摘 要：樓梯通道的聲控開關是通過檢測聲音來判斷是否有人通過樓梯，經常存在因干擾聲音而使聲控開關產生誤判而亮燈情況，因此提出一種基于人體感應的智能型樓梯通道燈開關的設計。智能樓梯通道燈開關是通過紅外傳感器在黑夜中能及時感應到幾米開外在樓梯通道中走動人體來進行自動控制，具有高效、節(jié)能和實用性。

關鍵詞：智能開關 人體感應 紅外傳感器 P2288

中圖分類號：TM564 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0017-02

當有人在樓梯通道走動時，樓梯通道上的聲控開關能自動檢測到腳步聲音或伴隨的其它聲音，在黑夜中能自動點亮樓梯通道燈，并適當?shù)难舆t一段時間后才會自動熄滅，方便人們黑夜中安全通過樓梯通道。這種只有在黑夜并有聲音時才會自動點亮樓梯通道燈的聲控開關使用方便，可以達到節(jié)能的目的，在住宅小區(qū)或辦公樓等建筑群樓梯通道中得到了廣泛的應用。但是這種聲控開關只是檢測樓梯通道中的聲音來判斷是否有人通過樓梯，有時難免因樓梯通道外面的干擾聲音傳入到樓梯通道使聲控開關產生誤判而亮燈，并不能很好的實現(xiàn)節(jié)能的目的。針對這種使用功能上設計的缺陷，提出一種基于人體感應的智能型樓梯通道燈開關的實現(xiàn)方法。智能樓梯通道燈開關以單片機為控制核心，結合紅外傳感器P2288和光敏電阻，在黑夜中能及時準確的檢測到幾米開外在樓梯通道中走動人體，并自動點亮樓梯通道燈為其照明，直到檢測不到人體移動為止而自動熄滅，實現(xiàn)節(jié)能更加高效，具有較高的實用性。

1 智能開關控制原理

紅外傳感器P2288是一種被動式紅外傳感器，所謂的被動式紅外傳感器是指傳感器本身并不能發(fā)送紅外線，而是利用紅外熱釋電效應能將收集的外部紅外線轉換成電信號。智能樓梯通道開關正是應用此原理來檢測通過樓梯通道的人體。當有人通過樓梯通道并進入到紅外傳感器P2288能感應的距離范圍時，紅外傳感器P2288產生相應的電信號，這種微弱的電信號經過信號處理電路進行濾波、放大和比較整形之后，作為檢測信號直接輸入到單片機進行處理。單片機收到感應的檢測信號后再通過光敏電阻檢測當前周圍環(huán)境的夜晚狀態(tài)，如當前周圍環(huán)境正處在夜晚狀態(tài)則滿足亮燈條件，單片機立即點亮樓梯通道燈，然后作適當?shù)难訒r維持亮燈狀態(tài)并不斷繼續(xù)檢測人體感應信號和當前周圍環(huán)境的夜晚狀態(tài)，直到檢測不到人體感應信號或當前周圍環(huán)境不在夜晚狀態(tài)才自動熄滅。

由于人體在樓梯通道內移動時所發(fā)出的紅外線極其微弱，為防止其它熱源的紅外輻射光（紅外線的波長小于7.5 m或大于14 m）干擾智能樓梯通道開關內的紅外傳感器工作，防止智能樓梯通道開關誤判斷而亮燈，需要在紅外傳感器P2288頂部蓋上一塊方形的干涉濾光片。干涉濾光片只讓人體移動時特有的紅外光譜（紅外線的波長在7.0～14 m之間）能順利進入到紅外傳感器，保證智能樓梯通道開關準確檢測到在樓梯通道移動的人體。同時為能將收集的紅外線最大限度的聚集于干涉濾光片，擴大紅外傳感器在樓梯通道的感應范圍，還需要在干涉濾光片前端再配上菲涅爾透鏡。

