[IoT DIY 3편] 야간 시각적 피로도 해결을 위한 다중 센서 퓨전: 조도, 도플러 레이더, 유한 상태 머신(FSM) 설계 및 오탐 필터링 노하우

#include <Arduino.h>

#define PIN_CDS         34  // 조도 센서 아날로그 입력
#define PIN_DOPPLER     35  // 도플러 레이더 디지털 입력
#define PIN_LED_EN      5   // LED 매트릭스 디스플레이 출력 EN

// 시스템 상태 정의 (FSM)
enum DisplayState {
    STATE_DAY_ALL_ON,
    STATE_NIGHT_CLOCK_ONLY,
    STATE_NIGHT_SLEEP
};

DisplayState currentState = STATE_DAY_ALL_ON;

// 타이머 및 필터링 변수
unsigned long lastMotionDetectedTime = 0;
unsigned long motionPulseStartTime = 0;
bool isMotionValid = false;

const int CDS_THRESHOLD_DARK = 500;          // 어둠 판단 임계값 (0~4095)
const unsigned long MOTION_DEBOUNCE = 1000;  // 오탐 방지 유효 움직임 시간 (1초)
const unsigned long SLEEP_TIMEOUT = 60000;   // 소등 진입 대기 시간 (60초)

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// 1. 도플러 센서 소프트웨어 디바운스 필터
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bool readDopplerWithFilter() {
    int rawDoppler = digitalRead(PIN_DOPPLER);
    unsigned long currentMillis = millis();

    if (rawDoppler == HIGH) {
        if (motionPulseStartTime == 0) {
            motionPulseStartTime = currentMillis; // 감지 시작 시간 기록
        }

        // 연속으로 1초 이상 HIGH가 유지되어야만 실제 움직임으로 인정 (커튼 흔들림 무시)
        if (currentMillis - motionPulseStartTime >= MOTION_DEBOUNCE) {
            lastMotionDetectedTime = currentMillis;
            isMotionValid = true;
        }
    } else {
        motionPulseStartTime = 0; // 신호가 끊기면 타이머 초기화
    }

    // 마지막 유효 움직임 이후 타임아웃(60초) 이내면 계속 활성 상태 유지
    if (currentMillis - lastMotionDetectedTime < SLEEP_TIMEOUT) {
        return true;
    } else {
        isMotionValid = false;
        return false;
    }
}

// ==============================================================================
// 2. 유한 상태 머신(FSM) 상태 전이 로직
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void updateDisplayState() {
    int cdsValue = analogRead(PIN_CDS);
    bool isDark = (cdsValue < CDS_THRESHOLD_DARK);
    bool isPersonPresent = readDopplerWithFilter();

    // 상태 전이 규칙 판단
    if (!isDark) {
        currentState = STATE_DAY_ALL_ON;
    } else {
        if (isPersonPresent) {
            currentState = STATE_NIGHT_CLOCK_ONLY;
        } else {
            currentState = STATE_NIGHT_SLEEP;
        }
    }
}

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// 3. 상태별 디스플레이 렌더링 컨트롤러
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void executeDisplayOutput() {
    switch (currentState) {
        case STATE_DAY_ALL_ON:
            // 주간: 밝기 100%, 시세 + 시계 전체 출력
            // Matrix.setBrightness(255);
            // renderFullInfo();
            break;

        case STATE_NIGHT_CLOCK_ONLY:
            // 야간 활동: 밝기 최저(2%), 시세 끄고 시계만 조용히 출력
            // Matrix.setBrightness(5);
            // renderClockOnly();
            break;

        case STATE_NIGHT_SLEEP:
            // 야간 취침: 완전 소등 (화면 차단)
            // Matrix.clear();
            break;
    }
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(PIN_CDS, INPUT);
    pinMode(PIN_DOPPLER, INPUT);
    pinMode(PIN_LED_EN, OUTPUT);
}

void loop() {
    updateDisplayState();
    executeDisplayOutput();

    // 비동기 루프이므로 네트워크 통신 등 타 작업에 지장을 주지 않음
}