樓宇自動化系統(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)計優(yōu)化的樓宇自動化解決方案，重要的是選擇正確的組件來支持這些應(yīng)用的不同功能。實現(xiàn)專用 MCU 可讓您的系統(tǒng)檢測、感知和控制其環(huán)境中的各種參數(shù)，從而增加設(shè)計的靈活性。

準(zhǔn)確檢測運動：PIR 解決方案

被動紅外或熱釋電紅外 (PIR) 傳感器在安全系統(tǒng)和運動檢測應(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)計到運動檢測器系統(tǒng)中，以檢測從傳感器前面經(jīng)過的“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

運動檢測器通常使用模擬帶通濾波器，盡管這些濾波器的設(shè)計可能更復(fù)雜。離散模擬方法容易受到噪聲（通過電容器）的影響，并且會產(chǎn)生對運動檢測無益的低頻噪聲。另一方面，諸如 MSP430FR2355 等 MCU 中的智能模擬組合可以提供 PIR 傳感器的整個信號鏈，并且可以通過軟件配置來調(diào)整其靈敏度和范圍，提供數(shù)字反饋回路，并針對低-電源性能。圖 2 顯示了基于 MSP430 MCU 的 PIR 傳感器的各種優(yōu)勢。

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

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 的測試結(jié)果表明，采用 MSP430 MCU 設(shè)計的 PIR 運動檢測器無需模擬和數(shù)字信號處理即可檢測到 36 英尺 (11 m) 外的運動。

具有集成信號鏈的數(shù)字 PIR 解決方案設(shè)計更簡單，但可能更昂貴。MSP430 MCU 將信號鏈集成到 MCU 中，通過使用 MCU 的低功耗模式最大限度地延長電池壽命，從而為運動檢測應(yīng)用提供低噪聲、低功耗 (?6 μA) 和高性能信號鏈。與類似的數(shù)字 PIR 解決方案相比，使用更少的組件可以實現(xiàn)更小的印刷電路板和更簡單的布局，并節(jié)省高達(dá) 20% 的物料清單。

使用MSP430FR2355實施此 PIR 傳感器設(shè)計，并參閱應(yīng)用報告“在 MSP430FR2355 上使用集成智能模擬的 PIR 運動檢測器”。

在所有環(huán)境中感知：觸摸鍵盤

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)機械鍵盤按鈕更常用。采用 CapTIvate 技術(shù)的 MSP430 MCU 通常用于這些應(yīng)用中，通過手指觸摸來測量按鈕電容的變化。

電子鎖等觸摸鍵盤的一個常見限制，尤其是在室外環(huán)境中，是在存在物理干擾（例如用戶戴手套或鍵盤上積聚濕氣）時進行觸摸檢測。克服這一限制的一種方法是通過壓電傳感器，該傳感器由晶體材料制成，變形時會產(chǎn)生電壓，從而可以檢測鍵盤中的壓力。

使用這種壓電解決方案，如圖 3 所示，無論外面的環(huán)境是下雨還是寒冷，都可以幫助用戶進行日常活動。壓電傳感器安裝在鍵盤后面，可測量用戶戴著手套的手指按在鍵盤上時施加的力。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，以在?短時間內(nèi)提高靈敏度。

圖 3：使用 MSP430FR2675 的耐液體電容式觸摸鍵盤

電機控制：攝像頭電機模塊

自動化安全應(yīng)用，包括互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和視頻會議攝像機，需要自動控制傾斜、聚焦和光圈。這些攝像機使用電子或手動電動控制模塊來平移、傾斜和縮放攝像機鏡頭。電機模塊通過外部電壓電源單元運行，該單元內(nèi)的 MCU 必須與電機驅(qū)動器通信以生成控制信號以實現(xiàn)全面運行。

圖 4 所示的電機控制設(shè)計使用一個專用 MSP430FR2155 MCU 和兩個 DRV8428 步進電機驅(qū)動器。MSP430 MCU 控制電機內(nèi)的各種功能，包括：

電機旋轉(zhuǎn)的速度。

旋轉(zhuǎn)方向。

直流電機的電壓輸出。

使用通用異步接收器/發(fā)射器的步進電機的位置。

系統(tǒng)不運行時功率降低。

圖 4：使用 MSP430 MCU 和 DRV8428 電機驅(qū)動器的電機模塊框圖

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

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

結(jié)論

使用 MSP430 MCU 進行高精度檢測、傳感和控制，以優(yōu)化樓宇自動化性能并提高效率。從今天開始，深入研究我們的應(yīng)用報告并使用我們的 LaunchPad

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開發(fā)套件進行評估。

審核編輯：符乾江