​​​​​​目的

了解人体红外传感器 HC-SR501 的驱动原理和STM32F030的中断机制，通过配置 STM32F030 芯片 GPIO 相关寄存器和外部触发中断实现人体红外传感器检测人体。

原理

中断是指当CPU执行程序时，由于发生了某种随机的事件（外部或内部），引起CPU暂停正在运行的程序，转去执行一段特殊的服务程序（中断服务子程序或中断处理程序），以处理该事件，该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行，这一过程就称为中断，我们把引起中断的原因，或者能够发出中断请求信号的来源统称为中断源。

NVIC，全称：Nested vectored interrupt controller,即嵌套向量中断控制器。Cortex-M0具有32个可屏蔽中断通道，4个可编程中断优先级（使用2位中断优先级）,所有中断包括核心异常都由NVIC管理。中断优先级是指，假设有两个中断先后触发，已经在执行的中断优先级如果没有后触发的中断优先级高，就会先处理优先级高的中断。

外部中断线或外部事件线如下图所示：

 中断和事件的区别：由上图可以看出，从外部激励信号来看，中断和事件的产生源都可以是一样的，之所以分为两部分，是由于中断需要CPU参与，需要软件的中断服务函数才能完成中断后产生的结果；但是事件是由硬件自动完成这个事件产生的结果（比如：I/O触发产生事件，然后联动触发AD转换）。

GPIO和中断线的映射关系如下图：

从映射关系图可以看出，STM32F0供I/O口使用的中断线有16个，GPIO的管脚GPIOx.0~GPIOx.15(x = A,B,C,D,F)分别对应中断线0~15。

中断向量表分别介绍了Cortex-M0所有中断名称、说明以及中断的地址，下图中列出中断向量表一部分，本实验使用EXTI0_1外部中断，详细请参考STM32F030 参考手册（STM32F030 Series Reference Manual）P171。

HC-SR501 是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口 LHI778 探头，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。

模块为全自动感应，当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。传感器有两种触发方式（可进行选择）：第一种不可重复触发方式，即感应输出高电平后，延时一段时间结束，输出将自动从高电平变成低电平。第二种可重复触发方式，即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。

具有感应封锁时间(默认设置：2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒—几十秒钟)。感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间，在此期间模块会间隔地输出 0-3 次，一分钟后进入待机状态。

传感器调节方法：

注：

a）调节延时电位器顺时针旋转，感应延时加长（最大约 300S），反之，感应延时减短（最小约 0.5S）。

b）调节距离电位器顺时针旋转，感应距离增大（最大约 7 米），反之，感应距离减小（最小约 3 米）。

传感器原理图如下：

 从传感器原理图可以看出，当传感器识别到人输出高电平时，三极管Q3 S8050导通，LED灯亮，S_OUT引脚输出低电平。当传感器未识别到人输出低电平时，三极管Q3 S8050截止，LED灯灭，S_OUT引脚输出高电平。

步骤

• 新建一个库函数工程。

• 在工程中新建两个文件分别命名为sensor_human.c和sensor_human.h，并将sensor_human.c文件保存在该工程文件夹中，并添加sensor_human.h文件路径。

• 在工程中添加蜂鸣器的初始化文件（具体初始化函数请参考源码）。

•  在sensor_human.c文件中添加相应头文件

#include "sensor_human.h" 
#include "bsp_buzzer.h"

• 在sensor_human.c文件中定义HC_SR501_Init()函数

// 引脚初始化
void HC_SR501_Init(void) 
{
}

• 在HC_SR501_Init()函数中实现接收传感器数据引脚的配置，通过人体检测传感器硬件可以看到，传感器的输出信号口S_OUT与 STM32F030 开发板 PA0引脚对应，所以我们需要对 PA0 进行初始化和外部中断配置。

        第一步：使能GPIOA的时钟。

        第二步：定义相关结构体变量。

        第三步：初始化GPIOA。

        第四步：初始化和配置外部中断。

// 引脚初始化
void HC_SR501_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct; // 定义结构体变量
	EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStruct; // 定义外部中断结构体变量
	NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStruct;
	
	RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOA, ENABLE); // 初始化 GPIO时钟
	
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; // 设置为推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN; // 设置引脚为输入模式
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; // 引脚为 PA0
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; // 上拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_Level_3; // 50MHz
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);  // 初始化函数 
	
	SYSCFG_EXTILineConfig(EXTI_PortSourceGPIOA, EXTI_PinSource0); // 选择用作EXTI线的GPIO引脚
	
	EXTI_InitStruct.EXTI_Line = EXTI_Line0; // 选择中断线0
	EXTI_InitStruct.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; // 选择中断触发
	EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Rising_Falling; // 选择双边沿触发
	EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd = ENABLE; // 使能中断线
	EXTI_Init(&EXTI_InitStruct); // 初始化外部中断
	
	// 配置中断
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel = EXTI0_1_IRQn; // 选择中断通道
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPriority = 2; // 选择中断优先级
	NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; // 使能中断通道
	NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);
}

• 配置中断服务程序用来处理读取到的传感器数据

// 配置中断服务函数
void EXTI0_1_IRQHandler(void)
{
	if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0))
	{
	    EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); // 清除中断标志位
	    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0))
	    {
		BUZZER_OFF;	// 蜂鸣器关	
	    }
	    else
	    {
		BUZZER_ON; //	蜂鸣器开	
	    }
	}
}

• 在sensor_human.h文件中进行函数声明

#ifndef _SENSOR_HUMAN_H_
#define _SENSOR_HUMAN_H_

#include "stm32f0xx.h"

void HC_SR501_Init(void);

#endif

• 在main.c文件中的main()函数中调用函数。

第一步：引用相关头文件。

第二步：在main()函数中初始化蜂鸣器和传感器：

#include "sensor_human.h"
#include "bsp_buzzer.h"

int main()
{
	Buzzer_Init();  // 蜂鸣器初始化
	HC_SR501_Init(); // 传感器读取引脚初始化
	while(1)
	{
	} 
}

现象

将程序下载到开发板中，等待传感器初始化后，当人从传感器经过时可以听到开发板上的蜂鸣器响起。

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