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樓宇自動化系統控制許多功能，可提高工業和商業環境中工人的舒適度和安全性。通過微控制器 (MCU) 技術的創新，這些功能可以變得更加智能和更具成本效益。要設計優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用的不同功能。實現專用 MCU 可讓您的系統檢測、感知和控制其環境中的各種參數，從而增加設計的靈活性。
準確檢測運動：PIR 解決方案
被動紅外或熱釋電紅外 (PIR) 傳感器在安全系統和運動檢測應用中很受歡迎。您可以選擇多種不同的技術，將 PIR 解決方案設計到運動檢測器系統中，以檢測從傳感器前面經過的“熱”物體或人。PIR 傳感器在任何環境中都需要低功耗、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計可能更復雜。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整其靈敏度和范圍，提供數字反饋回路，并針對低-電源性能。圖 2 顯示了基于 MSP430 MCU 的 PIR 傳感器的各種優勢。
圖 2：模擬 PIR 和 MSP430 信號調理技術的優勢
不可能輕松地調整數字模擬和數字 PIR 解決方案以改變范圍、目標速度、環境溫度和照明條件。TI 的測試結果表明，采用 MSP430 MCU 設計的 PIR 運動檢測器無需模擬和數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字 PIR 解決方案設計更簡單，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，從而為運動檢測應用提供低噪聲、低功耗 (?6 μA) 和高性能信號鏈。與類似的數字 PIR 解決方案相比，使用更少的組件可以實現更小的印刷電路板和更簡單的布局，并節省高達 20% 的物料清單。
使用MSP430FR2355實施此 PIR 傳感器設計，并參閱應用報告“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，電容式觸摸技術正變得比傳統機械鍵盤按鈕更常用。采用 CapTIvate 技術的 MSP430 MCU 通常用于這些應用中，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，壓力產生電壓比較器到微控制器，并向 CapTIvate 器件（例如 MSP430FR2676）發出信號，以在?短時間內提高靈敏度。
圖 3：使用 MSP430FR2675 的耐液體電容式觸摸鍵盤
自動化安全應用，包括互聯網協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，該單元內的 MCU 必須與電機驅動器通信以生成控制信號以實現全面運行。
圖 4 所示的電機控制設計使用一個專用 MSP430FR2155 MCU 和兩個 DRV8428 步進電機驅動器。MSP430 MCU 控制電機內的各種功能，包括：
電機旋轉的速度。
旋轉方向。
直流電機的電壓輸出。
使用通用異步接收器/發射器的步進電機的位置。
系統不運行時功率降低。
圖 4：使用 MSP430 MCU 和 DRV8428 電機驅動器的電機模塊框圖
兩個 DRV8428 驅動步進電機驅動器利用精確的微步進分度器（1/256 微步）和可調電流調節，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備 DRV8837C 直流有刷電機驅動器可保護系統免受短路、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。
即用型設計資源包括電機模塊 PCB；應用報告《基于MSP430FR2155的IP網絡攝像機電機模塊設計》；以及軟件和項目抵押品。
結論
使用 MSP430 MCU 進行高精度檢測、傳感和控制，以優化樓宇自動化性能并提高效率。從今天開始，深入研究我們的應用報告并使用我們的 LaunchPad
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開發套件進行評估。
審核編輯：符乾江
工商網監
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