【应用】供电电流典型值仅为0.56μA的低功耗微控制器实现门窗报警器长期有效工作

时间： 2018-08-10 来源：Renesas

技术问答

近年来，破窗盗窃财产和伤害居民的案件正在增加。增强窗口安全性变得非常必要。带蜂鸣器的窗户报警器非常适合用在需要防止小偷通过窗户进入房间的地方。如果窗户被犯罪分子破坏，报警器则会发出窗口警报，以阻止警示罪犯，然后防止犯罪行为。带蜂鸣器的窗口报警器具有价格低，操作方便，安全性强的特点。除了普通的门窗外，带蜂鸣器的窗户报警器还可以起到大玻璃窗，玻璃柜和展台的防御和报警作用。本文提供了一个基于瑞萨低成本微控制器RL78/G10的带蜂鸣器的门窗报警器解决方案。

图1 门窗报警器示意图

电气参数：

关于本设计的电气参数。本方案采用3节AAA电池供电，额定电压4.5V。采用瑞萨低功耗微控制器RL78 / G10，供电电流典型值仅为0.56μA，超低的功耗能够保证报警器长期有效工作，这也是MCU选型的重要参考因素；另外，其设计采用振动检测的传感方式，上电时间10秒，报警声大于80dB，持续时间为20秒。

系统概述：

系统初始化完成后，LED闪烁表示系统运行良好。 10秒后，系统开始检测振动。如果未检测到振动，LED将稳定闪烁，表示RL78 / G10微控制器正常运行。如果发生任何振动，LED将快速闪烁，同时蜂鸣器响起并持续约20秒。20秒后，系统再次开始检测振动。

图2 门窗报警器电路实物图

硬件设计：

本方案的硬件设计主要包含以下几部分：振动检测电路、蜂鸣器驱动电路、LED驱动电路。

Z02振动传感器用于检测振动是否已经发生。无论振动传感器的状态如何，只要正常操作正在执行，它将保持在此状态。可能变化的是LED脉冲的频率。在该系统中，Z02振动传感器用于检测是否产生振动。Z02是Φ20mm3.5mm厚的板形高灵敏度振动检测模块。它可以用作门窗振动报警器的微型传感器头，安全报警器和实时监控电路。模块的黄铜板可以检测到非常微小的振动波，并通过内部放大，滤波，整形和电平转换输出一个瞬态脉冲信号。当振动停止时，输出信号立即返回到0电平状态。

图3 振动检测电路原理图

当检测到振动信号时，蜂鸣器发出高分贝警报。有两种蜂鸣器。一个由直流驱动，另一个由方波驱动。该系统使用方波驱动的蜂鸣器。它可以通过PCLBUZ0引脚输出一定的频率来发出报警声。通常，蜂鸣器是电感元件，其电流不是瞬态变化的，因此需要续流二极管来提供连续电流。否则，它将在蜂鸣器的两端产生数十伏的峰值电压。它可能会损坏三极管并干扰整个电路系统的运行。本方案设计的警报声频率为2500 kHz。

图4 蜂鸣器驱动电路原理图

最后，该系统中的报警LED使用LED，其驱动电流通常约为5 mA。由于RL78/G10引脚具有大电流驱动能力可以直接驱动LED，因此低电平用于打开LED。

图5 LED驱动电路原理图

软件流程：

（1）ON-OFF开关激活后，系统上电，LED以50 ms的周期闪烁约10 s。
（2）当LED熄灭时，表示系统可以开始正常运行。然后RL78/G10在STOP模式下工作以降低功耗。 RL78/G10进入STOP模式后，看门狗定时器继续计数。
（3）当发生看门狗定时器中断或振动模块Z02检测到振动信号（外部中断）时，系统退出STOP模式并进入报警模式。
（4）如果发生看门狗定时器中断，系统退出STOP模式后，LED闪烁表示RL78/G10正常工作。然后系统进入STOP低功耗模式并等待下一个中断。
（5）如果振动模块Z02检测到振动信号，则在系统退出STOP模式后，LED以500 ms的周期闪烁，蜂鸣器响（> 80 dB）并持续约20 s。20秒后，系统进入STOP低功耗模式并等待下一个中断。

图6 任务流程图

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全部评论（5）

lm11 Lv6. 高级专家 2018-11-03

学习
伍伍 Lv7. 资深专家 2018-11-01

支持支持
yingqiming Lv7. 资深专家 2018-10-25

不错
柠檬味儿 Lv7. 资深专家 2018-08-10

有用~
luosai Lv8. 研究员 2018-08-10

不错！

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