论感应基于人体感应智能型楼梯通道灯开关设计

论文导读：
摘 要：楼梯通道的声控开关是通过检测声音来判断是否有人通过楼梯，经常存在因干扰声音而使声控开关产生误判而亮灯情况，因此提出一种基于人体感应的智能型楼梯通道灯开关的设计。智能楼梯通道灯开关是通过红外传感器在黑夜中能及时感应到几米开外在楼梯通道中走动人体来进行自动控制，具有高效、节能和实用性。
关键词：智能开关 人体感应 红外传感器 P2288
1672-3791（2013）01（b）-0017-02
当有人在楼梯通道走动时，楼梯通道上的声控开关能自动检测到脚步声音或伴随的其它声音，在黑夜中能自动点亮楼梯通道灯，并适当的延迟一段时间后才会自动熄灭，方便人们黑夜中安全通过楼梯通道。这种只有在黑夜并有声音时才会自动点亮楼梯通道灯的声控开关使用方便，可以达到节能的目的，在住宅小区或办公楼等建筑群楼梯通道中得到了广泛的应用。但是这种声控开关只是检测楼梯通道中的声音来判断是否有人通过楼梯，有时难免因楼梯通道外面的干扰声音传入到楼梯通道使声控开关产生误判而亮灯，并不能很好的实现节能的目的。针对这种使用功能上设计的缺陷，提出一种基于人体感应的智能型楼梯通道灯开关的实现方法。智能楼梯通道灯开关以单片机为控制核心，结合红外传感器P2288和光敏电阻，在黑夜中能及时准确的检测到几米开外在楼梯通道中走动人体，并自动点亮楼梯通道灯为其照明，直到检测不到人体移动为止而自动熄灭，实现节能更加高效，具有较高的实用性。
1 智能开关控制原理
红外传感器P2288是一种被动式摘自：毕业论文免费下载www.7ctime.com
红外传感器，所谓的被动式红外传感器是指传感器本身并不能发送红外线，而是利用红外热释电效应能将收集的外部红外线转换成电信号。智能楼梯通道开关正是应用此原理来检测通过楼梯通道的人体。当有人通过楼梯通道并进入到红外传感器P2288能感应的距离范围时，红外传感器P2288产生相应的电信号，这种微弱的电信号经过信号处理电路进行滤波、放大和比较整形之后，作为检测信号直接输入到单片机进行处理。单片机收到感应的检测信号后再通过光敏电阻检测当前周围环境的夜晚状态，如当前周围环境正处在夜晚状态则满足亮灯条件，单片机立即点亮楼梯通道灯，然后作适当的延时维持亮灯状态并不断继续检测人体感应信号和当前周围环境的夜晚状态，直到检测不到人体感应信号或当前周围环境不在夜晚状态才自动熄灭。
由于人体在楼梯通道内移动时所发出的红外线极其微弱，为防止其它热源的红外辐射光（红外线的波长小于7.5 m或大于14 m）干扰智能楼梯通道开关内的红外传感器工作，防止智能楼梯通道开关误判断而亮灯，需要在红外传感器P2288顶部盖上一块方形的干涉滤光片。干涉滤光片只让人体移动时特有的红外光谱（红外线的波长在7.0～14 m之间）能顺利进入到红外传感器，保证智能楼梯通道开关准确检测到在楼梯通道移动的人体。同时为能将收集的红外线最大限度的聚集于干涉滤光片，扩大红外传感器在楼梯通道的感应范围，还需要在干涉滤光片前端再配上菲涅尔透镜。
2 智能开关硬件设计
智能楼梯通道开关的硬件电路由主控制电路、人体感应检测电路、夜晚状态检测电路和控制灯亮灭电路等四个部分组成。设计方案的硬件电路结构简单，检测在楼梯通道移动的人体准确可靠，较之声控开关控制楼梯通道灯的亮灭更加及时，实现节能更加高效，具有明显的技术优势。其中主控制电路器选用在系统可编程的STC12C2052单片机，此外单片机内部还具有256个字节片内RAM数据存储器，2K个字节片内FLASH程序存储器，完全能够满足系统程序运行和数据临时存储的需要。

