采用ATtiny1627 MCU系列的PIR运动感应

在科技领域，运动传感设备变得越来越流行。这就是被动红外（PIR）运动传感发挥作用的地方。PIR 传感器是一种被动吸收视野中的红外 （IR） 辐射的传感器。当环境中的红外量发生变化时，传感器的输出会发生变化。这表现为大直流共模电压上的小交流信号。通过监测差分电压，从而抵消直流偏移，可以检测环境的变化，例如人员进入或退出。

 

ATtiny1627 系列微控制器包含一个带可编程增益放大器 （PGA） 的差分模数转换器 （ADC），可为该传感器提供灵敏的模拟接口。ATtiny1627系列中的ADC可以通过过采样达到17位的最大分辨率，但通常以12位分辨率使用。
 

模拟传感器调节和接口

标准单端ADC无法可靠地直接测量PIR传感器。交流信号（如果存在）非常小，而直流共模电压非常大。PIR 传感器输出可以被视为差分信号，而不是相对于接地测量的信号。

在信号进入ATtiny1627进行差分放大和测量之前，使用两个RC低通滤波器（在不同滚降频率下）来创建差分信号的“正”和“负”分量。

 

正侧RC滤波器由一个470kΩ欧姆电阻和一个100nF电容构成，截止频率为3.38Hz。该滤波器允许来自 PIR 传感器的交流信号和直流偏置通过，同时阻挡高频噪声。
 

负侧RC滤波器由一个470kΩ电阻和一个2.2μF电容构成，截止频率为0.154Hz。该滤波器设计用于通过直流偏置，同时抑制来自 PIR 传感器的交流信号。

两个低通滤波器产生一个有效的带通滤波器——频率低于两个滤波器的截止频率出现在两个输入端（减去滤波器的任何损耗）。由于ADC是差分的，因此减去这些信号。高于两个截止频率的信号会被RC滤波器严重衰减，从而将其影响降至最低。最后，被一个滤波器衰减并由另一个滤波器通过的信号将成为最强的输入信号。下图显示了MPLAB® Mindi™模拟模拟器中滤波器响应的模拟。

 

软件操作
 

启动时，ATtiny1627 初始化正在使用的外设：

带PGA的差分ADC

周期性中断定时器 （PIT）

事件系统

通用同步和异步接收器和发射器 （USART）（用于串行通信，如果启用）

 

然后微控制器进入预热阶段，初始化设备上的 2 个数字滤波器——短期平均滤波器和长期平均滤波器。这些滤波器用于检测随时间推移的运动。预热期间，LED 以 1Hz 闪烁。
 

初始化外设和数字滤波器后，微控制器进入睡眠状态。在睡眠状态下，微控制器的功耗非常低，从而延长了电池寿命（有关各种设置的功耗的更多信息，请参阅应用笔记）。ADC定期触发，而不会通过事件系统中连接的PIT信号唤醒微控制器。

执行转换后，ADC通过触发中断来唤醒微控制器。微控制器使用ADC的值更新数字滤波器。为了确定是否发生了运动，微控制器比较长期和短期滤波器之间的差异，以查看它是否超过了阈值。如果超过阈值，则检测运动，并将 LED I/O 线连接到来自 PIT 的 4 Hz 信号。

 

ATtiny1627 系列 AVR® MCU 配备快速差分 ADC 和基于硬件的内核独立外设，可在实时控制和传感器节点应用中实现低功耗操作。要开始使用该系列进行开发，可以使用ATtiny1627好奇号纳米评估套件（DM080104）。这款紧凑型评估套件非常适合快速原型设计传感器节点、实时控制或其他应用。
 

该板可与MPLAB® X、Microchip Studio和IAR嵌入式工作台集成开发环境（IDE）无缝集成，以最适合您的工作方式。将其连接到面包板或将其与用于点击板™的好奇号纳米底座 （AC164162） 结合使用，以添加 mikroBUS™ 插座，以轻松地将传感器、执行器或通信接口集成到您的设计中。这只是 ATtiny1627 AVR MCU 系列产品灵活性的一个例子。

结论

本应用展示了在ATtiny1627系列MCU中使用差分ADC的优势之一。

审核编辑：郭婷