在科技領域，運動傳感設備變得越來越流行。這就是被動紅外（PIR）運動傳感發揮作用的地方。PIR 傳感器是一種被動吸收視野中的紅外 （IR） 輻射的傳感器。當環境中的紅外量發生變化時，傳感器的輸出會發生變化。這表現為大直流共模電壓上的小交流信號。通過監測差分電壓，從而抵消直流偏移，可以檢測環境的變化，例如人員進入或退出。

ATtiny1627 系列微控制器包含一個帶可編程增益放大器 （PGA） 的差分模數轉換器 （ADC），可為該傳感器提供靈敏的模擬接口。ATtiny1627系列中的ADC可以通過過采樣達到17位的最大分辨率，但通常以12位分辨率使用。

模擬傳感器調節和接口

標準單端ADC無法可靠地直接測量PIR傳感器。交流信號（如果存在）非常小，而直流共模電壓非常大。PIR 傳感器輸出可以被視為差分信號，而不是相對于接地測量的信號。

在信號進入ATtiny1627進行差分放大和測量之前，使用兩個RC低通濾波器（在不同滾降頻率下）來創建差分信號的“正”和“負”分量。

正側RC濾波器由一個470kΩ歐姆電阻和一個100nF電容構成，截止頻率為3.38Hz。該濾波器允許來自 PIR 傳感器的交流信號和直流偏置通過，同時阻擋高頻噪聲。

負側RC濾波器由一個470kΩ電阻和一個2.2μF電容構成，截止頻率為0.154Hz。該濾波器設計用于通過直流偏置，同時抑制來自 PIR 傳感器的交流信號。

兩個低通濾波器產生一個有效的帶通濾波器——頻率低于兩個濾波器的截止頻率出現在兩個輸入端（減去濾波器的任何損耗）。由于ADC是差分的，因此減去這些信號。高于兩個截止頻率的信號會被RC濾波器嚴重衰減，從而將其影響降至最低。最后，被一個濾波器衰減并由另一個濾波器通過的信號將成為最強的輸入信號。下圖顯示了MPLAB? Mindi?模擬模擬器中濾波器響應的模擬。

軟件操作

啟動時，ATtiny1627 初始化正在使用的外設：

帶PGA的差分ADC

周期性中斷定時器 （PIT）

事件系統

通用同步和異步接收器和發射器 （USART）（用于串行通信，如果啟用）

然后微控制器進入預熱階段，初始化設備上的 2 個數字濾波器——短期平均濾波器和長期平均濾波器。這些濾波器用于檢測隨時間推移的運動。預熱期間，LED 以 1Hz 閃爍。

初始化外設和數字濾波器后，微控制器進入睡眠狀態。在睡眠狀態下，微控制器的功耗非常低，從而延長了電池壽命（有關各種設置的功耗的更多信息，請參閱應用筆記）。ADC定期觸發，而不會通過事件系統中連接的PIT信號喚醒微控制器。

執行轉換后，ADC通過觸發中斷來喚醒微控制器。微控制器使用ADC的值更新數字濾波器。為了確定是否發生了運動，微控制器比較長期和短期濾波器之間的差異，以查看它是否超過了閾值。如果超過閾值，則檢測運動，并將 LED I/O 線連接到來自 PIT 的 4 Hz 信號。

ATtiny1627 系列 AVR? MCU 配備快速差分 ADC 和基于硬件的內核獨立外設，可在實時控制和傳感器節點應用中實現低功耗操作。要開始使用該系列進行開發，可以使用ATtiny1627好奇號納米評估套件（DM080104）。這款緊湊型評估套件非常適合快速原型設計傳感器節點、實時控制或其他應用。

該板可與MPLAB? X、Microchip Studio和IAR嵌入式工作臺集成開發環境（IDE）無縫集成，以最適合您的工作方式。將其連接到面包板或將其與用于點擊板?的好奇號納米底座 （AC164162） 結合使用，以添加 mikroBUS? 插座，以輕松地將傳感器、執行器或通信接口集成到您的設計中。這只是 ATtiny1627 AVR MCU 系列產品靈活性的一個例子。

結論

本應用展示了在ATtiny1627系列MCU中使用差分ADC的優勢之一。

審核編輯：郭婷