【应用】基于10引脚LSSOP通用微控制器RL78/G10的红外人体感应系统的设计方案

时间： 2018-08-18 来源：Renesas

瑞萨微控制器RL78/G10是一款10引脚LSSOP通用微控制器，非常适用于家用电器，电池充电器，电动工具等的辅助应用。本文介绍使用RL78/G10设计一款低成本的红外人体感应系统。该系统价格低廉，节能，是入口，门廊，楼梯和浴室临时照明的理想选择。

红外人体感应系统的技术参数

•电源：220 VAC

•低功耗电流（MCU）：0.5~1.5 mA

•照明功率：1W

•照明时间：10秒

•继电器输出：3A / 250 VAC

•工作温度：-40°C~85°C

•工作湿度：0~100％RH

10引脚LSSOP通用微控制器RL78/G10的特点：

最短指令执行时间：可以从高速（使用高速内部振荡器的@ 20 MHz操作时为0.05μs）更改为低速（1.0μs@ 1 MHz操作）

•通用寄存器：8位寄存器×8

•ROM：1到4 KB，RAM：128到512字节

•可选的高速内部振荡器时钟：20/10/5/2.5/1.25 MHz。

•具有片上单电源闪存、片上调试功能、片上可选上电复位（SPOR）电路、片上看门狗定时器（可通过专用的低速内部振荡器工作）、片上时钟输出/蜂鸣器输出控制器、片上BCD（二进制编码的十进制）校正电路

片上按键中断功能：6个按键中断输入引脚

•具有2通道8/16位定时器

•具有1个CSI通道、1个UART通道和1个IIC通道串行接口

•8/10位分辨率A / D转换器：4个通道

•待机功能：HALT或STOP模式

•电源电压：VDD = 2.0至5.5 V.

•工作环境温度：TA = -40至+ 85°C

RL78 / G10广泛用于小型消费电子产品，包括工业，办公室，家用电器，医疗保健，安全和城市应用的常用技术。

红外人体感应系统综述：

图1 系统总体设计图

系统总体设计图如图1所示，使用5V电源对R78/G10供电，WDT/TAU01模块发射40 kHz的红外信号，TAU00/INTP0接收红外反射信号，TOOL0接E1调试接口，IO口负责控制LED指示灯及继电器。系统初始化后，看门狗定时器中断中进行人体红外检测。

为减少干扰，系统使用40 kHz红外载波信号。在红外检测期间，MCU以TAU01的方波输出模式发射红外信号。当发射的红外信号经过人体反射到红外接收模块时，红外接收模块的输出波传递到INTP0的双边。在间隔定时器模式下，TAU00测量INTP0中断的间隔时间，判断是否检测到人体。如果检测到人体，MCU通过I / O端口打开LED照明10秒，当LED打开时，红外检测停止。10秒后，LED熄灭，MCU根据看门狗定时器中断控制的间隔时间继续检测人体是否接近。

红外人体感应系统硬件设计主要包括电源电路，红外信号发射电路，红外接收检测电路，LED照明和继电器驱动电路，实物图如图2所示：

图2 红外人体感应系统的主控板

红外人体感应系统供电电路

供电电路如图3所示，该系统的电源电路采用220 V至5 V交流电源变压器和全桥整流电路。全桥整流后，电源通过串联一个7805稳压器输出5V DC。电源功率大约为2 W，可以满足照明，继电器和MCU的操作要求。

图3 供电电路原理图

红外发射电路

该系统中的红外检测功能包括红外信号发射电路和红外接收检测电路。红外发射电路如图4所示，由TSAL6200发射红外信号，TAU01产生的红外信号从TO01输出，由瑞萨NPN三极管N0801S驱动。可以通过RV1调节红外发射管的功率，加大发射功率可以增加检测距离。需要注意的是，该解决方案的设定角度将区分物体与背景，例如墙壁等。

图4 红外发射电路原理图

为了提高检测灵敏度和可靠性，红外检测使用具有40kHz载波频率的红外载波信号。图5是红外载波信号的定义图。根据图5中的定义，每次由红外发射器发射的载波信号为“0101B”。

图5 红外载波信号定义图

红外接收电路

红外信号接收电路如图6所示。由TSOP1240接收并检测红外信号，如果没有检测到红外载波信号，则集成红外接头的TSOP1240的输出端口将输出高电平。当接收到由人体反射的红外载波信号时，集成红外接收头的TSOP1240输出调制的特性曲线。图7是该解决方案中的特征曲线。来自红外接收头的调制信号输出到INTP0引脚，并触发INTP0中断。TAU00测量波形切换时间。

图6 红外信号接收电路

图7 接收电路特性曲线

LED照明和继电器驱动电路

LED照明和继电器驱动电路如图8所示，该系统中的LED照明电路包括两个并联SMD封装的高亮度LED，每个LED约为0.5 W，由瑞萨NPN三极管N0801S驱动。由瑞萨NPN三极管N0801S驱动继电器控制外部相关设备，如外部照明设备。

图8 LED照明和继电器驱动电路电路图

软件设计：

图9是系统的软件工作流程图，主要分为如下几部分：重置/初始化任务、定时中断服务、红外信号发射任务、红外信号接收任务、接收检测判断任务、LED照明和继电器控制任务。

