DIY單片機聲控小夜燈+PWM四檔亮度調節(jié) 原理圖PCB和程序全套資料

ID:702386 · 發(fā)表于 2022-1-27 09:42

本帖最后由 zsw3721 于 2022-2-18 23:28 編輯

2022年2月18日本次更新：

截至目前使用了半個多月，可以說是非常好用和方便的。電池很耐用，睡前使用一會再設置為聲控觸發(fā)模式，晚上帶娃要經(jīng)常點亮燈，充一次電基本上可以使用一個星期。這段時間進行了多處優(yōu)化，程序升級為V1.6版。
1. 調整為5檔PWM亮度調節(jié)，分別為20%、40%、60%、80%、100%亮度
2. 增加聲控觸發(fā)過濾，在1秒內(nèi)需要3次及以上的外部中斷才能觸發(fā)亮燈(不會影響正常聲控觸發(fā)，因為一個聲音比如一聲咳嗽實際會有非常多個中斷產(chǎn)生)，消除了單個偶發(fā)的雜波干擾導致可能的意外亮燈或反復觸發(fā)無法熄燈

3. 聲控觸發(fā)亮燈后60秒后才允許聲控再觸發(fā)，即每次聲控亮燈3分鐘的后兩分鐘完全平靜即可自動熄燈
4. 聲控觸發(fā)亮燈后，距自動熄燈剩余10秒時亮度自動降低（至10%亮度）
5. 長按亮度調節(jié)按鍵2秒以上，亮度調整為10%亮度
6. 定時器T0（定時1mS）初值糾正為12MHz 1T的配置（之前程序為11.0592MHz下的配置）。程序下載時應選擇12MHz時鐘頻率。
7. 增加MCU進掉電模式以降低功耗：聲控亮燈3分鐘自動熄燈后即控制MCU進入掉電模式，當有外部中斷（即聲音信號）時MCU喚醒并正常觸發(fā)亮燈。

程序 V1.6 增加聲控待觸發(fā)狀態(tài)下進掉電模式以降低功耗.rar (45.88 KB, 下載次數(shù): 73)

2022年1月28日更新一次：
試用了幾天后，優(yōu)化了兩處地方，程序升級為V1.4版。
1. 聲控觸發(fā)亮燈后延時3分鐘自動熄燈，修改為自動熄燈前如果又檢測到聲音，重新計時3分鐘
2. 按鍵從常亮模式切換到聲控待觸發(fā)模式，默認熄燈，但是按鍵的聲音會導致切到聲控待觸發(fā)模式后直接觸發(fā)亮燈，現(xiàn)修改為按鍵切到聲控待觸發(fā)模式后等待1秒鐘才允許被觸發(fā)亮燈

以下為2022年1月27日原始帖：
最近，老婆大人提了一個需求，要一個聲控的小夜燈。在某寶搜索一番無果，于是自己動手設計。
老規(guī)矩，先上最終完工的實物圖。使用三天的效果：非常好，誰用誰知道。

下面簡單介紹一下制作過程。

首先是理清需求。

1. 需要有內(nèi)置電池供電，使用時可隨意擺放位置
2. 有常亮模式和聲控亮燈模式
3. 聲控亮燈模式使用時，小聲音不能觸發(fā)，要一定強度的聲音才能觸發(fā)亮燈
4. 聲控亮燈觸發(fā)后，延時3分鐘自動熄滅，熄滅前最后10秒亮度自動調至最低

5. 支持多檔亮度調節(jié)，燈光無閃爍感

然后是硬件設計。
1. 電池好解決，以前網(wǎng)上購買的5V升壓鋰電池就很好用
2. 聲音檢測模塊可以購買現(xiàn)成的，靈敏度可調節(jié)
3. 使用MCU外部中斷處理聲音檢測模塊的信號
4. 使用軟件PWM方式進行亮度調節(jié)，PWM頻率100Hz就足夠了

