【導讀】本文首先討論運動(dòng)檢測的基本原理，然后展示開(kāi)發(fā)者如何使用與 Microchip DM080104 ATtiny 1627 Curiosity Nano 連接的 PIR 進(jìn)行運動(dòng)檢測。最后，介紹一種可替代復雜算法開(kāi)發(fā)的運動(dòng)檢測方法。這種方法充分發(fā)揮了機器學(xué)習 (ML) 技術(shù)的優(yōu)勢。其中包括入門(mén)所需的技巧和竅門(mén)。
本文首先討論運動(dòng)檢測的基本原理，然后展示開(kāi)發(fā)者如何使用與 Microchip DM080104 ATtiny 1627 Curiosity Nano 連接的 PIR 進(jìn)行運動(dòng)檢測。最后，介紹一種可替代復雜算法開(kāi)發(fā)的運動(dòng)檢測方法。這種方法充分發(fā)揮了機器學(xué)習 (ML) 技術(shù)的優(yōu)勢。其中包括入門(mén)所需的技巧和竅門(mén)。
被動(dòng)式紅外傳感器不能發(fā)射紅外線(xiàn)，只能接收紅外線(xiàn)。PIR 傳感器使用被探測物體發(fā)射的紅外線(xiàn)來(lái)探測其存在以及與之相關(guān)的任何運動(dòng)。例如，家居安防系統中通常會(huì )有運動(dòng)傳感器，用于探測人或動(dòng)物發(fā)出的紅外線(xiàn)，并確定其是否在檢測范圍內移動(dòng)。圖 1 所示為模擬 PIR 傳感器在不同條件下可能探測到的對象或物體狀態(tài)，如無(wú)紅外線(xiàn)、紅外線(xiàn)存在、穩定不變和離開(kāi)（切斷）。
圖 1：PIR 傳感器使用對象或物體發(fā)出的紅外線(xiàn)來(lái)探測其運動(dòng)和存在狀態(tài)。如圖所示，不同的探測階段包括：無(wú)紅外線(xiàn)、存在紅外線(xiàn)、穩定不變和離開(kāi)（切斷）。（圖片來(lái)源：Microchip Technology）
傳感器成本
包裝
微控制器接口
探測算法和計算能力
傳感器系列和能耗
ATtiny1627 Curiosity Nano 簡(jiǎn)介
最好的低成本入門(mén)方案是使用 DM080104 ATtiny1627 Curiosity Nano 開(kāi)發(fā)板（圖 2）。該開(kāi)發(fā)板包含一個(gè)運行速度高達 20 MHz 的 AVR MCU，這款 MCU 具有16 KB 閃存、2KB SRAM 和 256 B EEPROM。該板包括編程器、LED 和用戶(hù)開(kāi)關(guān)。也許最讓人感興趣的是，該板可以輕松的通過(guò)針座連接，可用于快速原型開(kāi)發(fā)，或者直接焊接到原型或生產(chǎn)板上。
圖 2：ATtiny1627 Curiosity Nano 內置 8 位可編程 AVR MCU，其運行速度高達 20 MHz，擁有 16KB 閃存、2KB SRAM 和 256 B EEPROM。該開(kāi)發(fā)板可以很容易地焊接到一塊更大的底板上或者通過(guò)跳線(xiàn)與該底板連接，以方便原型設計和生產(chǎn)系統。（圖片來(lái)源：Microchip）
構建運動(dòng)探測測試臺
DM080104 ATtiny1627 Curiosity Nano
AC164162T Curiosity Nano適配器
MikroElektronika 的 MIKROE-3339 PIR 傳感器
我們已經(jīng)了解 ATtiny1627 Curiosity Nano的基本功能。Curiosity Nano 適配器為 ATtiny1627 Curiosity Nano 提供一塊載板，可用于快速原型開(kāi)發(fā)（圖 3）。此外，該適配器還為 MIKROE click boards 擴展板提供了三個(gè)擴展插槽以及針座，用于評估信號或添加自定義硬件。
最后是如圖 4 所示的 MIKROE-3339 PIR 傳感器，該器件提供了樣式簡(jiǎn)單、可擴展的 KEMET PL-N823-01 被動(dòng)式紅外傳感器，可以直接與 Curiosity Nano 適配器連接。需要指出的是，MIKROE-3339 與 Microchip 的運動(dòng)探測示例一起使用時(shí)，需要進(jìn)行一些修改。關(guān)于這些修改請參閱Microchip 的 AN3641 應用說(shuō)明《使用 tinyAVR? 2 系列實(shí)現低功耗、高性?xún)r(jià)比 PIR 運動(dòng)探測》的第10 頁(yè)。
圖 4：MIKROE-3339 click board 擴展板易于制作原型，提供了一個(gè) KEMET PL-N823-01 PIR 傳感器。（圖片來(lái)源：MikroElektronika）
PIR運動(dòng)探測軟件
該應用分為多個(gè)階段。首先，應用初始化并預熱 PIR 傳感器。其次，使用 ADC 中斷服務(wù)例程定期對 PIR 傳感器進(jìn)行采樣。第三，ADC 數據進(jìn)行平均化處理。最后，通過(guò)探測算法發(fā)出是否探測到運動(dòng)的信號。如果探測到活動(dòng)，板載 LED 閃爍并通過(guò)串行端口發(fā)送探測信號。完整的程序流程參見(jiàn)圖 5。
使用 ATtiny1627 進(jìn)行運動(dòng)檢測的技巧和竅門(mén)
使用現成零件構建一個(gè)低成本原型開(kāi)發(fā)平臺。
充分利用 Microchip 運動(dòng)探測示例。這些示例可以在 GitHub 上查找。
使用 ATtiny1627 Curiosity Nano 封裝設計原型硬件，并直接將電路板焊接到硬件上，以簡(jiǎn)化初始原型。
如需獲得更少、更有效的優(yōu)化代碼，請使用 Microchip XC8 編譯器。
在開(kāi)始構建運動(dòng)探測應用前，請閱讀 Microchip 的 AN3641 的文檔：使用 tinyAVR? 2 系列的低功耗、高性?xún)r(jià)比 PIR 運動(dòng)探測器。
認真考慮將 ML 用于運動(dòng)探測算法。
總結
運動(dòng)探測正在成為許多應用的常見(jiàn)功能，特別是在非觸摸場(chǎng)景下。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)使用 PIR 傳感器和低成本 MCU，最大限度地減少 BOM 成本，簡(jiǎn)化設計。如圖所示，ATtiny1627 是一個(gè)很好的起點(diǎn)，Microchip 提供了大量的工具和應用說(shuō)明，幫助開(kāi)發(fā)者啟動(dòng)其項目。此外，為了盡可能簡(jiǎn)化運動(dòng)探測算法開(kāi)發(fā)，可以使用 ML。
（作者： Jacob Beningo 來(lái)源：得捷電子DigiKey）
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