信宜安全芯片公司
發(fā)布時(shí)間：2022-09-19 02:04:03
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在使 MCU 能夠達(dá)到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式重要。低功耗 MCU具有可提供不同級(jí)別功能的斷電模式。例如，TI 超低功耗 MCU MSP430 系列產(chǎn)品可以提供 5 種斷電模式。低功耗模式 0 （LPM0） 會(huì)關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時(shí)鐘功能。LPM3 是常用的低功耗模式，只保持低頻率時(shí)鐘振蕩器以及采用該時(shí)鐘的外設(shè)運(yùn)行。LPM3 通常稱為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式，因?yàn)樗试S定時(shí)器采用低功耗 32768Hz 時(shí)鐘源運(yùn)行，電流消耗低于 1uA，同時(shí)還可定期激活系統(tǒng)。LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲(chǔ)在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。 時(shí)鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進(jìn)入與退出各種低功耗模式。進(jìn)入或退出低功耗模式以及快速處理數(shù)據(jù)的功能極為重要，因?yàn)?CPU會(huì)在等待時(shí)鐘穩(wěn)定下來期間浪費(fèi)電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時(shí)啟動(dòng)”時(shí)鐘，其可以在不到 10～20us 時(shí)間內(nèi)為 CPU 準(zhǔn)備就緒。但是，重要的是要明白哪些時(shí)鐘是即時(shí)啟動(dòng)、哪些非即時(shí)啟動(dòng)的。某些 MCU 具有雙級(jí)時(shí)鐘激活功能，該功能在高頻時(shí)鐘穩(wěn)定化過程中提供一個(gè)低頻時(shí)鐘（通常為32768Hz），其可以達(dá)到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，但是運(yùn)行頻率較低，效率也較低。如果 CPU 只需要執(zhí)行數(shù)量較少的指令的話，如：25 條，其需要 763us。CPU 低頻比高頻時(shí)消耗更少的電流，但是并不足于彌補(bǔ)處理時(shí)間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時(shí)間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時(shí)鐘，處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us（6us 激活＋25 條指令′0.125us指令速率），而且可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)啟動(dòng)的高速串行通信。
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1、NB-IoT是一種基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)，也被稱為”低功耗廣域網(wǎng)“。在同樣的頻段下，NB-IoT相對(duì)于GPRS增益20db，覆蓋面積可擴(kuò)大100倍。門磁報(bào)警器中只需要將NB-IoT與MCU建立好通信，即可實(shí)現(xiàn)手機(jī)APP端、PC端的管理，極大地節(jié)約了成本和時(shí)間，是工程師和廣大消費(fèi)者的福音。 2、RJM8L151作為系統(tǒng)主控制器，其主要功能是通過UART總線與NB-IoT模塊通信，實(shí)時(shí)的將其檢測(cè)到的門磁狀態(tài)，開關(guān)門次數(shù)，實(shí)時(shí)時(shí)間以及電池電壓狀態(tài)，上報(bào)服務(wù)器、手機(jī)或PC端。 3、霍爾傳感器，主用于檢測(cè)門、窗、店鋪柜以及貴重物品的抽屜等是否有打開或關(guān)閉。 4、外部RTC電路，主要用于計(jì)錄實(shí)時(shí)時(shí)間。此方案采用的是工業(yè)級(jí)RJ8563時(shí)鐘IC ,具備計(jì)時(shí)精度高、報(bào)警、中斷、低功耗，寬電壓等特點(diǎn)，性價(jià)比高，穩(wěn)定性好。 5、供電方式：采用常規(guī)5號(hào)電池1.5v*2節(jié)供電。 四、基于RJM8L151的門磁報(bào)警器功能特點(diǎn) 1. 低功耗：主控采用RJM8L151系列MCU的寬電壓工作特點(diǎn)，多達(dá)6種低功耗管理模式，待機(jī)功耗低至0.35uA，待機(jī)喚醒時(shí)間低于5us。常規(guī)5號(hào)電池2節(jié)。續(xù)航能力可達(dá)1年以上。 2.?低成本:外圍器件少且小，省去復(fù)雜的布線。 3. 易安裝:無線通信，內(nèi)置電池，即貼即用，安裝方便簡(jiǎn)單，減少施工難度。 4.易維護(hù):智能運(yùn)營(yíng)維護(hù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，電池電壓狀態(tài)。 5.以管理:可通過小程序、PC客戶平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)短信等接受報(bào)警信息，實(shí)時(shí)查看門窗開啟狀態(tài)。 6. 集成硬件加密模塊。RJM8L151系列MCU內(nèi)置對(duì)稱式分組加密算法AES和SM4,SM4符合國(guó)家密碼管理局發(fā)布的GM/T 0002-2012《SM4分組密碼算法》標(biāo)準(zhǔn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)加解密。 7. 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。RJM8L151系列內(nèi)置基于數(shù)字振蕩環(huán)的8位真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，符合國(guó)家密碼管理局《隨機(jī)數(shù)檢測(cè)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。 注：不要將門磁報(bào)警器安裝至強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境。