5. 兩個按鍵，分別控制亮燈模式和亮度調節(jié)
6. 一共只需要4個IO口，用我熟悉的STC15F104W綽綽有余
7. LED燈可以購買現(xiàn)成的USB LED燈，設計一個PMOS電路用于控制LED的供電

下面是設計好的原理圖。

設計好的PCB。

嘉立創(chuàng)免費打樣，焊好并準備好材料。

下面這個是購買的聲控模塊，有聲音時輸出低電平。直接焊在我的控制板上。以后如果有機會做升級版，會把這個聲控模塊畫到我的電路中。

然后開始寫程序。功能比較簡單，兩百多行代碼就搞定。用了一個定時器，定時1mS，然后中斷里每10mS掃一次按鍵；PWM功能也在定時器中實現(xiàn)。
下面是代碼。附件有整套資料，如果你想做一個，按我的資料放心去做保證成功。如果你做出來了，歡迎貼個圖分享。

后注：以下為原始程序，比V1.4版更早。

/*********************************************************************
《聲控小夜燈》
設計：zsw3721 @51黑
日期：2022/1/26
MCU型號：STC15F104W
系統(tǒng)時鐘：12MHz
功能簡介：
1.支持常亮與聲控點亮；
2.聲控點亮后延時3分鐘自動熄滅，熄滅前最后10秒鐘亮度自動調至最低；
3.支持四檔PWM亮度調節(jié)：10%、40%、70%、100%亮度；PWM頻率100Hz無閃爍感；
**********************************************************************/
#include "STC15.H"
#include "intrins.h"
#define LED_ON P32=1; //LED點亮,P3.2口高電平輸出驅動三極管和PMOS導通點亮LED
#define LED_OFF P32=0; //LED熄滅
sbit Key1 = P3^4; //按鍵1，短按常亮與聲控模式切換，長按功能未定義
sbit Key2 = P3^5; //按鍵2，短按PWM四檔亮度調節(jié)，長按功能未定義
bit ShortTouchFlag1=0; //按鍵1短按按鍵有效標志
bit LongTouchFlag1=0; //按鍵1長按按鍵有效標志
bit LongTouchRelease1=1; //按鍵1長按釋放過的標志
bit ShortTouchFlag2=0; //按鍵2短按按鍵有效標志
bit LongTouchFlag2=0; //按鍵2長按按鍵有效標志
bit LongTouchRelease2=1; //按鍵2長按釋放過的標志
bit Flag_1s=1; //秒任務標志位
unsigned int uiKeyTimeCnt1; //按鍵1計數(shù)
unsigned int uiKeyTimeCnt2; //按鍵2計數(shù)
unsigned char MODE=0; //工作模式0,1,2分別表示LED常亮模式、聲控待觸發(fā)模式、聲控已觸發(fā)模式
unsigned int Count_1S=0; //1000mS計數(shù)器
unsigned char Count_10mS=0; //10ms計數(shù)器
unsigned char Count_180S; //時間計數(shù)器，聲控觸發(fā)后延時180S關燈
unsigned char PWM_COUNT; //PWM計數(shù)器
unsigned char LED_Brightness=10; //LED亮度設定值，0~10表示0~100%亮度，開機默認最大亮度
unsigned char PWM_SET; //PWM占空比設置，可取值0~10，對應占空比0~100%;
/********************************************
函數(shù)說明：初始化IO口、定時器、外部中斷等
********************************************/
void Init(void)
{
P3M1 &= ~(1<<2); //將LED驅動腳P3.2設置為推挽輸出
P3M0 |= (1<<2);
LED_ON; //開機后默認開燈
PWM_SET = LED_Brightness; //配置PWM初始占空比
AUXR |= 0x80; //定時器T0 時鐘1T模式
TMOD &= 0xF0; //設置定時器模式為16位自動重裝