2.1 人体感应检测电路

人体感应检测电路是智能楼梯通道开关能否及时准确有效检测有无人体通过楼梯通道的关键。电路选用的P2288红外传感器只对移动人体发出的红外线具有高度敏感性，对静止或移动缓慢的人体不敏感，同时可抑制可见光或其它大部分红外线对传感器的干扰，具有良好的抗干扰能力，工作性能稳定。人体感应检测电路如图1所示，当有人体通过楼梯通道并进入到红外传感器P2288的感应范围时，红外传感器P2288能及时得到响应并产生微弱的电信号。这种微弱的电信号经三极管放大后送比较器进行整形后，可作为人体感应检测信号输入到单片机处理。调节电阻R5在适论文导读：R9阻值的适当比例，可以调节夜晚状态天黑程度的亮灯条件。2.3控制灯亮灭电路控制楼梯通道灯亮灭电路如图3所示。楼梯通道灯的照明由市电提供电源，所以采用继电器把系统供电的直流电和交流电隔离，电路中二极管为续流二极管，用来在继电器通断时保护电路。当单片机输出高电平时点亮楼梯通道灯，输出低电平时熄灭楼梯通道
当的阻值，可以调节电路人体感应的灵敏度，调节电阻R1在适当的阻值，可以调节电路人体感应的距离。

2.2 夜晚状态检测电路

夜晚状态检测电路选用光敏电阻为传感器0。光敏电阻在光亮的环境状态下电阻值很小，相当于短路；在夜晚天黑的环境状态下电阻值很大，相当于开路。夜晚状态检测电路如图2所示，夜晚状态下输入单片机的检测信号为低电平，光亮状态下输入单片机的检测信号为高电平，调节电阻R8和R9阻值的适当比例，可以调节夜晚状态天黑程度的亮灯条件。

2.3 控制灯亮灭电路

控制楼梯通道灯亮灭电路如图3所示。楼梯通道灯的照明由市电提供电源，所以采用继电器把系统供电的直流电和交流电隔离，电路中二极管为续流二极管，用来在继电器通断时保护电路。当单片机输出高电平时点亮楼梯通道灯，输出低电平时熄灭楼梯通道灯。
3 智能开关软件设计
根据上述智能开关的硬件电路原理图，楼梯通道灯亮时必须同时满足在夜晚状态和有人体在楼梯通道通过两个基本条件，只要在光亮状态或没有人体在楼梯通道通过这两项中的任何一个项成立则楼梯通道灯都必须熄灭。因此在软件设计上主控制器所先要对周围环境状态进行检测，只要在光亮状态下，则不必检测人体感应信号，楼梯通道灯直接处于熄灭状态。当周围环境状态处在夜晚状态时，主程序则需要再检测人体感应信号，一旦检测到楼梯通道有人体移动，则立即开启点亮楼梯通道灯并维持亮灯适当时间。之后主控制器继续检测周围环境状态和人体感应信号，一旦环境状态处于光亮状态或检测不到人体感应信号，则立即熄灭楼梯通道灯。智能开关控制楼梯通道灯亮灭的主程序流程图（如图4）。
4 结语
设计方案采用以STC12C2052单片机为核心的智能开关，硬件电路简单，体积小，安装方便，非常适合应用在住宅小区或办公楼等建筑群公共楼梯通道中。把智能开关样机安装在楼梯通道距离地面大致2 m的位置上，在不同的工作环境下经过的多次测试，系统工作情况稳定可靠，能及时准确感应到通过楼梯通道的人体，通过调节电路有关参数，最大感应距离可达15 m，取得了满意的设计效果，必将有广阔的市场应用前景。
参考文献
百度文库.热释电人体感应红外线传感器的原理及应用[EB/OL].http：//wenku.baidu.com/view/c9d9e85c3b3 567ec102d8a9

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