一、前言

1.1 开发背景

热释电人体红外传感器广泛应用于智能家居、安防监控、自动控制等领域，能够通过检测人体的热辐射变化来判断是否有人存在。该传感器通过热释电效应将人体热辐射转化为电信号，进而通过数字信号输出，实现对环境中人体活动的感知。与其他传感器相比，热释电人体红外传感器具有响应速度快、灵敏度高、成本低等优势，特别适用于需要检测人体存在或运动的场景。

CC2530是一款基于8051内核的低功耗无线单片机，具有丰富的GPIO接口和高效的处理能力，适合与各种传感器进行连接。通过将热释电人体红外传感器与CC2530结合，能够实现对环境中是否有人的实时监测。通过将传感器的OUT脚与CC2530的P0.7引脚连接，系统可以通过数字信号高低电平的变化，判断是否有热源进入传感器的探测范围。

在本项目中，CC2530通过读取热释电人体红外传感器的OUT脚信号，实时检测人体的存在与否，并将结果通过串口0发送至串口调试助手，便于实时显示和调试。这种设计简洁且高效，为实现智能化监控与控制提供了基础平台，适用于各种需要检测人员存在的场景。

这是当前实验使用的CC2530板子的实物图：

1.2 热释电人体红外传感器

热释电人体红外传感器是一种利用热释电效应工作的传感器，能够感知到人体等物体所发出的红外辐射。人类和动物的体温大约为37℃，而环境的温度通常较低，这导致人体会以红外辐射的形式发出热量。热释电传感器通过检测这些热辐射的变化来判断是否有热源进入其探测范围，进而实现对人体存在与否的感知。

热释电人体红外传感器的核心组件是热释电材料，这种材料对温度变化极为敏感。当人体或其他热源通过传感器的探测区域时，热释电材料会感受到温度的变化并产生电荷。传感器内的电路会将这些电荷转换为电信号，从而检测到红外辐射的变化。这种变化通常表现为传感器输出的电压或电流信号的波动，进而被处理和分析。

大多数热释电传感器使用了一个由多个热释电元件构成的阵列，以确保覆盖较大的探测范围。当人体进入传感器的视野时，会在这些元件上产生温度差异，这些差异被转化为电信号，输出至外部电路。通常，这些传感器提供的是数字输出或模拟输出。数字输出表示人体的存在与否（通常是高低电平状态），而模拟输出则提供连续变化的信号，可以用来检测人体活动的强度或距离。

热释电人体红外传感器在工作时通常会有一个“静态”信号，即在没有运动或热源变化的情况下输出一个稳定的电平。一旦有运动或热源进入传感器的探测范围，信号会发生变化，从而触发外部设备的响应。由于其高灵敏度和快速响应特性，热释电红外传感器常用于安防、自动照明、智能家居等系统中，能够实现自动化的环境控制和监测。

这些传感器通常非常节能，适合长时间运行，且安装和使用都较为简便。它们不需要直接接触被监测物体，只需通过探测热辐射即可，因此具有较高的灵敏度和较长的探测距离。尽管如此，热释电人体红外传感器的工作性能可能会受到环境温度、湿度以及外部光源等因素的影响，因此，在设计和应用中需要对这些因素进行适当的补偿和优化。

