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前言 傳感器是能夠感測(cè)周圍環(huán)境的智能電子元器件。因?yàn)閭鞲衅餍⌒突厔?shì)為其開拓了更廣泛的應(yīng)用空間，所以，就其本身而言，傳感器不是科技創(chuàng)新或新領(lǐng)域，而是一項(xiàng)不斷發(fā)展的技術(shù)。隨著IC制造工藝進(jìn)步，小型化成為傳感器產(chǎn)業(yè)的新趨勢(shì)。傳感器正在改變著用戶的感知和行為。 MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))是一項(xiàng)小型化的制造技術(shù)，可最大程度地縮減傳感器的尺寸。MEMS傳感器是由負(fù)責(zé)感測(cè)和執(zhí)行功能的不同器件組成。MEMS對(duì)給定輸入或環(huán)境條件做出反應(yīng)，并輸出一個(gè)測(cè)量值。傳感器芯片既可單獨(dú)工作，又可以與處理器集成在一起。傳感器輸出既可是模擬信號(hào)也可以是數(shù)字信號(hào)。 新的半導(dǎo)體技術(shù)能夠讓設(shè)計(jì)企業(yè)和制造商在消費(fèi)電子產(chǎn)品內(nèi)實(shí)現(xiàn)傳感器用例，這在過去是不可能的，因?yàn)閭鞲衅鞒叽邕^大。溫度傳感器、濕度傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、光傳感器、環(huán)境傳感器是我們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｒ姷膫鞲衅�，至于是哪一種傳感器，取決于用例和商業(yè)領(lǐng)域。有些電子系統(tǒng)裝有多個(gè)傳感器，為實(shí)現(xiàn)一個(gè)任務(wù)，這些傳感器需要協(xié)同工作，這又稱為傳感器融合(http://en.wikipedia.org/wiki/Sensor_fusion)。智能手機(jī)是最常見的傳感器融合實(shí)例，智能手機(jī)內(nèi)有傳感器和相關(guān)算法，所以我們才能用手勢(shì)玩視頻游戲。 傳感器給人類生活帶來哪些好處 傳感器給人類生活帶來很多好處。在最簡(jiǎn)單用例中，一個(gè)電路板上整合多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器獨(dú)立向主處理器傳送測(cè)量數(shù)據(jù)。在收到傳感器數(shù)據(jù)后，用戶還可以做出相應(yīng)的反應(yīng)。按照對(duì)人類生活方式的影響分析，傳感器和連接技術(shù)有很多用例。涉及傳感器和連接技術(shù)的所有用例都屬于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)范疇。物聯(lián)網(wǎng)可定義為由傳感器芯片和連接技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)拓?fù)�。在下面物�?lián)網(wǎng)領(lǐng)域，傳感器具有關(guān)鍵作用： • 智能樓宇/家居 • 智能城市照明 • 健身器材 智能樓宇/家居 隨著新技術(shù)問世，人們?cè)絹碓疥P(guān)注如何提高樓宇家居的能效、安全和響應(yīng)速度。這項(xiàng)事業(yè)以及人類社會(huì)將會(huì)從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中受益良多。互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步繁榮和傳感器的低功耗技術(shù)正在幫助我們發(fā)展智能樓宇家居。支持BT/BTLE[Bluetooth/Bluetooth Low Energy]、Wi-Fi [Wireless Fidelity]、NFC [近距離通信]和3G服務(wù)的智能手機(jī)是推動(dòng)智能樓宇家居等物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要素。意法半導(dǎo)體開發(fā)出了無(wú)線網(wǎng)關(guān)解決方案。在智能家居中，無(wú)線網(wǎng)關(guān)是中心站，多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(運(yùn)動(dòng)傳感器、壓力傳感器、光傳感器、濕度傳感器、麥克風(fēng))安放在不同位置，與網(wǎng)關(guān)中心站通信。因此，整個(gè)系統(tǒng)由無(wú)線網(wǎng)關(guān)中心站和傳感器節(jié)點(diǎn)兩個(gè)主模塊組成。 • 無(wú)線中心/網(wǎng)關(guān)站:網(wǎng)關(guān)站或中心站可理解為家庭DSL路由器，負(fù)責(zé)與傳感器節(jié)點(diǎn)通信，控制傳感器節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)板有兩個(gè)主要無(wú)線連接技術(shù)。 • 傳感器節(jié)點(diǎn):在傳感器板上有多個(gè)傳感器，例如，壓力傳感器、濕度傳感器、 運(yùn)動(dòng)MEMS、光傳感器和麥克風(fēng)。傳感器板讀取傳感器的環(huán)境數(shù)據(jù)，并發(fā)送到網(wǎng)關(guān)中心站。用戶可以用智能手機(jī)連接網(wǎng)關(guān)站，查看傳感器數(shù)據(jù)。用戶可以登錄網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，查看傳感器板發(fā)送的數(shù)據(jù)。 
