基于PIR的移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

4．開發(fā)軟件

　　現(xiàn)在，我們已經(jīng)定義了模擬接口，下一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)控制該系統(tǒng)的軟件。

　　再次強(qiáng)調(diào)，兩個(gè)主要的目標(biāo)是低成本和低功耗。為滿足這兩個(gè)目標(biāo)，我們?cè)谶x擇硬件時(shí)無疑用了很多心思。這種硬件不僅因模擬/數(shù)字混合集成而使成本更低，而且因?yàn)榧尚推骷子谶M(jìn)行電源管理，功耗也更低。當(dāng)然，為切實(shí)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，開發(fā)高效的軟件也是非常關(guān)鍵的。圖3顯示了該系統(tǒng)的軟件總體流程。

　　該軟件的關(guān)鍵是使整個(gè)系統(tǒng)由中斷驅(qū)動(dòng)。這意味著除非有事要做CPU不執(zhí)行任何指令。在這種情況下，CPU處于低功耗待機(jī)模式并等待兩個(gè)事件之一：定時(shí)器中斷(表明將開始一次新的AD轉(zhuǎn)換)或AD轉(zhuǎn)換器中斷(表明已得到轉(zhuǎn)換結(jié)果)。

　　一旦得到了轉(zhuǎn)換結(jié)果，則把它與上次采樣相比較。把差值的絕對(duì)值與用戶定義的設(shè)定點(diǎn)比較，如果超過則表明存在移動(dòng)。總的來說，這個(gè)簡(jiǎn)單的流程可通過內(nèi)部定時(shí)器非常靈活地定義采樣速率，而且在處理轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)不使用標(biāo)志輪詢或軟件延遲。

5．確定功率需求

　　在該系統(tǒng)的工作壽命內(nèi)，MSP430F2003 MCU大部分時(shí)間運(yùn)行在低于1μA的低功耗模式，只需單一的CR2032 3V紐扣電池就可實(shí)現(xiàn)長期供電。該系統(tǒng)使用內(nèi)置的內(nèi)部低頻振蕩器作為定時(shí)器的時(shí)鐘，每340ms開始一次新的轉(zhuǎn)換。大約每秒3次采樣的采樣速率聽起來似乎很慢，但由于在人類交感應(yīng)用中傳感器輸出信號(hào)的變化速度非常慢，這樣的低采樣速率已足以實(shí)現(xiàn)可靠的移動(dòng)檢測(cè)。使用可快速啟動(dòng)的高頻內(nèi)部時(shí)鐘源(頻率設(shè)定為1MHz)來驅(qū)動(dòng)該AD轉(zhuǎn)換器可使每次采樣的轉(zhuǎn)換時(shí)間為1.024 ms。從低功耗角度來看，保持轉(zhuǎn)換時(shí)間盡可能短是重要的，因?yàn)閮?nèi)部參考電壓和AD轉(zhuǎn)換器的耗流量占總耗流量的70%以上。

　　為對(duì)該系統(tǒng)的耗流情況有更清晰的印象，下表詳細(xì)列出了該系統(tǒng)各部分的工作電流和平均電流。

　　系統(tǒng)總電流將取決于系統(tǒng)的最終方案。從該表可以看到，工作狀態(tài)的耗流量主要取決于參考電壓和AD轉(zhuǎn)換的電流，而平均耗流量主要取決于傳感器電流。因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/PIR">PIR325傳感器的接通調(diào)整時(shí)間(幾秒或更長)較長，不能采用對(duì)傳感器采用周期式通電(Power cycling)的方式。盡管該傳感器必須保持連續(xù)接通，但電流消耗仍然很低。采用這里給出的硬件設(shè)計(jì)和軟件流程，可以實(shí)現(xiàn)總平均電流低于10μA的通用移動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的3V CR2032電池，工作時(shí)間可超過兩年。

本文小結(jié)

　　到此，我們已經(jīng)介紹了使用標(biāo)準(zhǔn)PIR傳感器設(shè)計(jì)的一個(gè)簡(jiǎn)單的移動(dòng)檢測(cè)器。硬件是簡(jiǎn)明的，而軟件是一個(gè)簡(jiǎn)單的中斷驅(qū)動(dòng)型程序。向這個(gè)設(shè)計(jì)中增加一個(gè)菲涅耳光學(xué)鏡片來提高傳感器的方向性，增加一個(gè)簡(jiǎn)單的繼電器來驅(qū)動(dòng)泛光燈或到宿主處理器的通訊通道(對(duì)保安系統(tǒng))，則可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的末端應(yīng)用系統(tǒng)。移動(dòng)檢測(cè)不過是正確選擇MCU和傳感器的說法看來并不準(zhǔn)確。