CN206208394U - Mcu型智能pir传感器信号处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，包括：超高输入阻抗接口电路、Sigma‑Delta型ADC、数字带通滤波器、微处理器、I2C接口电路、带隙基准电路、高速振荡器和低速振荡器。PIR传感器信号依次通过超高输入阻抗接口电路、Sigma‑Delta型ADC、数字带通滤波器以及微处理器进行处理；微处理器对数字带通滤波器的输出数据进行处理，采用软件方式实现高级滤波和功能控制；I2C接口电路实现与其他外设主机相连、通讯，实现智能化处理、控制。采用本实用新型公开的一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，可简化应用电路，提高系统稳定性，实现物联网中智能家居领域设备的智能化、微型化。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路，具体涉及一种人体热释电传感器信号智能处理方法和装置。
背景技术
目前，物联网产业是当今世界经济和科技发展的战略制高点之一，物联网技术覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用。智能家居是物联网重要组成部分和发展方向之一，智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制等。
热释电红外传感器在常温下能够有效检测敏感区域内的移动红外辐射源。此技术非常适合应用于物联网中的智能家居领域，用于检测人体活动，实现各种自动化控制。常见的比如家居智能照明、楼道自动开关、防盗报警，以及更加智能化的自动化控制，比如：当房间无人活动时自动关闭空调机；在客厅无人观看或观众已经睡着后关闭电视机等等。
目前市场上的热释电传感器信号(PIR信号)处理系统基本都是“PIR专用芯片+通用MCU芯片+众多电阻电容”来实现，如图1所示。随着智能设备微型化的发展趋势，智能家居也逐渐向着微型化方向发展。而传统方式实现的PIR信号处理系统一般构造复杂、且体积较大，已不能满足智能家居微型化的应用要求。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的在于：解决传感器信号特别是热释电红外传感器信号智能化处理、系统微型化的问题。
为实现前述目的，本实用新型公开了一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，所述装置包括：超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器、微处理器、I2C接口电路、带隙基准电路、高速振荡器和低速振荡器；
PIR传感器信号依次通过超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器以及微处理器进行处理后输出；
其中，
所述带隙基准电路及高速振荡器、低速振荡器与Sigma-Delta型ADC相连，带隙基准电路为Sigma-Delta型ADC及高速振荡器、低速振荡器提供参考电压和电流，高速振荡器和低速振荡器为Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器和微处理器提供时钟；
所述微处理器内包括数据处理软件，用于对数字带通滤波器的输出数据进行处理；
所述I2C接口电路与微处理器相连，用于与外设主机连接、通讯，实现智能化处理、控制。
优选地，所述对数字带通滤波器的输出数据进行处理包括进行高级滤波和功能控制。
优选地，所述装置还包括上电复位电路和掉电复位电路。
优选地，所述超高输入阻抗接口电路为差分型超高输入阻抗接口电路。
优选地，所述Sigma-Delta型ADC为16位ADC。
优选地，所述数字带通滤波器为巴特沃斯滤波器。
优选地，所述微处理器采用8位精简指令集MCU内核。
优选地，所述数字带通滤波器的有效带宽为0.4Hz～7Hz。
优选地，所述微处理器包含2K的ROM和256字节的RAM存储空间。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型公开的一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，可以采用软件实现对信号真正的智能化处理。同时，减少大量系统外围辅助器件，简化应用电路，提高系统稳定性，减小系统功耗，降低产品成本，实现智能设备控制简单化、微型化。
附图说明
图1是当前PIR信号处理系统示意图；
图2是本实用新型一实施例提出的一种PIR传感器信号智能处理装置的架构图；
图3是本实用新型一实施例提出的PIR传感器信号智能处理装置的具体实现示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
图2是本实用新型实施例提出的一种PIR传感器信号智能处理装置的架构图，如图2所示，本实用新型实施例所述装置包括：超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器、微处理器(MCU)、I2C接口电路、带隙基准电路、高速振荡器OSC和低速振荡器OSC。PIR信号输入后，依次经过超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器以及微处理器进行处理后输出，以进行后续的智能控制操作。其中：
超高输入阻抗接口电路主要实现传感器微弱信号与本实用新型装置的耦合，尽量减小传感器微弱信号的衰减；
