【導(dǎo)讀】本文首先討論運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(yùn)動(dòng)檢測(cè)。最后，介紹一種可替代復(fù)雜算法開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法。這種方法充分發(fā)揮了機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。其中包括入門(mén)所需的技巧和竅門(mén)。
本文首先討論運(yùn)動(dòng)檢測(cè)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(yùn)動(dòng)檢測(cè)。最后，介紹一種可替代復(fù)雜算法開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)方法。這種方法充分發(fā)揮了機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。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，只能接收紅外線。PIR 傳感器使用被探測(cè)物體發(fā)射的紅外線來(lái)探測(cè)其存在以及與之相關(guān)的任何運(yùn)動(dòng)。例如，家居安防系統(tǒng)中通常會(huì)有運(yùn)動(dòng)傳感器，用于探測(cè)人或動(dòng)物發(fā)出的紅外線，并確定其是否在檢測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)。圖 1 所示為模擬 PIR 傳感器在不同條件下可能探測(cè)到的對(duì)象或物體狀態(tài)，如無(wú)紅外線、紅外線存在、穩(wěn)定不變和離開(kāi)（切斷）。
圖 1：PIR 傳感器使用對(duì)象或物體發(fā)出的紅外線來(lái)探測(cè)其運(yùn)動(dòng)和存在狀態(tài)。如圖所示，不同的探測(cè)階段包括：無(wú)紅外線、存在紅外線、穩(wěn)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(cè)算法和計(jì)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(yùn)行速度高達(dá) 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(nèi)置 8 位可編程 AVR MCU，其運(yùn)行速度高達(dá) 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)跳線與該底板連接，以方便原型設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系統(tǒng)。（圖片來(lái)源：Microchip）
構(gòu)建運(yùn)動(dòng)探測(cè)測(cè)試臺(tái)
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(kuò)展板提供了三個(gè)擴(kuò)展插槽以及針座，用于評(píng)估信號(hào)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(kuò)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(yùn)動(dòng)探測(cè)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(qǐng)參閱Microchip 的 AN3641 應(yīng)用說(shuō)明《使用 tinyAVR? 2 系列實(shí)現(xiàn)低功耗、高性?xún)r(jià)比 PIR 運(yùn)動(dòng)探測(cè)》的第10 頁(yè)。
圖 4：MIKROE-3339 click board 擴(kuò)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(yùn)動(dòng)探測(cè)軟件
該應(yīng)用分為多個(gè)階段。首先，應(yīng)用初始化并預(yù)熱 PIR 傳感器。其次，使用 ADC 中斷服務(wù)例程定期對(duì) PIR 傳感器進(jìn)行采樣。第三，ADC 數(shù)據(jù)進(jìn)行平均化處理。最后，通過(guò)探測(cè)算法發(fā)出是否探測(cè)到運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。如果探測(cè)到活動(dòng)，板載 LED 閃爍并通過(guò)串行端口發(fā)送探測(cè)信號(hào)。完整的程序流程參見(jiàn)圖 5。
使用 ATtiny1627 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的技巧和竅門(mén)
使用現(xiàn)成零件構(gòu)建一個(gè)低成本原型開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
充分利用 Microchip 運(yùn)動(dòng)探測(cè)示例。這些示例可以在 GitHub 上查找。
使用 ATtiny1627 Curiosity Nano 封裝設(shè)計(jì)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(qǐng)使用 Microchip XC8 編譯器。
在開(kāi)始構(gòu)建運(yùn)動(dòng)探測(cè)應(yīng)用前，請(qǐng)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(yùn)動(dòng)探測(cè)器。
認(rèn)真考慮將 ML 用于運(yùn)動(dòng)探測(cè)算法。
總結(jié)
運(yùn)動(dòng)探測(cè)正在成為許多應(yīng)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(shè)計(jì)。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(yīng)用說(shuō)明，幫助開(kāi)發(fā)者啟動(dòng)其項(xiàng)目。此外，為了盡可能簡(jiǎn)化運(yùn)動(dòng)探測(cè)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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