基于MSPM0G3507主控的空调风速自动调节系统

1 系统硬件图

图1 系统硬件图

硬件连接说明：

人体感应模块OUT 引脚<->MCU PB2 引脚，供电VCC<->+5 V

IR发射DAT引脚<->MCU PA12 引脚，不用供电

IR接收DAT引脚<->MCU PB9 引脚，供电VCC<->+5 V

2   实物演示视频

附带视频文件《演示视频.mp4》

3   项目介绍

3.1   项目设计初衷

夏天温度很高时，通常将空调温度调较低、风速调较大以满足室内的“冰凉温度”。通常空调正吹风口处温度较较远区域低1~2℃，人员靠近空调吹风口2~3 米处感官上会有较为明显的骤冷。为了改善室内人员体感舒适度，可以在空调吹风口处附近部署人体感应模块。

使用MSPM0G3507 作为主控芯片，对人体感应模块进行实时状态监测。当室内人员到达监测点区域前将当前空调的风速、温度调整为最佳值。直至室内人员离开监测点区域后，空调风速、温度调整为默认设置。空调风速、温度调节由TI LP-MSPM0G3507 控制红外发射头发送相应红外指令完成。

3.2   开发思路

通过开启M0G3507 主控外部中断功能来响应24G人体感应模块输出的状态电平，高电平表示人体感应模块监测范围内有人，低电平表示无人。外部产生高电平后主控芯片立即捕获到该类型中断，启用定时器产生PWM信号来驱动红外发射头将空调升温降速IR 指令发射出去，同时红色LED 持续闪烁。直到检测低电平时将红色LED 设为长亮，低电平时长持续3 秒后熄灭红色LED，此时对外发射原设空调运行参数IR 指令，绿色LED 为常亮。即有人状态下红色LED 长闪烁，无人状态下绿色LED 常亮，有了LED 灯的状态显示，就很直观了解到当前系统运行状态。此外，通过按键S1 可以进行模式切换，在设置模式下可以更改空调运行参数。

3.3   功能演示说明/操作讲解

系统开机运行后，默认进入运行模式

按下按键S1后进入系统参数设置模式

在设置模式下，空调遥控对准红外接收头发送默认运行参数（空调吹风口附近无人）

如23℃、三档风速。再次按下按键S1后设置参数生效

在运行模式下若有人员到达空调吹风口处，立即发送红外指令(26℃、一档风速)

24G人体感应模块的有效监测距离是0.75 m到8 米，监测覆盖角度为120°（与圆锥的锥角类似）其中监测距离可以修改，这里监测距离设为0.75m，实际应设为2~3m

监测灵敏度可设置范围为10~100，实验中发现灵敏度不低于40 时且监测距离小于2 m，该模块的人体监测效果很不错

4   硬件结构图、BOM 表

BOM表：

LP MSPM0G3507 评估板1套

红外发射模块1个

红外接收模块1个

24G 人体感应模块1个

图1 BOM实物图

图2 硬件电路框图

图3 软件流程图

5   方案说明

5.1  MCU片上资源使用情况

G3507 MCU在本方案设计中有着诸多应用价值，尤其是定时器PWM 信号产生、外部中断响应处理，红外发射信号的调制有多种方式，本方案采用的红外信号调制为当红外数字编码含低电平信号就产生PWM 信号驱动IR 发射管，高电平就停止PWM 信号产生，这是由IR 接收管的开漏接收模式决定的低电平调制模式。对于红外遥控信号解码和人体感应模块状态电平处理，这里分别开启了两个外部中断进行相应处理。

本方案亮点：

用极少的外围元器件就完成了空调风速自动调节系统项目的开发，

其次，充分运用到TI G3507 评估板的片内、片上外设资源。

除此之外，整个程序运行主要由中断响应进行逻辑处理，在空闲状态下通过__WFI 指令进入休眠模式，当触发外部中断后则退出休眠模式，进一步降低了系统功耗。

该系统需要借助G3507 来实现三大功能。

功能一是判断人员存在状态，该状态由外部人体感应模块输出高低电平决定。对于3507 MCU，其PB2 引脚检测到外部信号出现上升沿即为有人状态，出现下降沿并延时3 秒PB2 电平仍为低电平则判断为无人状态。

功能二是完成红外信号解码与红外信号编码。

功能一启用了G3507 内部GPIO 端口的外部中断工作模式，该模式对于外部信号的快速检测非常重要，同时避免了CPU 频繁检测外部信号电平的负担，CPU 只需执行外部中断到来后的逻辑。另外，使用一个定时器G0，该定时器用于控制红色LED 闪烁的频率。

功能二使用到两个定时器，一个定时器工作模式设为产生PWM 信号，用于驱动红外发射管发射红外信号。另一个定时器则是用于普通计时，用于记录红外接收管的一系列接收脉宽持续时间。

功能三是状态显示与按键输入检测

状态显示使用到板载三色LED，所以使能对应3 个GPIO引脚，红色LED持续闪烁表示有人，绿色LED常亮表示无人。蓝色LED 闪烁一次表示完成一次红外信号解码并将解码数据保存在内存中。按键输入检测使用到1 个GPIO 引脚，将该引脚设置为外部中断模式，按键按下后进入设置模式（可以录入新的红外指令），再次按下进入运行模式，即空调风速自动调节系统正在运行。

总共使用了G3507 内部3 个定时器资源、7 个GPIO 引脚资源。

G3507 对于的外部信号输入检测以及实现红外信号编码、解码起到了重要作用，G3507 作为MCU 主控， 它片内资源与性能胜任了这项工作任务。

总体感受是G3507 的定时器功能使用起来很不错，无论是PWM 工作模式还是定时器模式，定时效果不错，目前没有发现有bug 的地方。外部中断响应迅速、准确，可以说一旦检测到有人，空调调速红外指令马上就会发送执行，通过逻辑分析仪可以得到具体验证，目前没有外部中断bug。

在开发过程中也出现了一些小插曲，比如我手机前置摄像头旁有红外发射装置，它能够干扰红外接收管、以及空调红外接收，属实没想到它的干扰影响有这么大。毕竟红外接收管对于940nm 的红外光信号是来者不拒的，统一接收。鉴于此我在程序中添加了红外解码增强干扰处理，进一步提高了红外解码的准确性、可靠性。

G3507 的另一特色功能是低功耗节能，该系统在人体监测模块未产生中断时即刻执行__WFI 指令进入低功耗运行模式，直接任意中断事件发生MCU 随即被唤醒。这本身就是M0 内核MCU 的设计初衷之一，主打低功耗。

5.2 示例源码

以下为本方案部分示例源码：

主函数代码块：

图4

外部中断处理代码块：

图5

（注：本文来源于《EEPW》202412）