圖1:智能樓宇框圖
圖2:監(jiān)控智能樓宇解決方案的安卓應(yīng)用軟件
圖3:監(jiān)視傳感器參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 圖4軟件工具用于首次部署傳感器節(jié)點(diǎn)，并將其與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件集成在一起。該工具能夠讓用戶添加節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件中配置和注冊(cè)節(jié)點(diǎn)。在注冊(cè)完成后，用戶可以登錄網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，查看節(jié)點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)，如圖3所示。
圖4:配置系統(tǒng)的軟件工具 智能城市照明 智能街道照明是傳感器配合自動(dòng)化和通信技術(shù)幫助社會(huì)節(jié)省能降耗的應(yīng)用領(lǐng)域之一。該解決方案將現(xiàn)有的街道照明系統(tǒng)變成智能街道照明系統(tǒng)，利用6LoWAPN技術(shù)給每支路燈分配一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的網(wǎng)絡(luò)地址，使它們能夠通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施通信。每個(gè)路燈上的傳感器將發(fā)送自然光線強(qiáng)度反饋信號(hào)，從而靈活地控制路燈耗電量，摒棄按照時(shí)間設(shè)置路燈開關(guān)的做法，這讓用戶能夠單獨(dú)監(jiān)控一支路燈或全城路燈，促進(jìn)智能城市概念的發(fā)展。此外，智能照明系統(tǒng)還能幫助用戶監(jiān)視系統(tǒng)錯(cuò)誤，在發(fā)生盜電事件時(shí)及時(shí)報(bào)警。 在圖5所示的網(wǎng)格拓?fù)鋬?nèi)，一支路燈可兼作集中器，與其它路燈相連。集中器將通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)，管理員可查看所有路燈的狀態(tài)，并執(zhí)行相應(yīng)的控制措施，如圖6所示。
圖5:智能城市照明解決方案
圖6:監(jiān)控智能樓宇解決方案的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 健身器材 健身器材是傳感器未來在提高人類生活中起重要作用的應(yīng)用領(lǐng)域。傳感器能夠讓醫(yī)療產(chǎn)品廠商開發(fā)便攜醫(yī)療解決方案。這些便攜醫(yī)療解決方案可連接智能手機(jī)，通過安全網(wǎng)絡(luò)向醫(yī)生、醫(yī)院和醫(yī)療保險(xiǎn)公司傳送健康狀態(tài)參數(shù)。計(jì)步器、 數(shù)字式溫度計(jì)、HB計(jì)、脈沖 – 血氧儀、BP計(jì)是與智能手機(jī)和應(yīng)用通信的用例。手環(huán)式計(jì)步器是意法半導(dǎo)體提供的生產(chǎn)級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案。該設(shè)計(jì)包括記錄身體運(yùn)動(dòng)的MEMS運(yùn)動(dòng)傳感器和在微控制器上運(yùn)行的步數(shù)算法。該設(shè)計(jì)還有近距離通信芯片，用戶可通過NFC智能手機(jī)讀取數(shù)據(jù)。
圖7:手環(huán)式計(jì)步器 如圖7所示，手環(huán)式計(jì)步器的組件是運(yùn)動(dòng)MEMS、 NFC標(biāo)簽和STM32微控制器。 如圖8所示，安卓應(yīng)用軟件利用NFC技術(shù)讀取數(shù)據(jù)，并為用戶保存數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成圖表供用戶查看。
圖8:手環(huán)式計(jì)步器安卓應(yīng)用軟件 總之，在我們生活的周圍有智能電子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)由各種傳感器組成，讓我們的生活變得簡(jiǎn)便快捷。半導(dǎo)體技術(shù)有助于傳感器和其它芯片微型化，智能電子產(chǎn)品讓我們的生活方式更智能。 |