1.3 项目硬件模块组成

(1) CC2530主控芯片 作为系统的核心控制单元，负责读取热释电人体红外传感器的数字信号，并通过串口将检测结果传输到PC端。

(2) 热释电人体红外传感器 用于检测环境中的人体活动，当人体进入传感器的探测范围时，传感器输出高电平信号，表示有人的存在。

(3) P0.7 GPIO接口 CC2530的P0.7引脚作为输入端口，连接热释电人体红外传感器的OUT引脚，用于接收传感器输出的高低电平信号。

(4) 电源模块 提供稳定的电源，确保CC2530和热释电人体红外传感器正常工作。CC2530通常使用3.3V电压，而传感器一般使用5V电压。

(5) 串口通信模块 利用CC2530的UART0接口将检测到的信号结果通过串口发送到PC端，用于实时显示和数据监测。

(6) 串口调试助手 运行在PC端的调试工具，接收并显示从CC2530传输的串口数据，方便开发人员调试和验证系统的工作状态。

1.4 项目实现的功能

二、CC2530基础知识科普

2.1 CC2530 与 ZigBee 的含义

CC2530是什么

CC2530是一款由德州仪器（Texas Instruments，TI）推出的无线微控制器芯片，专为低功耗和无线通信应用设计。它基于8051内核，具有丰富的片上资源，包括128 KB的闪存、8 KB的RAM、多个UART和SPI接口、ADC模块等。此外，CC2530支持IEEE 802.15.4标准，这是ZigBee协议栈的基础。CC2530的低功耗特性和高集成度使其特别适用于智能家居、物联网（IoT）设备和工业自动化等应用场景。

ZigBee是什么

ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议，专为低功耗、低数据速率和短距离应用场景设计。它的主要特点是功耗低、组网灵活、支持大规模网络节点（如星型、网状和树形拓扑），并且具有较强的抗干扰能力。ZigBee常用于智能家居（如智能灯控、温湿度传感器）、工业物联网、医疗设备和农业监控等领域。与Wi-Fi和蓝牙相比，ZigBee适合需要低功耗、低数据速率和高网络节点容量的应用。

CC2530与ZigBee的联系

CC2530是支持ZigBee协议的硬件平台之一。CC2530的硬件架构和无线射频模块完全符合IEEE 802.15.4标准，而ZigBee协议栈则是运行在该标准之上的通信协议。通过在CC2530芯片上加载ZigBee协议栈（如TI提供的Z-Stack），用户可以构建完整的ZigBee无线通信系统。

CC2530作为ZigBee设备的实现平台，可以配置为不同类型的ZigBee节点，包括协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device）。协调器负责整个ZigBee网络的建立和管理，路由器用于中继信号扩展网络范围，终端设备通常是低功耗的传感器或执行器。

CC2530是支持ZigBee协议的硬件芯片，而ZigBee是运行在像CC2530这样的硬件平台上的通信协议。CC2530为ZigBee提供硬件支持，ZigBee则为CC2530提供实现复杂网络功能的能力。这种软硬结合使得CC2530成为ZigBee应用中的主流选择之一。

2.2 CC2530的开发环境

CC2530官方推荐的开发环境是 IAR Embedded Workbench（IAR EW8051）。

CC2530的开发环境：IAR Embedded Workbench

IAR Embedded Workbench（简称IAR）是开发CC2530的主要集成开发环境（IDE）。它是一款专业的嵌入式软件开发工具，提供了编辑、编译、调试和优化等功能，广泛支持各种嵌入式微控制器平台，包括基于8051内核的CC2530。IAR针对低功耗和无线设备开发进行了深度优化，特别适合CC2530这类资源有限的嵌入式芯片。

IAR支持德州仪器的ZigBee协议栈（如Z-Stack），并提供了配套的调试工具和编译器，使开发者能够轻松集成ZigBee协议、编写应用代码和调试固件。此外，IAR具有良好的代码优化能力，能有效减少CC2530有限内存的占用，提高程序运行效率。

为什么使用IAR开发CC2530

使用IAR开发CC2530主要是由于以下原因：

1. 官方支持 德州仪器推荐使用IAR开发CC2530，因为其ZigBee协议栈（如Z-Stack）是专门为IAR优化的，许多示例代码和参考项目直接在IAR环境中运行，减少了开发者的移植工作。

2. 代码优化能力强 IAR的编译器提供了高效的代码优化功能，包括针对代码大小和运行速度的优化选项。对于资源受限的CC2530（如闪存128 KB和RAM 8 KB），IAR可以显著减小二进制文件大小，让更多复杂功能得以实现。

3. 调试工具完善 IAR集成了强大的调试工具，支持CC2530的片上调试功能（On-Chip Debugging）。通过与TI的调试硬件（如CC Debugger）配合，开发者可以实时查看和控制程序运行状态，进行断点设置、变量监控和性能分析。

4. 多功能集成 IAR提供了丰富的功能模块，如静态分析、运行时调试和内存分析工具。这些功能特别适合复杂协议栈（如ZigBee）的开发，帮助开发者迅速定位和解决问题。

