STM32 实战：用 AS312 人体红外传感器实现「有人/无人」检测

物联网传感器技术课程实验手记 · 人体红外（热释电 PIR）传感器篇

最近在嵌入式实验箱上做了一个人体红外检测实验：用一颗指甲盖大小的 AS312 热释电传感器，让 STM32 判断"屋里有没有人"，把结果实时显示在 LCD 上，同时通过串口打印出来。

一、实验要做什么

一句话：检测人体活动，并实时显示"有人 / 无人"。

硬件上就四样东西：

器件	型号/规格	作用
主控板	STM32L431VCTx（IoTV2_MainBoard）	系统核心，读取传感器状态
人体红外传感器	AS312（热释电红外模块）	检测人体活动，输出数字电平
显示屏	240×320 TFT-LCD	显示"有人/无人"状态
上位机	PC 串口调试助手（115200）	查看程序运行日志

软件上基于 STM32 HAL 库开发，整个系统的数据流是：

AS312 检测人体 → PC8 引脚读电平 → 主控判断 → LCD 显示 + 串口打印 + LED 指示

二、主角：AS312 热释电人体红外传感器

AS312 是一颗数字智能型热释电（PIR）探测器，和传统的模拟 PIR 方案不同，它把信号调理、滤波、DSP 处理、施密特触发输出全部集成进了探测器外壳，外围几乎不需要任何电路，直接输出稳定的 TTL 电平，非常省事。

它的核心原理是利用热释电效应：人体体温约 37 ℃，会不断向外辐射红外线。当人进入传感器视场并发生移动时，照射到热释电探测元上的红外辐射量发生变化，引起探测元表面温度变化，进而在晶体两端产生微弱的电荷信号。这个信号经过内部电路处理后，就变成了"有人"的判断依据。

关键点在于，它只能检测"运动的人体"——因为热释电效应依赖红外辐射的变化，人完全静止不动时，输出会慢慢回到无人状态。这也是后面踩坑的重点。

几个值得记的参数（来自 AS312 规格书）：

参数	数值	备注
工作电压	2.7 ~ 3.3 V（典型 3 V）	低功耗设计
工作电流	12 ~ 20 μA	微安级，适合电池供电
输出	施密特触发数字电平	无需外围放大电路
导通时间 / 锁定时间	约 2.3 s	检测到人体后保持高电平约 2.3 s
内部滤波	带通 0.44 Hz ~ 7 Hz	滤除环境与干扰成分

三、硬件接线：三根线搞定

AS312 模块采用三线制引出：VCC 接 3.3 V 电源正极，GND 接地，OUT 是数字信号输出线。本实验中 OUT 接到主控板的 PC8 引脚，PC8 在初始化时配置为下拉输入：无人时 OUT 输出低电平（逻辑 0），检测到人体活动时 OUT 输出高电平（逻辑 1）。

传感器内部的处理链路是这样的：

菲涅尔透镜 + 双元热释电探测 → 信号调理（带通滤波）→ 内置 DSP 处理（温度补偿 / 抗干扰）→ 施密特触发器输出

图 2 AS312 接线与输出原理示意

菲涅尔透镜的作用是把视场分成明暗交替的区域，人体移动时会让红外辐射在探测元上产生"变化"，这正是热释电探测器需要的信号；双元探测则用来抑制环境温度缓慢变化引起的共模干扰。这些细节做产品时很关键，实验阶段能理解到"检测变化、抑制静止"这个层面就够用了。

四、软件实现：HAL 库三步走

工程基于 STM32L4 系列 HAL 库，主要源文件有 main.c（主函数与时钟）、as312.c/.h（传感器驱动）、handle.c/.h（用户处理逻辑）、lcd.c/gui.c（显示驱动）、gpio.c/usart.c（底层外设）。

1. 主函数 main.c：初始化 + 死循环

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();          // HSI 16MHz 经 PLL 倍频作系统时钟
    LCD_Display_Init();            // 屏幕初始化，显示实验标题
    gpio_module_open(LEDS);        // 打开 LED 指示灯模块
    uart_open(uart2, 115200);      // 串口初始化

    printf("\r\n      人体红外检测实验      \r\n");
    printf("开始本实验：\r\n\r\n");
    AS312_Init();                  // 初始化人体红外检测引脚

    while(1)
    {
        Body_Handle();             // 检测人体状态并显示
    }
}

2. 传感器驱动 as312.c：PC8 下拉输入

void AS312_Init(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();              // 使能 GPIOC 时钟