2 智能開關硬件設計

智能樓梯通道開關的硬件電路由主控制電路、人體感應檢測電路、夜晚狀態(tài)檢測電路和控制燈亮滅電路等四個部分組成。設計方案的硬件電路結構簡單，檢測在樓梯通道移動的人體準確可靠，較之聲控開關控制樓梯通道燈的亮滅更加及時，實現(xiàn)節(jié)能更加高效，具有明顯的技術優(yōu)勢。其中主控制電路器選用在系統(tǒng)可編程的STC12C2052單片機，此外單片機內部還具有256個字節(jié)片內RAM數(shù)據(jù)存儲器，2K個字節(jié)片內FLASH程序存儲器，完全能夠滿足系統(tǒng)程序運行和數(shù)據(jù)臨時存儲的需要。

2.1 人體感應檢測電路

人體感應檢測電路是智能樓梯通道開關能否及時準確有效檢測有無人體通過樓梯通道的關鍵。電路選用的P2288紅外傳感器只對移動人體發(fā)出的紅外線具有高度敏感性，對靜止或移動緩慢的人體不敏感，同時可抑制可見光或其它大部分紅外線對傳感器的干擾，具有良好的抗干擾能力，工作性能穩(wěn)定。人體感應檢測電路如圖1所示，當有人體通過樓梯通道并進入到紅外傳感器P2288的感應范圍時，紅外傳感器P2288能及時得到響應并產生微弱的電信號。這種微弱的電信號經三極管放大后送比較器進行整形后，可作為人體感應檢測信號輸入到單片機處理。調節(jié)電阻R5在適當?shù)淖柚?，可以調節(jié)電路人體感應的靈敏度，調節(jié)電阻R1在適當?shù)淖柚?，可以調節(jié)電路人體感應的距離。

2.2 夜晚狀態(tài)檢測電路

夜晚狀態(tài)檢測電路選用光敏電阻為傳感器0。光敏電阻在光亮的環(huán)境狀態(tài)下電阻值很小，相當于短路；在夜晚天黑的環(huán)境狀態(tài)下電阻值很大，相當于開路。夜晚狀態(tài)檢測電路如圖2所示，夜晚狀態(tài)下輸入單片機的檢測信號為低電平，光亮狀態(tài)下輸入單片機的檢測信號為高電平，調節(jié)電阻R8和R9阻值的適當比例，可以調節(jié)夜晚狀態(tài)天黑程度的亮燈條件。

2.3 控制燈亮滅電路

控制樓梯通道燈亮滅電路如圖3所示。樓梯通道燈的照明由市電提供電源，所以采用繼電器把系統(tǒng)供電的直流電和交流電隔離，電路中二極管為續(xù)流二極管，用來在繼電器通斷時保護電路。當單片機輸出高電平時點亮樓梯通道燈，輸出低電平時熄滅樓梯通道燈。

3 智能開關軟件設計

根據(jù)上述智能開關的硬件電路原理圖，樓梯通道燈亮時必須同時滿足在夜晚狀態(tài)和有人體在樓梯通道通過兩個基本條件，只要在光亮狀態(tài)或沒有人體在樓梯通道通過這兩項中的任何一個項成立則樓梯通道燈都必須熄滅。因此在軟件設計上主控制器所先要對周圍環(huán)境狀態(tài)進行檢測，只要在光亮狀態(tài)下，則不必檢測人體感應信號，樓梯通道燈直接處于熄滅狀態(tài)。當周圍環(huán)境狀態(tài)處在夜晚狀態(tài)時，主程序則需要再檢測人體感應信號，一旦檢測到樓梯通道有人體移動，則立即開啟點亮樓梯通道燈并維持亮燈適當時間。之后主控制器繼續(xù)檢測周圍環(huán)境狀態(tài)和人體感應信號，一旦環(huán)境狀態(tài)處于光亮狀態(tài)或檢測不到人體感應信號，則立即熄滅樓梯通道燈。智能開關控制樓梯通道燈亮滅的主程序流程圖（如圖4）。

4 結語

設計方案采用以STC12C2052單片機為核心的智能開關，硬件電路簡單，體積小，安裝方便，非常適合應用在住宅小區(qū)或辦公樓等建筑群公共樓梯通道中。把智能開關樣機安裝在樓梯通道距離地面大致2 m的位置上，在不同的工作環(huán)境下經過的多次測試，系統(tǒng)工作情況穩(wěn)定可靠，能及時準確感應到通過樓梯通道的人體，通過調節(jié)電路有關參數(shù)，最大感應距離可達15 m，取得了滿意的設計效果，必將有廣闊的市場應用前景。

參考文獻

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