2020年07月22日 | 使用PIC单片机制的简单拍手开关

　　拍手开关对于初学者来说是一个很有趣的单片机方案。它以拍手的声音打开和关闭电器。在本文中，单片机开发工程师们将使用PIC单片机制作一个简单的拍手开关，当它连续检测到两个拍手声音时，该开关便会运行。在这个方案中，使用驻极体麦克风作为换能器，将拍手声转换为电信号。麦克风的输出由晶体管放大，然后发送到PIC12F683单片机，当检测到有效拍手时，PIC12F683单片机执行ON/OFF切换动作。

　　声控拍手开关的原理

　　拍手开关的输入端需要一个换能器，以将拍手的声音振动转换为电能。为此使用驻极体麦克风或简单的麦克风（OBO-04FN-0B）。麦克风的输出中的声音信号电流很低，因此我们需要一个放大器电路来增强检测到的声音信号。以下电路图显示了麦克风和单个晶体管放大器。当没有声音时，饱和的晶体管的集电极电压（Vout）约为0.2V。当麦克风检测到拍手声时，其两端的电压突然下降。由于电容麦克风的输出电压通过电容器C1耦合到晶体管的基极，因此基极-发射极电压也降低了，因此基极-发射极结点的正向偏置较少。拍手时，可以看到峰值电压可以高达4.0V，具体取决于拍手的响度。

　　现在我们知道了如何将拍手声转换为电信号。下一步是将该信号提供给PIC12F683单片机进行开关动作。PIC12F683单片机具有一个内置的比较器模块，该模块可用于比较两个模拟电压并获得其相对幅度的数字指示。根据CMCON0寄存器中CM2-CM0的设置，比较器模块可以以八种不同的模式工作。为了我们的目的，我们将其配置为：CIN-引脚配置为模拟，CIN +引脚配置为I/O，COUT引脚配置为I/O，内部提供比较器输出，CVREF为同相输入（见下图）。

　　我们将集电极输出电压（Vout）与内部产生的参考电压进行比较。参考电压在内部连接到比较器模块的正输入（CIN +），而传感器的输出电压则馈送到比较器的负输入（CIN-）。CIN-引脚与PIC12F683的GP1 I/O引脚复用。参考电压的大小可通过VRCON寄存器进行编程和控制。我们将参考电压设置为0.625V（假设电源电压为5.0V）。因此，在正常情况下，参考电压（0.625V）大于Vout（= 0.2V），比较器输出（COUT）为高。COUT可通过GP2 I/O引脚在内部和外部进行访问。当有拍手声时，COUT会变低。通过将CMCON0寄存器中的比较器输出反相（CIN）位置1，可以将比较器输出逻辑反相。可以对PIC12F683单片机进行编程，以根据比较器输出采取开关动作。

　　声控拍手开关电路原理图

　　这个简单的拍击开关方案的完整电路图如下所示。内部比较器模块的正和负输入分别可通过GP0/CIN +和GP1/CIN-引脚从外部访问。由于正输入连接到内部基准电压源，因此GP1引脚可用作I/O引脚。传感器放大器的输出将到达GP0/CIN +引脚。LED连接到GP5引脚以指示单片机的开关动作。当单片机连续检测到两个拍手声时，它将在GP5引脚上切换逻辑输出。LED在这里用于说明目的，如果您想用它来控制电器，可以用机电继电器代替。

　　声控拍手开关程序

　　该程序用C语言开发，并使用MikroC Pro进行PIC编译器编译。程序以1.5秒的间隔连续寻找两个拍手声。如果发生这种情况，则将GP5引脚切换。当检测到拍手时，Timer1模块将打开以保持时间记录。 1.5秒后，它将生成一个超时信号。如果在此之前没有第二个拍手，则单片机将忽略第一个拍手，并返回到主程序。

　　sbit Output_LED at GP5_bit;

　　unsigned short i， TIME_UP;

　　void interrupt（void）{

　　if（PIR1.TMR1IF） {

　　i ++;

　　if（i == 3） TIME_UP = 1; // TIme Up in 1.5 sec

　　PIR1.TMR1IF = 0;

　　}

　　}

　　void main（） {

　　TRISIO = 0b00000011 ;

　　ANSEL = 0x00;

　　INTCON = 0b11000000 ; // Enable GIE and PEIE for TImer1 overflow interrpt

　　PIE1 = 0b00000001 ; // Enable TMR1IE

　　// Configure Comparator module

　　// CIN- pin is configured as analog，

　　// CIN+ pin is configured as I/O，

　　// COUT pin is configured as I/O，

　　// Comparator output available internally，

　　// CVREF is non-inverting input

　　// CINV is set to 1

　　CMCON0 = 0b00010100;

　　VRCON = 0b10100011; // Vref is set to VDD/8

　　Output_LED = 0;

　　do{

　　TMR1H = 0x00;

　　TMR1L = 0x00;

　　TIME_UP = 0;

　　i = 0;

　　T1CON = 0b00110000; // Configure Timer 1

　　if（CMCON0.COUT）{ // First clap detected

　　Delay_ms（100）;

　　T1CON.TMR1ON = 1; // Start Timer1

　　while（！CMCON0.COUT && ！TIME_UP）; // Wait until second clap is

　　T1CON.TMR1ON = 0; // detected or Timer1 overflows

　　if（CMCON0.COUT && ！TIME_UP） Output_LED = ~Output_LED;

　　Delay_ms（100）;

　　}

　　} while（1）;

　　}