图9 系统的软件工作流程图

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全部评论（4）

国丰 Lv7. 资深专家 2018-10-23

学习了！
Ranger Lv8. 研究员 2018-10-08

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守猪待兔 Lv7. 资深专家 2018-08-18

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国丰 Lv7. 资深专家 2018-08-18

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2019/11 - RENESAS - 技术文档

楼宇自动化领先的物联网解决方案，适用于暖通空调、消防/安全、楼宇安保和照明

型号- RTK0EE0007D02001BJ,RA FAMILY,ISL9122A,ISL9001A,FS102,RV1S2211A,EZ-0012,TPW-RL78I1A-1C,RA6E1,RX600,RZ/A,DK-S3A7,RA6T2,RA6T1,RA2L1,TPW-RL78I1A-2C,ISL3259E,RS-485,RX600 SERIES,SLG47105,PK-S5D9,ISL29501,ISL854XX,9FGV0441,DK-S7G2,RL78 FAMILY,RX72M,RX72N,RZ/N,RZ/G2L,RZ/G2M,RZ/G2N,RAA604S00,RA6 SERIES,RTK0EE0003D01002BJ,RZ/G,RZ/V,RZ/G2E,RTK7RL23LMP00000BJ,RZ/T,RZ/G2H,SGAS7XX SERIES,RL78/L12,RL78/L13,RA2 SERIES,ISL15102,RZ/T SERIES,RX72T,RX23T,TB-S3A1,RZ FAMILY,RL78/H1D,RA4M1,RTK0EE0009D02001BJ,RA4M3,RA4M2,ISL28113,RX23E-A,RX200 SERIES,AT25XX,RTK0EMX270S00020BJ,IW1816,TB-S3A3,RX23W,SLG46537V,TB-S3A6,ISL85415,RTK0EMX270S01020BJ,RX113,RX100 SERIES,ISL85412,OB1203,RL78/G10,RAA211605,RL78/G11,RL78/G12,RL78/G13,RL78/G14,ISL3174E,RL78,RX13T,RL78/G1A,RZ/A SERIES,RL78/G1C,RL78/G1D,RL78/G1F,RL78/G1G,RL78/G1H,DA16600,RX140,RL78/G1M,RL78/G1N,RL78/G1P,RL78/G23,FS1012,SGAS711,RX700,RL78/I1X SERIES,RX24T,RX24U,RX130,SL29501RZ-T7A,ISL80XXX,RL78/F12,RL78/F13,RL78/F14,RL78/F15,TB-S5D5,RS485,RZ/N SERIES,5P49V6965,RZ/V SERIES,RX200,RA6M1,RA6M3,RA6M2,RA6M5,RA2E1,RA6M4,RA2E2,DA14531MOD,ISL29501-ST-EV1Z,RX66T,RX66N,SK-S7G2,RX671,ISL9123,TPW-RL78I1A,FS102X,DA14531,RL78I1A,RL78/G13A,HS3001,FS2012,RZ/G SERIES,HS310X,ZMOD4410-EVK,ΜPD720210,R9A06G061,SDAH02,RL78/I1A,DK-S124,SDAH01,RL78/I1B,RL78/I1C,RX100,RAA223012,RL78/I1D,DK-S128,RL78/I1E,ISL3245XE,ISL80505,RAA223011,RZ/G2,RXV2,RXV3,RYZ014A,ISL8723,RTK0EE0009D01001BJ,HS300X,RL78/I1X,RS-422,RL78/D1A,RAA239101,DA7218,RL78/L1A,RX FAMILY,RL78/L1C,ISL3159E,RX24T/U,RA4E1,RA2A1,ISL6719,RL78/G SERIES,RX700 SERIES,RX631,ZMOD4510,RX231/0,SGAS7XX,RS485T/R,R5F10267ASP,RAA2116XX,RX65N,ISL6186,PS2561F-1,ISL29501-CS-EVKIT1Z,RAA78815X,RX651,RA2,ISL29501IRZ-T7,RA4 SERIES,RA4,RL78/G,RA6,ZMOD4410,ISL85033,RA8,R9A06G037,HS3101,RTK0EE0007D01001BJ,RX65N/1,IW3627,RA4W1

2022.12 - RENESAS - 商品及供应商介绍

【经验】RL78/G10关于I2C接口电路设计的使用技巧

笔者曾经设计过一款测距产品，该产品功能并不复杂，通过I2C读取出距离的远近，再控制蜂鸣器发出不同频率的声音即可，唯一的要求就是尽可能的低成本。Renesas（瑞萨）RL78/G10系列MCU性能上满足设计要求。本文讲述RL78/G10关于I2C接口电路设计的使用技巧。

2019-11-20 - 设计经验

使用RL78/G10的代码生成工具进行RL78/G1M、RL78G1N软件开发

型号- RL78/G1N,RL78/G10,G1M/G1N,G1N,G10,RL78G1M,RL78G1N,RL78,RL78/G1M

May.31.22 - RENESAS - 应用笔记或设计指南 - Rev.1.00

【产品】瑞萨MCU在线仿真器,支持在Web浏览器上进行程序的开发和板级的仿真

瑞萨电子提供了包括RL78/G10、RL78/G11、RL78/G12、RL78/G13、RL78/G14五种型号的仿真器可供选择。其一大优势在于工程师可以很大程度上脱离开硬件的束缚，仅仅通过一台连接至互联网的PC便可以随时开始调试。在GUI上瑞萨电子MCU在线仿真器也采用了相对简单的设计，其中包括了强化的引导功能和提示功能便于工程师的操作。

2019-06-06 - 新产品