使用 MSP430™︎ MCU 简化楼宇自动化设计

楼宇自动化系统控制许多功能，可提高工业和商业环境中工人的舒适度和安全性。通过微控制器 (MCU) 技术的创新，这些功能可以变得更加智能和更具成本效益。要设计优化的楼宇自动化解决方案，重要的是选择正确的组件来支持这些应用的不同功能。实现专用 MCU 可让您的系统检测、感知和控制其环境中的各种参数，从而增加设计的灵活性。

准确检测运动：PIR 解决方案

被动红外或热释电红外 (PIR) 传感器在安全系统和运动检测应用中很受欢迎。您可以选择多种不同的技术，将 PIR 解决方案设计到运动检测器系统中，以检测从传感器前面经过的“热”物体或人。PIR 传感器在任何环境中都需要低功耗、小组件、低噪声和高精度传感，以便正确“看到”物体或人的红外辐射。图 1 显示了 PIR 传感器框图。 

图 1：使用 MSP430FR2355 的 PIR 传感器框图

运动检测器通常使用模拟带通滤波器，尽管这些滤波器的设计可能更复杂。离散模拟方法容易受到噪声（通过电容器）的影响，并且会产生对运动检测无益的低频噪声。另一方面，诸如 MSP430FR2355 等 MCU 中的智能模拟组合可以提供 PIR 传感器的整个信号链，并且可以通过软件配置来调整其灵敏度和范围，提供数字反馈回路，并针对低-电源性能。图 2 显示了基于 MSP430 MCU 的 PIR 传感器的各种优势。

图 2：模拟 PIR 和 MSP430 信号调理技术的优势

不可能轻松地调整数字模拟和数字 PIR 解决方案以改变范围、目标速度、环境温度和照明条件。TI 的测试结果表明，采用 MSP430 MCU 设计的 PIR 运动检测器无需模拟和数字信号处理即可检测到 36 英尺 (11 m) 外的运动。

具有集成信号链的数字 PIR 解决方案设计更简单，但可能更昂贵。MSP430 MCU 将信号链集成到 MCU 中，通过使用 MCU 的低功耗模式最大限度地延长电池寿命，从而为运动检测应用提供低噪声、低功耗 (≅6 µA) 和高性能信号链。与类似的数字 PIR 解决方案相比，使用更少的组件可以实现更小的印刷电路板和更简单的布局，并节省高达 20% 的物料清单。

使用MSP430FR2355实施此 PIR 传感器设计，并参阅应用报告“在 MSP430FR2355 上使用集成智能模拟的 PIR 运动检测器”。

在所有环境中感知：触摸键盘

在建筑安全面板或住宅电子锁中，电容式触摸技术正变得比传统机械键盘按钮更常用。采用 CapTIvate 技术的 MSP430 MCU 通常用于这些应用中，通过手指触摸来测量按钮电容的变化。

电子锁等触摸键盘的一个常见限制，尤其是在室外环境中，是在存在物理干扰（例如用户戴手套或键盘上积聚湿气）时进行触摸检测。克服这一限制的一种方法是通过压电传感器，该传感器由晶体材料制成，变形时会产生电压，从而可以检测键盘中的压力。

使用这种压电解决方案，如图 3 所示，无论外面的环境是下雨还是寒冷，都可以帮助用户进行日常活动。压电传感器安装在键盘后面，可测量用户戴着手套的手指按在键盘上时施加的力。然后，压力产生电压比较器到微控制器，并向 CapTIvate 器件（例如 MSP430FR2676）发出信号，以在 短时间内提高灵敏度。

图 3：使用 MSP430FR2675 的耐液体电容式触摸键盘

电机控制：摄像头电机模块

自动化安全应用，包括互联网协议和视频会议摄像机，需要自动控制倾斜、聚焦和光圈。这些摄像机使用电子或手动电动控制模块来平移、倾斜和缩放摄像机镜头。电机模块通过外部电压电源单元运行，该单元内的 MCU 必须与电机驱动器通信以生成控制信号以实现全面运行。

图 4 所示的电机控制设计使用一个专用 MSP430FR2155 MCU 和两个 DRV8428 步进电机驱动器。MSP430 MCU 控制电机内的各种功能，包括：

电机旋转的速度。

旋转方向。

直流电机的电压输出。

使用通用异步接收器/发射器的步进电机的位置。

系统不运行时功率降低。

图 4：使用 MSP430 MCU 和 DRV8428 电机驱动器的电机模块框图

两个 DRV8428 驱动步进电机驱动器利用精确的微步进分度器（1/256 微步）和可调电流调节，作为直流电机提供聚焦和倾斜控制。用于光圈控制的附加设备 DRV8837C 直流有刷电机驱动器可保护系统免受短路、欠压和过热情况的影响。该解决方案还为超平滑和安静的运动曲线提供了多种模式。

即用型设计资源包括电机模块 PCB；应用报告《基于MSP430FR2155的IP网络摄像机电机模块设计》；以及软件和项目抵押品。

结论

使用 MSP430 MCU 进行高精度检测、传感和控制，以优化楼宇自动化性能并提高效率。从今天开始，深入研究我们的应用报告并使用我们的 LaunchPad

 

开发套件进行评估。

审核编辑：符乾江