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方案簡(jiǎn)介：非接觸式紅外額溫計(jì)是一種利用現(xiàn)代傳感器測(cè)量技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)手段對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行溫度測(cè)量的新型儀器。當(dāng)紅外額溫計(jì)對(duì)準(zhǔn)并靠近被測(cè)對(duì)象至數(shù)字接近式傳感器檢測(cè)的有效距離時(shí)，按下電源/測(cè)量鍵，并保持若干秒，則紅外額溫計(jì)內(nèi)部的紅外傳感器模塊就會(huì)進(jìn)行溫度采集，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，隨之將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而后通過通信接口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)。單片機(jī)通過數(shù)字溫度傳感器采集當(dāng)前環(huán)境溫度對(duì)傳輸?shù)臏囟葦?shù)字信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)溫度補(bǔ)償處理，并把修正后的溫度作為當(dāng)前記錄編號(hào)存儲(chǔ)，同時(shí)判斷該溫度所處的LCD背光范圍，從而進(jìn)行相應(yīng)的背光顯示：（35.0-37.4℃）體溫正常綠色背光、（37.5-37.9℃）體溫偏高黃色背光、（38-42.9℃）體溫超高紅色背光，若體溫異常同時(shí)還會(huì)進(jìn)行“嘀嘀嘀嘀嘀”報(bào)警。當(dāng)超過30 秒不使用，自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式省電。
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模擬信號(hào)處理單元完成對(duì)光電二級(jí)管采集信號(hào)的處理，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換、采樣保持、放大、濾波和補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于光電二極管輸出的信號(hào)是電流信號(hào)，先要轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)才能被后續(xù)電路處理。而且光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)，其結(jié)電阻較大，輸出電流較小。所有要選用輸入阻抗較高的運(yùn)算放大器做為I/V轉(zhuǎn)換的TIA。 電流-電壓變換電路輸出的是兩種光分時(shí)復(fù)用的信號(hào)，要將兩種光的信號(hào)分離就要用兩路獨(dú)立的采樣保持電路，用RJM8L151的GPIO來控制和切換兩路采樣保持電路，并且要與LED驅(qū)動(dòng)脈沖的控制脈沖同步。 由于分離出來的交流信號(hào)非常微弱，為了消除直流分量和高頻干擾，電路中采用帶通濾波器處理紅光和紅外信號(hào)。帶通濾波器由高通和低通兩部分組成，其中高通部分采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)來濾除直流分量，其截至頻率設(shè)置為0.23Hz。低通部分采用二階低通濾波電路，其截至頻率為0.48Hz。
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家用可燃?xì)怏w報(bào)警器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以微控制器為核心，配合傳感器采樣電路、聲光報(bào)警電路等外圍電路完成氣體濃度的采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測(cè)和聲光報(bào)警等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中危險(xiǎn)氣體含量，并在報(bào)警狀態(tài)下輸出聲光報(bào)警，驅(qū)動(dòng)外聯(lián)控制設(shè)備。本系統(tǒng)選用了瑞納捷電子設(shè)計(jì)的低功耗物聯(lián)網(wǎng)安全MCU—RJM8L151C8T6，其內(nèi)置64KB Flash存儲(chǔ)器和8KB SRAM，LQFP48封裝。整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路部分包括：MCU電路、電源電路、按鍵電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、氣體檢測(cè)電路、聲光報(bào)警電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路等。 傳感器檢測(cè)電路的主要作用是將所檢測(cè)氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，并將其傳送給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，為后續(xù)電路的數(shù)據(jù)分析、處理做準(zhǔn)備。信號(hào)采集電路直接關(guān)系到后面的數(shù)據(jù)處理部分，在整個(gè)系統(tǒng)中起到很重要的作用，這就要求其采樣電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要盡可能簡(jiǎn)單，干擾盡可能小，能夠真實(shí)準(zhǔn)確地檢測(cè)出相應(yīng)氣體的濃度變化。 RJM8L151C8T6負(fù)責(zé)整個(gè)報(bào)警器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和報(bào)警邏輯的判斷，是報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要元器件，RJM8L151C8T6具有高速、低功耗、低成本的特點(diǎn)，非常符合該設(shè)計(jì)需求。