超低功耗红外探测器的设计

1、超低功耗红外探测器的设计技术文库摘要：本文主要介绍了利用微处理器技术，如何通过电路设计及程序编写来实现超低功耗红外探测器，并对其性能做了简单介绍。 关鍵字：MCU; 休眠；低功耗；A/D转换引言 无线红外探测器是目前国内安防报警市场上用的很多的探测器，因为安装方便而受很多工程商的青睐，但因为使用9V电池供电，没有微处理器，静态电流60UA，使用3-5个月就需更换电池，又因为使用者不会经常关注这个探测器是否低压指示，而忘记更换电池，给使用者和工程商的售后都带来麻烦。鉴于此,作者设计了一款探测器，静态功耗10UA，用3V锂电池供电，电池使用寿命可达2-4年。因为使用了微处理（MCU），这款探测器除

2、实现超低功耗外，设计实现了完善的温度补偿算法、防误报算法，电路设计上做到了防射频干扰。 设计思路 因有低功耗要求，所以设计产品电路及程序时，除完成功能要求外，要重点考虑低功耗问题： 1、 为延长电池存放及使用寿命，供电采用3V锂电池（1300MAH）。 2、 因为采用3V锂电池供电，所以要选用低压低功耗器件： MCP6xxx为轨对轨双运放，它具有低工作电压，低功耗等特点，用于红外信号放大,选择这一放大器对整机功耗的降低很关鍵。微处理器（MCU）选用PIC16LC71x是PIC16C71x的低工作电压型号,以保证低压下能稳定工作。 3、使用MCU的休眠方式：在休眠状态，振荡器被关闭，这样能使PI

3、C处理器消耗最小的电流（1UA），但因为处理器必须不断采集传感器信号,并进行分析处理，所以采用看门狗定时器定时唤醒，启动A/D转换，然后进入休眠状态，在休眠状态下进行A/D转换，以降低功耗，转换完成重新唤醒处理数据。 4、所有I/O口都设计为不使用时，没有电流通过，比如在I/O口上的延时跳线设置，脉冲选择跳线设置，只有在探测器报警时才检测一次。 5、因为有温度补偿要求，采用定时A/D转换的方式进行温度检测, 在不检测温度时热敏电阻不上电。 6、设有报警间隔选择，以减少不必要的发射次数。 7、低压检测电路也采用定时供电检测的方式。 硬件设计 硬件电路设计对实现低功耗很关鍵，在实现产品功能设计要求

4、的同时，要达到超低功耗的目标，整个电路设计包括红外传感器信号放大电路、微处理器（MCU）外围控制电路、无线发射电路，其中无线发射电路不需考虑功耗，因为只有报警时才工作，只需考虑发射效率。传感器放大电路采用低功耗的轨对轨双运放MCP6XXX，实现低功耗不是问题。重点是MCU外围电路，对MCU本身可以通过休眠的模式降低功耗，但你I/O上负载电路若有电流通过，则静态电流不会降下来，下图为MCU外围电路： 从图中可以看到，PIC16LC71x所有I/O口除17脚为A/D转换输入口，和放大电路相连，其它引脚都为定时或可控的输入输出，平时没有电流通过，这样就保证了硬件电路静态下有很小的电流，从硬件上保证了

5、低功耗的要求。 程序设计 软件编写对实现低功耗也非常关键，如何让MCU保持更长时间的休眠而不影响正常探测，如何有效的控制各I/O口，使其有电流通过的时间最短。整个程序具体有以下几个功能模块： 1、主程序 2、红外信号A/D转换 3、报警探测算法 4、温度检测 5、温度补偿算法 6、脉冲选择设置检测 7、延时选择设置检测 8、电池低压检测 9、防拆开关检测 10、报警程序 主程序设计为休眠工作休眠的模式，通过看门狗定时器定时唤醒，每唤醒一次：都进行一次红外信号检测，如间隔时间满1分钟执行一次温度检测，间隔时间满40分钟执行一次低压检测，执行完毕后返回休眠模式。 主程序为： START NOP ;

6、每完成一次A/D，休眠 SLEEP NOP 40分钟去检测一次电池电压 GOTO LOW_START ;去低压检测 1分钟检测一次温度 CALL CHECK_T ;温度检测 CALL INITAD ;开始A/D，检测红外信号 CALL SETUPDELAY ;>=10US BSF ADCON0,GO SLEEP ;置开始A/D后，去休眠来完成A/D NOP NOP GOTO START A/D中断程序为： ADZD BTFSS PIR1,ADIF ;A/D中断程式 GOTO ADZD ;RETFIE MOVF ADRES,W MOVWF AD_TEMP ;存放在临时寄存器 CALL CHECK_DATA ;红外探测算法 GOTO BJ ；满足条件报警 GOTO START ；否则到主程序 结语 采用微处理器PIC16LC71x和放大电路MCP6XXX设计的无线红外探测器硬件电路，经过有效的程序控制，除实现功能外，达到了10UA的超低功耗效果, 大大延长了电池