1 系統硬件圖

圖1 系統硬件圖

硬件連接說明：

人體感應模塊OUT 引腳<->MCU PB2 引腳，供電VCC<->+5 V

IR發射DAT引腳<->MCU PA12 引腳，不用供電

IR接收DAT引腳<->MCU PB9 引腳，供電VCC<->+5 V

2   實物演示視頻

附帶視頻文件《演示視頻.mp4》

3   項目介紹

3.1   項目設計初衷

夏天溫度很高時，通常將空調溫度調較低、風速調較大以滿足室內的“冰涼溫度”。通常空調正吹風口處溫度較較遠區域低1~2℃，人員靠近空調吹風口2~3 米處感官上會有較為明顯的驟冷。為了改善室內人員體感舒適度，可以在空調吹風口處附近部署人體感應模塊。

使用MSPM0G3507 作為主控芯片，對人體感應模塊進行實時狀態監測。當室內人員到達監測點區域前將當前空調的風速、溫度調整為最佳值。直至室內人員離開監測點區域后，空調風速、溫度調整為默認設置。空調風速、溫度調節由TI LP-MSPM0G3507 控制紅外發射頭發送相應紅外指令完成。

3.2   開發思路

通過開啟M0G3507 主控外部中斷功能來響應24G人體感應模塊輸出的狀態電平，高電平表示人體感應模塊監測范圍內有人，低電平表示無人。外部產生高電平后主控芯片立即捕獲到該類型中斷，啟用定時器產生PWM信號來驅動紅外發射頭將空調升溫降速IR 指令發射出去，同時紅色LED 持續閃爍。直到檢測低電平時將紅色LED 設為長亮，低電平時長持續3 秒后熄滅紅色LED，此時對外發射原設空調運行參數IR 指令，綠色LED 為常亮。即有人狀態下紅色LED 長閃爍，無人狀態下綠色LED 常亮，有了LED 燈的狀態顯示，就很直觀了解到當前系統運行狀態。此外，通過按鍵S1 可以進行模式切換，在設置模式下可以更改空調運行參數。

3.3   功能演示說明/操作講解

系統開機運行后，默認進入運行模式

按下按鍵S1后進入系統參數設置模式

在設置模式下，空調遙控對準紅外接收頭發送默認運行參數（空調吹風口附近無人）

如23℃、三檔風速。再次按下按鍵S1后設置參數生效

在運行模式下若有人員到達空調吹風口處，立即發送紅外指令(26℃、一檔風速)

24G人體感應模塊的有效監測距離是0.75 m到8 米，監測覆蓋角度為120°（與圓錐的錐角類似）其中監測距離可以修改，這里監測距離設為0.75m，實際應設為2~3m

監測靈敏度可設置范圍為10~100，實驗中發現靈敏度不低于40 時且監測距離小于2 m，該模塊的人體監測效果很不錯

4   硬件結構圖、BOM 表

BOM表：

LP MSPM0G3507 評估板1套

紅外發射模塊1個

紅外接收模塊1個

24G 人體感應模塊1個

圖1 BOM實物圖

圖2 硬件電路框圖

圖3 軟件流程圖

5   方案說明

5.1  MCU片上資源使用情況

G3507 MCU在本方案設計中有著諸多應用價值，尤其是定時器PWM 信號產生、外部中斷響應處理，紅外發射信號的調制有多種方式，本方案采用的紅外信號調制為當紅外數字編碼含低電平信號就產生PWM 信號驅動IR 發射管，高電平就停止PWM 信號產生，這是由IR 接收管的開漏接收模式決定的低電平調制模式。對于紅外遙控信號解碼和人體感應模塊狀態電平處理，這里分別開啟了兩個外部中斷進行相應處理。

本方案亮點：

用極少的外圍元器件就完成了空調風速自動調節系統項目的開發，

其次，充分運用到TI G3507 評估板的片內、片上外設資源。

除此之外，整個程序運行主要由中斷響應進行邏輯處理，在空閑狀態下通過__WFI 指令進入休眠模式，當觸發外部中斷后則退出休眠模式，進一步降低了系統功耗。

該系統需要借助G3507 來實現三大功能。

功能一是判斷人員存在狀態，該狀態由外部人體感應模塊輸出高低電平決定。對于3507 MCU，其PB2 引腳檢測到外部信號出現上升沿即為有人狀態，出現下降沿并延時3 秒PB2 電平仍為低電平則判斷為無人狀態。

功能二是完成紅外信號解碼與紅外信號編碼。

功能一啟用了G3507 內部GPIO 端口的外部中斷工作模式，該模式對于外部信號的快速檢測非常重要，同時避免了CPU 頻繁檢測外部信號電平的負擔，CPU 只需執行外部中斷到來后的邏輯。另外，使用一個定時器G0，該定時器用于控制紅色LED 閃爍的頻率。

功能二使用到兩個定時器，一個定時器工作模式設為產生PWM 信號，用于驅動紅外發射管發射紅外信號。另一個定時器則是用于普通計時，用于記錄紅外接收管的一系列接收脈寬持續時間。

功能三是狀態顯示與按鍵輸入檢測

狀態顯示使用到板載三色LED，所以使能對應3 個GPIO引腳，紅色LED持續閃爍表示有人，綠色LED常亮表示無人。藍色LED 閃爍一次表示完成一次紅外信號解碼并將解碼數據保存在內存中。按鍵輸入檢測使用到1 個GPIO 引腳，將該引腳設置為外部中斷模式，按鍵按下后進入設置模式（可以錄入新的紅外指令），再次按下進入運行模式，即空調風速自動調節系統正在運行。

總共使用了G3507 內部3 個定時器資源、7 個GPIO 引腳資源。

G3507 對于的外部信號輸入檢測以及實現紅外信號編碼、解碼起到了重要作用，G3507 作為MCU 主控， 它片內資源與性能勝任了這項工作任務。

總體感受是G3507 的定時器功能使用起來很不錯，無論是PWM 工作模式還是定時器模式，定時效果不錯，目前沒有發現有bug 的地方。外部中斷響應迅速、準確，可以說一旦檢測到有人，空調調速紅外指令馬上就會發送執行，通過邏輯分析儀可以得到具體驗證，目前沒有外部中斷bug。

在開發過程中也出現了一些小插曲，比如我手機前置攝像頭旁有紅外發射裝置，它能夠干擾紅外接收管、以及空調紅外接收，屬實沒想到它的干擾影響有這么大。畢竟紅外接收管對于940nm 的紅外光信號是來者不拒的，統一接收。鑒于此我在程序中添加了紅外解碼增強干擾處理，進一步提高了紅外解碼的準確性、可靠性。

G3507 的另一特色功能是低功耗節能，該系統在人體監測模塊未產生中斷時即刻執行__WFI 指令進入低功耗運行模式，直接任意中斷事件發生MCU 隨即被喚醒。這本身就是M0 內核MCU 的設計初衷之一，主打低功耗。

5.2 示例源碼

以下為本方案部分示例源碼：

主函數代碼塊：

圖4

外部中斷處理代碼塊：

圖5

（注：本文來源于《EEPW》202412）