总线是美国国家半导体（NS）公司推出的三线同步串行总线。这种总线由一根数据输出线（SO）、一根数据输入线（SI）和一根时钟线（SK）组成 （但每个器件还要接一根片选线）。原始的Microwire总线上只能连接一片单片机作为主机，总线上的其它设备都是从机。此后，NS公司推出了8位的COP800单片机系列，仍采用原来的Microwire总线，但单片机上的总线接口改成既可由自身发出时钟，也可由外部输入时钟信号，也就是说，连接到总线上的单片机既可以是主机，也可以是从机。为了区别于原有的Microwire总线，称这种新产品为增强型的MicrowirePLUS总线。增强型的MicrowirePLUS总线上允许连接多片单片机和外围器件，因此，总线具有更大的灵活性和可变性，非常适用于分布式、多处理器的单片机测控系统。要改变一个系统，只需改变连接到总线上的单片机及外围器件的数量和型号。Microwire总线系统的典型结构如图2-8所示。
图 2-8 Microwire总线系统典型结构
2.6.2 TLC1549的接口设计
2-9 TLC1549引脚及与AD接口电路
TLC1549采用了Microwire串行接口方式，其接口时序如图2-9所示，在芯片选择（CS）无效情况下，IO CLOCK最初被禁止且DATA OUT处于高阻状态。当串行接口把CS拉至有效时，转换时序开始允许IO CLOCK工作并使DATA OUT脱离高阻状态。串行接口然后把IO CLOCK序列提供给IO CLOCK并从DATA OUT接收前次转换结果。IO CLOCK从主机串行接口接收长度在10和16个时钟之间的输入序列。开始10个IO 时钟提供采样模拟输入的控制时序。
在CS的下降沿，前次转换的MSB出现在DATA OUT端。10位数据通过DATA OUT 被发送到主机串行接口。为了开始转换，最少需要10个时钟脉冲。如果IO CLOCK 传送大于10个时钟长度，那么在的10个时钟的下降沿，内部逻辑把DATA OUT拉至低电平以确保其余位的值为零。在正常进行的转换周期内，规定时间内CS端高电平至低电平的跳变可终止该周期，器件返回初始状态（输出数据寄存器的内容保持为前次转换结果）。由于可能破坏输出数据，所以在接近转换完成时要小心防止CS被拉至
低电平。时序图如图2-10。
图2-10 TLC1549方式1时序图
2.6.3 TCL1549的数据采集程序设计
*--- AetAD()TLC1549数据采集--* sbit ADCLK=P1^0; sbit ADOUT=P1^1; sbit ADCS=P1^2; *---* Void AetAD() {
uchar i=1,w,PickCount; uint vol;
for(w=1;w<=PickCount;w++) {
ADCLK=ADOUT=0; vol=0;
ADCS=0;开启控制电路，使能DATA OUT和IO CLOCK for(i=1;i<=10;i++)采集10位串行数据 {
给一个脉冲 ADCLK=1; vol<<=1;
if(ADOUT)vol|=0x01; ADCLK=0; } ADCS=1;
delay(21);两次转换间隔大于21us P0=0xff;P0口置初始输入状态 }
}
2.7 人体信号采集电路
人体信号采集由人体红外检测探头和比较电路组成。 2.7.1 人体红外探头
热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号。热释电传感器具有成本低、不需要用红外线或电磁波等发射源、灵敏度高、可流动安装等特点。实际使用时,在热释电传感器前需安装菲涅尔透镜,这样可大大提高接收灵敏度,增加检测距离及范围。实验证明,热释电红外传感器若不加菲涅尔透镜,则其检测距离仅为2 m 左右;而配上菲涅尔透镜后,其检测距离可增加到10 m 以上 2.7.1.1 热释红外传感器
热释电人体红外线传感器是上世纪80年代末期出现的一种新型传感器件，现在已得到越来越广泛的应用，从原理上分析，它主要有主动式和被动式两类。
热释电红外传感器和热电偶都是基与热电效应原理的热电型红外传感器。热释电红外传感器（以下简称：传感器）由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。图2-11为它们的顶视图，其中较大的矩形部分为滤光窗，图2-12为底视图，图2-13为侧视图， P1、P2为两个敏感单元，面积约231mm2，间距1mm。
（1）敏感单元
当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，由于P1、P2自身产生极化，在电容的两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，而这两个电容的极性是相反串联的，所以，正、负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。
