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前言 傳感器是能夠感測周?chē)h(huán)境的智能電子元器件。因為傳感器小型化趨勢為其開(kāi)拓了更廣泛的應用空間，所以，就其本身而言，傳感器不是科技創(chuàng )新或新領(lǐng)域，而是一項不斷發(fā)展的技術(shù)。隨著(zhù)IC制造工藝進(jìn)步，小型化成為傳感器產(chǎn)業(yè)的新趨勢。傳感器正在改變著(zhù)用戶(hù)的感知和行為。 MEMS(微機電系統)是一項小型化的制造技術(shù)，可最大程度地縮減傳感器的尺寸。MEMS傳感器是由負責感測和執行功能的不同器件組成。MEMS對給定輸入或環(huán)境條件做出反應，并輸出一個(gè)測量值。傳感器芯片既可單獨工作，又可以與處理器集成在一起。傳感器輸出既可是模擬信號也可以是數字信號。 新的半導體技術(shù)能夠讓設計企業(yè)和制造商在消費電子產(chǎn)品內實(shí)現傳感器用例，這在過(guò)去是不可能的，因為傳感器尺寸過(guò)大。溫度傳感器、濕度傳感器、運動(dòng)傳感器、光傳感器、環(huán)境傳感器是我們在日常生活中常見(jiàn)的傳感器，至于是哪一種傳感器，取決于用例和商業(yè)領(lǐng)域。有些電子系統裝有多個(gè)傳感器，為實(shí)現一個(gè)任務(wù)，這些傳感器需要協(xié)同工作，這又稱(chēng)為傳感器融合(http://en.wikipedia.org/wiki/Sensor_fusion)。智能手機是最常見(jiàn)的傳感器融合實(shí)例，智能手機內有傳感器和相關(guān)算法，所以我們才能用手勢玩視頻游戲。 傳感器給人類(lèi)生活帶來(lái)哪些好處 傳感器給人類(lèi)生活帶來(lái)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)傳感器獨立向主處理器傳送測量數據。在收到傳感器數據后，用戶(hù)還可以做出相應的反應。按照對人類(lèi)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)構成的系統拓撲。在下面物聯(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(zhù)新技術(shù)問(wèn)世，人們越來(lái)越關(guān)注如何提高樓宇家居的能效、安全和響應速度。這項事業(yè)以及人類(lèi)社會(huì )將會(huì )從物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中受益良多�；ヂ�(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。意法半導體開(kāi)發(fā)出了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)解決方案。在智能家居中，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)是中心站，多個(gè)傳感器節點(diǎn)(運動(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)系統由無(wú)線(xiàn)網(wǎng)關(guān)中心站和傳感器節點(diǎn)兩個(gè)主模塊組成。 • 無(wú)線(xiàn)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，負責與傳感器節點(diǎn)通信，控制傳感器節點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)板有兩個(gè)主要無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)。 • 傳感器節點(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)境數據，并發(fā)送到網(wǎng)關(guān)中心站。用戶(hù)可以用智能手機連接網(wǎng)關(guān)站，查看傳感器數據。用戶(hù)可以登錄網(wǎng)絡(luò )應用軟件，查看傳感器板發(fā)送的數據。 
圖1:智能樓宇框圖
圖2:監控智能樓宇解決方案的安卓應用軟件
圖3:監視傳感器參數的網(wǎng)絡(luò )應用軟件 圖4軟件工具用于首次部署傳感器節點(diǎn)，并將其與網(wǎng)絡(luò )應用軟件集成在一起。該工具能夠讓用戶(hù)添加節點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò )應用軟件中配置和注冊節點(diǎn)。在注冊完成后，用戶(hù)可以登錄網(wǎng)絡(luò )應用軟件，查看節點(diǎn)的傳感器數據，如圖3所示。
圖4:配置系統的軟件工具 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 )節省能降耗的應用領(lǐng)域之一。該解決方案將現有的街道照明系統變成智能街道照明系統，利用6LoWAPN技術(shù)給每支路燈分配一個(gè)獨一無(wú)二的網(wǎng)絡(luò )地址，使它們能夠通過(guò)現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施通信。每個(gè)路燈上的傳感器將發(fā)送自然光線(xiàn)強度反饋信號，從而靈活地控制路燈耗電量，摒棄按照時(shí)間設置路燈開(kāi)關(guān)的做法，這讓用戶(hù)能夠單獨監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，智能照明系統還能幫助用戶(hù)監視系統錯誤，在發(fā)生盜電事件時(shí)及時(shí)報警。 在圖5所示的網(wǎng)格拓撲內，一支路燈可兼作集中器，與其它路燈相連。集中器將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送數據，管理員可查看所有路燈的狀態(tài)，并執行相應的控制措施，如圖6所示。
圖5:智能城市照明解決方案
圖6:監控智能樓宇解決方案的網(wǎng)絡(luò )應用軟件 健身器材 健身器材是傳感器未來(lái)在提高人類(lèi)生活中起重要作用的應用領(lǐng)域。傳感器能夠讓醫療產(chǎn)品廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)便攜醫療解決方案。這些便攜醫療解決方案可連接智能手機，通過(guò)安全網(wǎng)絡(luò )向醫生、醫院和醫療保險公司傳送健康狀態(tài)參數。計步器、 數字式溫度計、HB計、脈沖 – 血氧儀、BP計是與智能手機和應用通信的用例。手環(huán)式計步器是意法半導體提供的生產(chǎn)級產(chǎn)品設計解決方案。該設計包括記錄身體運動(dòng)的MEMS運動(dòng)傳感器和在微控制器上運行的步數算法。該設計還有近距離通信芯片，用戶(hù)可通過(guò)NFC智能手機讀取數據。
圖7:手環(huán)式計步器 如圖7所示，手環(huán)式計步器的組件是運動(dòng)MEMS、 NFC標簽和STM32微控制器。 如圖8所示，安卓應用軟件利用NFC技術(shù)讀取數據，并為用戶(hù)保存數據，將其轉換成圖表供用戶(hù)查看。
圖8:手環(huán)式計步器安卓應用軟件 總之，在我們生活的周?chē)兄悄茈娮酉到y，這些系統由各種傳感器組成，讓我們的生活變得簡(jiǎn)便快捷。半導體技術(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。 |