Sigma-Delta型ADC用于模数转换，将传感器模拟信号转化成数字信号，以方便后级电路处理；
数字带通滤波器实现对信号的滤波，用于将有效信号带宽外的噪声滤掉，确保数字信号准确反映传感器模拟信号的变化；
微处理器内置数据处理软件，对数字带通滤波器的输出数据进行处理，采用软件方式实现高级滤波和功能控制；
I2C接口电路实现本实用新型实施例所述装置与其他外设主机相连、通讯，实现智能化处理、控制；
带隙基准电路为Sigma-Delta型ADC及高速振荡器、低速振荡器提供参考电压和电流；
高速振荡器和低速振荡器为Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器和微处理器提供时钟。
通过本实用新型实施例所述装置对传感器信号进行一系列的传输转换及数据处理，并结合I2C接口与外设相连，使得本实用新型装置可以实现传感器信号真正的智能化处理，从而实现物联网、智能家居等应用的核心功能。
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图3是本实用新型一实施例提出的PIR传感器信号智能处理装置的具体实现示意图，如图3所示，该实现装置包括：差分型超高输入阻抗接口电路、16位Sigma-Delta型ADC、巴特沃斯滤波器、8位微处理器、I2C接口电路、带隙基准电路、高速振荡器、低速振荡器、上电复位电路POR和掉电复位电路BOR。
PIR传感器信号通过IN+和IN-端与差分型超高输入阻抗接口电路相连，差分型超高输入阻抗接口电路主要用于实现传感器微弱信号与本实用新型装置的直接耦合传输，尽量减小传感器微弱信号的衰减或反射。传感器信号经过接口电路的衔接后产生信号AIN，直接送给下级的ADC进行处理。
采用高性能16位sigma-delta型ADC与差分型超高输入阻抗接口电路直接耦合，16位Sigma-Delta型ADC将传感器模拟信号AIN转化成数字信号DIN。Sigma-Delta型ADC可将噪声高频化，经过低通滤波后能识别非常微弱的传感器信号，而信号DIN是一串连续的二进制码，其包含了有效信号和噪声。
数字带通滤波器采用巴特沃斯滤波器，有效带宽为0.4Hz～7Hz，可将有效信号带宽外的噪声滤掉，确保数字信号准确反映传感器产生的模拟信号的变化。二进制码DIN经过巴特沃斯滤波器处理后形成16位的数字信号BPF<15:0>。
微处理器对巴特沃斯滤波器的输出信号BPF<15:0>进行处理，通过内置的数据处理软件实现高级滤波和功能控制。所述微处理器采用8位精简指令集MCU内核，含2K的ROM和256字节的RAM存储空间。
I2C接口电路用于与其他外设主机相连、通讯，实现智能化处理、控制。
通过上述实施例可更加清晰得知，本实用新型实施例提出的一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，内置微处理器，采用软件方式实现信号真正的智能化处理，且减少大量系统外围辅助器件，简化应用电路，提高系统稳定性，从而实现智能设备控制简单化、微型化。
应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：
所述装置包括超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器、微处理器、I2C接口电路、带隙基准电路、高速振荡器和低速振荡器；
PIR传感器信号依次通过超高输入阻抗接口电路、Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器以及微处理器进行处理后输出；
其中，
所述带隙基准电路及高速振荡器、低速振荡器与Sigma-Delta型ADC相连，带隙基准电路为Sigma-Delta型ADC及高速振荡器、低速振荡器提供参考电压和电流，高速振荡器和低速振荡器为Sigma-Delta型ADC、数字带通滤波器和微处理器提供时钟；
所述微处理器内包括数据处理软件，用于对数字带通滤波器的输出数据进行处理；
所述I2C接口电路与微处理器相连，用于与外设主机连接、通讯，实现智能化处理、控制。
2.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述对数字带通滤波器的输出数据进行处理包括进行高级滤波和功能控制。
3.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述装置还包括上电复位电路和掉电复位电路。
4.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述超高输入阻抗接口电路为差分型超高输入阻抗接口电路。
5.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述Sigma-Delta型ADC为16位ADC。
6.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述数字带通滤波器为巴特沃斯滤波器。
7.根据权利要求1所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述微处理器采用8位精简指令集MCU内核。
8.根据权利要求6所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述数字带通滤波器的有效带宽为0.4Hz～7Hz。
9.根据权利要求7所述的MCU型智能PIR传感器信号处理装置，其特征在于：所述微处理器包含2K的ROM和256字节的RAM存储空间。
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