当人体静止在传感器的检测区域内时，照射到P1、P2上的红外线光能能量相等，且达到平衡，极性相反、能量相等的光电流在回路中相互抵消。传感器仍然没有信号输出。同理，在灯光或阳光下，因阳光移动的速度非常缓慢，P1、P2上的红外线光能能量仍然可以看作是相等的，且在回路中相互抵消；再加上传感器的响 应频率很低（一般为0.1~10Hz），即传感器对红外光的波长的敏感范围很窄（一般为5~15um），因此，传感器对它们不敏感。
从原理上讲，任何发热体都会产生红外线，热释电人体红外线传感器对红外线的敏感程度主要表现在传感器敏感单元的温度所发生的变化，而温度的变化导致电信号的产
生。环境与自身的温度变化由其内部结构决定了它不向外输出信号；而传感器的低频响应（一般为0.1~10Hz）和对特定波长红外线（一般为 5~15um）的响应决定了传感器只对外界的红外线的辐射而引起传感器的温度的变化而敏感，而这种变化对人体而言就是移动。所以，传感器对人体的移动或运动敏感，对静止或移动很缓慢的人体不敏感；它可以抗可见光和大部分红外线的干扰。
（2）滤光窗
制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2～20μm。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，通常在传感器上加装了一块干涉滤光窗。滤光窗是由一块薄玻璃片镀上多层滤光层薄膜而成的，滤光窗能有效地滤除7.0~14um波长以外的红外线。例如，SCA02-1对 7.5~14um波长的红外线的穿透量为70%，在6.5um处时下降为65%，而在5.0um处时陡降为0.1%；P2288的响应波长为 6~14um，中心波长为10um。
物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足λm*T=2989（um.k）（其中λm为最大波长，T为绝对温度）。人体的正常体温为 36~37.5℃，即309~310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为λm=2989（309~310.5）=9.67~9.64um，中心波长为9.65um。因此，人体辐射的最强的红外线的波长正好落在滤光窗的响应波长（7~14um）的中心。所以，滤光窗能有效地让人体辐射的红外线通过，而最大限度地阻止阳 光、灯光等可见光中的红外线的通过，以免引起干扰。 2.7.1.2 菲涅尔透镜
菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。
当人进入感应范围，人体释放的红外光透过镜片被聚集在远距离A区或中距离B区或近距离C区的某个段的同心环上，同心环与红外线探头有一个适当的焦距，红外光正好被探头接收，探头将光信号变成电信号送入电子电路驱动负载工作。整个接收人体红外光的方式也被称为被动式红外活动目标探测器。
镜片主要有三种颜色，一、聚乙烯材料原色，略透明，透光率好，不易变形。二、白色主要用于适配外壳颜色。三、黑色用于防强光干扰。镜片还可以结合产品外观注色，使产品整体更美观。
每一种镜片有一型号（以年号+系列号命名），镜片主要参数：
一、外观描述——外观形状（长、方、圆）、尺寸（直径）。以毫米为单位。 二、探测范围——指镜片能探测的有效距离（米）和角度。
三、焦距——指镜片与探头窗口的距离，精确度以毫米的小数点为单位。长形和方形镜片要呈弧形以焦距为单位对准探头窗口。
镜片与探头的配合应用——我们常用的是双源式探头，揭开滤光玻璃片，其内部有两点对7—14um的红外波长特别敏感的TO—5材料连接着场效管。
静态情况下空间存在红外光线，由于双源式探头采用互补技术，不会产生电信号输出。动态情况下，人体经过探头先后被A源或被B源感应，Sa
平衡作用而很敏感地产生信号输出，见图2-14。当人对着探头呈垂直状态运动，Sa=Sb不产生差值，双源很难产生信号输出。因此，探测器安装的位置与人行走方向呈平行为宜。
由于热释电传感器输出的信号变化缓慢、幅值小(小于1 mV) ,不能直接作为照明系统的控制信号,因此传感器的输出信号必须经过一个专门的信号处理电路,使得传感器输出信号的不规则波形转变成适合于单片机处理的数字信号。根据以上要求,人体热释电检测电路组成框图如图2-15所示。
2-15 热释电检测电路组成框图
2.7.2 信号处理电路
本设计采用BIS0001 来完成对热释电传感器输出信号的处理。BIS0001 是一款具有较高性能的热释电传感器信号处理集成电路,它主要由运算放大器、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。由BIS0001 构成的信号处理电路如图4所示。
图2-16 中,热释电传感器S 极输出信号送入BIS0001的14 脚,经内部第一级运算放大器放大后,由C3 耦合从12 脚输入至内部第二级运算放大器放大,再经电压比较器构成的鉴幅器处理后,检出有效触发信号去启动延迟时间定时器,最后从12 脚输出信号(Vo ) 送入单片机进行照明控制。实验所得,当传感器检测室内有人时,Vo 4 V ;无人时Vo 0. 4 V。
BIS0001 的1 脚接高电平,使芯片处于可重复触发工作方式。输出Vo (高电平) 的