IAR与Keil的区别

Keil也是一款非常流行的嵌入式开发工具，但在开发CC2530时，IAR相比Keil具有以下显著区别：

1. 官方适配支持 TI官方的ZigBee协议栈和示例项目主要为IAR设计，Keil并没有直接支持这些协议栈。因此，使用Keil开发CC2530需要进行额外的移植工作，而IAR则可以开箱即用。

2. 编译器优化效果 IAR的编译器在优化代码大小方面普遍优于Keil，这对于资源有限的CC2530尤为重要。在存储和性能受限的情况下，IAR可以更高效地利用芯片资源。

3. 协议栈复杂度支持 ZigBee协议栈本身较为复杂，对编译器和开发环境的要求较高。IAR对复杂嵌入式协议的支持更为成熟，而Keil的侧重点更多在通用8051开发。

4. 工具链兼容性 IAR与CC2530配套的调试工具（如CC Debugger）无缝集成，调试体验更流畅。Keil在支持TI调试硬件方面不够完善，可能需要第三方工具或插件进行适配。

IAR是CC2530开发的首选环境，其强大的优化能力、完善的调试功能和与ZigBee协议的高兼容性，使得开发者能够更加高效地完成项目。而Keil尽管也支持8051平台，但在CC2530开发中的表现和适配性稍逊一筹。

2.3 IAR新建工程的步骤

三、代码设计

代码的含义看中文注释,这里不再单独写文字介绍代码含义。

3.1 main.c

/****************************************************************************
* 文 件 名: main.c
* 描    述: 人进入其感应范围模块输出高电平,点亮LED1，人离开感应范围LED1熄灭，
*           P0.6口为HC-SR501传感器的输入端  
****************************************************************************/
#include <ioCC2530.h>
​
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned int  uint;
​
#define LED1     P1_0        //定义P1.0口为LED1控制端
#define DATA_PIN P0_6        //定义P0.6口为传感器的输入端
​
/****************************************************************************
* 名    称: DelayMS()
* 功    能: 以毫秒为单位延时 16M时约为535,系统时钟不修改默认为16M
* 入口参数: msec 延时参数，值越大，延时越久
* 出口参数: 无
****************************************************************************/
void DelayMS(uint msec)
{ 
    uint i,j;
    
    for (i=0; i<msec; i++)
        for (j=0; j<535; j++);
}
​
/****************************************************************************
* 名    称: InitGpio()
* 功    能: 设置LED灯和P0.4相应的IO口
* 入口参数: 无
* 出口参数: 无
****************************************************************************/
void InitLed(void)
{
    P1DIR |= 0x01;           //P1.0定义为输出口
    P0SEL = 0x00;
    P0DIR &= ~0x40;          //P0.6定义为输入口    
    P2INP |= 0x20;
}
​
void main(void)
{      
    InitLed();               //设置LED灯和P0.6相应的IO口
    
    while(1)                 //无限循环
    {
        if(DATA_PIN == 1)
        {
            DelayMS(10);
            if(DATA_PIN == 1)
            {      
                LED1 = 0;    //有人时LED1亮
            }
        }       
        else
            LED1=1;          //无人时LED1熄灭
    }    
}
​

四、总结

通过本项目的实现，成功结合了热释电人体红外传感器与CC2530主控芯片，完成了一个简单而高效的环境监测系统。系统能够准确检测到人体是否进入传感器的探测范围，并实时通过串口将检测结果输出到PC端。该项目展示了传感器与单片机之间的协作，通过数字信号的高低电平变化实现对人体活动的灵敏感知，满足了智能家居、安防监控等应用场景的基本需求。

项目中，CC2530的低功耗特性使得该系统适用于长期持续监测，确保了系统的高效性和稳定性。结合串口调试助手的使用，开发人员能够轻松验证和调试系统的工作状态，提升了开发过程中的效率和准确性。系统的设计也具有较好的可扩展性，未来可根据需求进一步添加其他传感器或功能模块，满足更复杂的应用需求。

本项目为低成本、高效能的智能环境监测提供了一个完整的解决方案，既简便易用，又具备良好的拓展性和稳定性，能够在不同的场合中提供精准可靠的实时监控。