樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)控制許多功能，可提高工業(yè)和商業(yè)環(huán)境中工人的舒適度和安全性。通過(guò)微控制器 (MCU) 技術(shù)的創(chuàng)新，這些功能可以變得更加智能和更具成本效益。要設(shè)計(jì)優(yōu)化的樓宇自動(dòng)化解決方案，重要的是選擇正確的組件來(lái)支持這些應(yīng)用的不同功能。實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用 MCU 可讓您的系統(tǒng)檢測(cè)、感知和控制其環(huán)境中的各種參數(shù)，從而增加設(shè)計(jì)的靈活性。

準(zhǔn)確檢測(cè)運(yùn)動(dòng)：PIR 解決方案

被動(dòng)紅外或熱釋電紅外 (PIR) 傳感器在安全系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用中很受歡迎。您可以選擇多種不同的技術(shù)，將 PIR 解決方案設(shè)計(jì)到運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器系統(tǒng)中，以檢測(cè)從傳感器前面經(jīng)過(guò)的“熱”物體或人。PIR 傳感器在任何環(huán)境中都需要低功耗、小組件、低噪聲和高精度傳感，以便正確“看到”物體或人的紅外輻射。圖 1 顯示了 PIR 傳感器框圖。?

圖 1：使用 MSP430FR2355 的 PIR 傳感器框圖

運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器通常使用模擬帶通濾波器，盡管這些濾波器的設(shè)計(jì)可能更復(fù)雜。離散模擬方法容易受到噪聲（通過(guò)電容器）的影響，并且會(huì)產(chǎn)生對(duì)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)無(wú)益的低頻噪聲。另一方面，諸如 MSP430FR2355 等 MCU 中的智能模擬組合可以提供 PIR 傳感器的整個(gè)信號(hào)鏈，并且可以通過(guò)軟件配置來(lái)調(diào)整其靈敏度和范圍，提供數(shù)字反饋回路，并針對(duì)低-電源性能。圖 2 顯示了基于 MSP430 MCU 的 PIR 傳感器的各種優(yōu)勢(shì)。

圖 2：模擬 PIR 和 MSP430 信號(hào)調(diào)理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

不可能輕松地調(diào)整數(shù)字模擬和數(shù)字 PIR 解決方案以改變范圍、目標(biāo)速度、環(huán)境溫度和照明條件。TI 的測(cè)試結(jié)果表明，采用 MSP430 MCU 設(shè)計(jì)的 PIR 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器無(wú)需模擬和數(shù)字信號(hào)處理即可檢測(cè)到 36 英尺 (11 m) 外的運(yùn)動(dòng)。

具有集成信號(hào)鏈的數(shù)字 PIR 解決方案設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)單，但可能更昂貴。MSP430 MCU 將信號(hào)鏈集成到 MCU 中，通過(guò)使用 MCU 的低功耗模式最大限度地延長(zhǎng)電池壽命，從而為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用提供低噪聲、低功耗 (?6 μA) 和高性能信號(hào)鏈。與類(lèi)似的數(shù)字 PIR 解決方案相比，使用更少的組件可以實(shí)現(xiàn)更小的印刷電路板和更簡(jiǎn)單的布局，并節(jié)省高達(dá) 20% 的物料清單。

使用MSP430FR2355實(shí)施此 PIR 傳感器設(shè)計(jì)，并參閱應(yīng)用報(bào)告“在 MSP430FR2355 上使用集成智能模擬的 PIR 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器”。

在所有環(huán)境中感知：觸摸鍵盤(pán)

在建筑安全面板或住宅電子鎖中，電容式觸摸技術(shù)正變得比傳統(tǒng)機(jī)械鍵盤(pán)按鈕更常用。采用 CapTIvate 技術(shù)的 MSP430 MCU 通常用于這些應(yīng)用中，通過(guò)手指觸摸來(lái)測(cè)量按鈕電容的變化。

電子鎖等觸摸鍵盤(pán)的一個(gè)常見(jiàn)限制，尤其是在室外環(huán)境中，是在存在物理干擾（例如用戶(hù)戴手套或鍵盤(pán)上積聚濕氣）時(shí)進(jìn)行觸摸檢測(cè)。克服這一限制的一種方法是通過(guò)壓電傳感器，該傳感器由晶體材料制成，變形時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓，從而可以檢測(cè)鍵盤(pán)中的壓力。

使用這種壓電解決方案，如圖 3 所示，無(wú)論外面的環(huán)境是下雨還是寒冷，都可以幫助用戶(hù)進(jìn)行日常活動(dòng)。壓電傳感器安裝在鍵盤(pán)后面，可測(cè)量用戶(hù)戴著手套的手指按在鍵盤(pán)上時(shí)施加的力。然后，壓力產(chǎn)生電壓比較器到微控制器，并向 CapTIvate 器件（例如 MSP430FR2676）發(fā)出信號(hào)，以在?短時(shí)間內(nèi)提高靈敏度。

圖 3：使用 MSP430FR2675 的耐液體電容式觸摸鍵盤(pán)

電機(jī)控制：攝像頭電機(jī)模塊

自動(dòng)化安全應(yīng)用，包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和視頻會(huì)議攝像機(jī)，需要自動(dòng)控制傾斜、聚焦和光圈。這些攝像機(jī)使用電子或手動(dòng)電動(dòng)控制模塊來(lái)平移、傾斜和縮放攝像機(jī)鏡頭。電機(jī)模塊通過(guò)外部電壓電源單元運(yùn)行，該單元內(nèi)的 MCU 必須與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通信以生成控制信號(hào)以實(shí)現(xiàn)全面運(yùn)行。

圖 4 所示的電機(jī)控制設(shè)計(jì)使用一個(gè)專(zhuān)用 MSP430FR2155 MCU 和兩個(gè) DRV8428 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。MSP430 MCU 控制電機(jī)內(nèi)的各種功能，包括：

電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度。

旋轉(zhuǎn)方向。

直流電機(jī)的電壓輸出。

使用通用異步接收器/發(fā)射器的步進(jìn)電機(jī)的位置。

系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)功率降低。

圖 4：使用 MSP430 MCU 和 DRV8428 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)模塊框圖

兩個(gè) DRV8428 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器利用精確的微步進(jìn)分度器（1/256 微步）和可調(diào)電流調(diào)節(jié)，作為直流電機(jī)提供聚焦和傾斜控制。用于光圈控制的附加設(shè)備 DRV8837C 直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可保護(hù)系統(tǒng)免受短路、欠壓和過(guò)熱情況的影響。該解決方案還為超平滑和安靜的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)提供了多種模式。

即用型設(shè)計(jì)資源包括電機(jī)模塊 PCB；應(yīng)用報(bào)告《基于MSP430FR2155的IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)電機(jī)模塊設(shè)計(jì)》；以及軟件和項(xiàng)目抵押品。

結(jié)論

使用 MSP430 MCU 進(jìn)行高精度檢測(cè)、傳感和控制，以?xún)?yōu)化樓宇自動(dòng)化性能并提高效率。從今天開(kāi)始，深入研究我們的應(yīng)用報(bào)告并使用我們的 LaunchPad

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開(kāi)發(fā)套件進(jìn)行評(píng)估。

審核編輯：符乾江