    GPIO_InitStruct.Pin  = GPIO_PIN_8;         // PC8 引脚
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;    // 输入模式
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;      // 下拉
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

uint8_t Infrared_Read_State(void)
{
    return AS312_STATE();        // 返回 0：无人运动；返回 1：有人运动
}

3. 检测逻辑 Body_Handle()：每秒轮询一次

void Body_Handle(void)
{
    uint8_t as312_state = 0;
    static uint32_t tickstart;

    if((HAL_GetTick() - tickstart) >= 1000)    // 1000ms 检测一次
    {
        tickstart = HAL_GetTick();
        as312_state = Infrared_Read_State();

        if(as312_state == 1)
        {
            LCD_draw_bmp(96,120,48,gImage_Body);       // 有人图标
            Show_Str(96,178,BLUE,WHITE,"有人",16,1);   // 显示"有人"
        }
        else if(as312_state == 0)
        {
            LCD_draw_bmp(96,120,48,gImage_Body_hui);   // 无人图标
            Show_Str(96,178,BLUE,WHITE,"无人",16,1);   // 显示"无人"
        }

        if(as312_state != as312_state_rev)             // 状态变化才打印
        {
            printf("** 读取人体红外传感数据\r\n");
            printf("** 人体红外传感数据：%s\r\n\r\n",
                   as312_state == 1 ? "有人" : "无人");
            as312_state_rev = as312_state;
        }
        led_toggle(LED1_PORT);                         // LED 每秒翻转，运行指示
    }
}

几个设计细节值得学习：

• 定时轮询：用 HAL_GetTick() 做 1000 ms 定时，而不是粗暴的延时阻塞，主循环还能干别的事；
• 状态变化才打印：用 as312_state_rev 记录上一次状态，只有状态翻转时才输出日志，避免串口被刷屏；
• LED 每秒翻转：作为"系统还活着"的运行指示，排查问题非常有用。

五、实验现象

上电后 LCD 先显示"人体红外检测实验"标题界面；手靠近传感器时，LCD 显示"有人"并出现彩色人体图标，串口打印 ** 人体红外传感数据：有人；手移开后，LCD 显示"无人"并切换为灰色图标，串口打印 ** 人体红外传感数据：无人。LED1 每秒翻转一次，指示系统正常运行。

实验结果：LCD 显示"有人"与串口输出日志*

实验结果与预期完全一致。

六、踩坑与心得

实验顺利，但原理层面的坑还是值得记一笔：

1. 轮询周期限制实时性：程序每 1 s 才采样一次，人快速走过时有可能漏检或延迟显示。更优的做法是改成外部中断 + 软件消抖，传感器电平一变化立刻响应。
2. 2.3 s 的固有延时：AS312 检测到人体后导通时间约 2.3 s，这是传感器本身的特性，无法通过软件调整，做门禁、计数类应用时要预留这个时间。
3. 静止人体检测不到：热释电传感器只对"运动"敏感，人坐着不动几分钟后输出就会恢复低电平。要检测"是否有人在"（而非"是否在动"），需要配合毫米波雷达或者摄像头方案。
4. 环境温度影响：夏天环境温度接近人体温度时，红外辐射对比度下降，检测距离会变短，这是热释电方案的天然短板。

七、还能怎么玩

实验做完了，思路可以继续延伸：

• 人体计数：统计"有人→无人"的状态变化沿，配合消抖做成客流计数器；
• 智能照明：结合光敏传感器实现"人来灯亮、人走灯灭"；
• 联网上报：利用主控板上的 NB-IoT 模块（BC35G）把状态上传云端，远程看家里有没有人；
• 多传感器融合：人体红外 + 光电开关 + 温湿度组成环境感知系统；
• 鸿蒙生态联动：配合 HarmonyOS 分布式能力，让手机 App 实时查看检测结果。

小结

一个"有没有人"的检测，背后是热释电效应的物理原理、传感器内部信号处理的精巧设计，以及嵌入式里轮询、显示、串口、GPIO 的综合编程。