TL0 = 0xCD; //設置定時初值
TH0 = 0xD4; //設置定時初值
TF0 = 0; //清除TF0標志
TR0 = 1; //定時器0開始計時
ET0 = 1; //允許T0中斷
P33 = 1; //設置外部中斷IO口高電平
IT1 = 1; //設置INT1的中斷類型為下降沿觸發(fā) (1:僅下降沿 0:上升沿和下降沿)
EX1 = 1; //使能INT1中斷
EA = 1; //使能全局中斷
}
/******************************
函數(shù)說明：按鍵短按長按檢測
******************************/
void Key_scan(void) //在定時器T0中斷里每10mS調用一次檢查按鍵狀態(tài)
{
if(Key1==0) //如果按鍵1按下
{
uiKeyTimeCnt1++; //累加按鍵計時
}
if(uiKeyTimeCnt1>200 && LongTouchRelease1==1) //當按鍵超過2秒且此前釋放過一次時
{
LongTouchFlag1 = 1; //長按標志位置1，用于長按2秒后立即處理長按動作
LongTouchRelease1 = 0; //長按釋放標志置0，表示長按未釋放
}
if(Key1==1) //當按鍵松開（也可能是抖動彈開）
{
if(uiKeyTimeCnt1>2 && uiKeyTimeCnt1<=200) //只有大于20mS，且小于2秒，才判為短按
{
uiKeyTimeCnt1 = 0; //清零按鍵計時
ShortTouchFlag1 = 1; //短按標志位置1
LongTouchFlag1 = 0; //長按標志位置0
}
if(uiKeyTimeCnt1>200) //如果松開按鍵時按鍵超過2秒，則為長按釋放
{
uiKeyTimeCnt1 = 0; //清零按鍵計時
LongTouchRelease1 = 1; //長按釋放標志位置1，表示長按已釋放
}
}
if(Key2==0) //如果按鍵2按下
{
uiKeyTimeCnt2++; //累加按鍵計時
}
if(uiKeyTimeCnt2>200 && LongTouchRelease2==1) //當按鍵超過2秒且此前釋放過一次時
{
LongTouchFlag2 = 1; //長按標志位置1，用于長按2秒后立即處理長按動作
LongTouchRelease2 = 0; //長按釋放標志置0，表示長按未釋放
}
if(Key2==1) //當按鍵松開（也可能是抖動彈開）
{
if(uiKeyTimeCnt2>=2 && uiKeyTimeCnt2<=200) //只有大于等于20mS，且小于2秒，才判為短按
{
uiKeyTimeCnt2 = 0; //清零按鍵計時
ShortTouchFlag2 = 1; //短按標志位置1
LongTouchFlag2 = 0; //長按標志位置0
}
if(uiKeyTimeCnt2>200) //如果松開按鍵時按鍵超過2秒，則為長按釋放
{
uiKeyTimeCnt2 = 0; //清零按鍵計時
LongTouchRelease2 = 1; //長按釋放標志位置1，表示長按已釋放
}
}
}
/******************************
函數(shù)說明：按鍵處理
******************************/
void Key_process(void)
{
if(ShortTouchFlag1==1) //當按鍵1短按標志位為1時進行按鍵1短按處理
{
ShortTouchFlag1 = 0; //清除短按標志位
if(MODE==0) //常亮模式下按Key1進入聲控模式
{
MODE = 1; //聲控模式
LED_OFF; //進入聲控模式后默認先不亮燈
PWM_SET = 0;
PWM_COUNT = 0;
Count_180S = 0;
}
else if(MODE==1 || MODE==2) //MODE=1為聲控待觸發(fā)模式,MODE2為聲控已觸發(fā)模式
{
MODE = 0; //進入常亮模式并亮燈
PWM_SET = LED_Brightness; //PWM占空比因子調整為亮度設置值
Count_180S = 0;
}
}
if(LongTouchFlag1==1) //按鍵1長按處理
{
LongTouchFlag1 = 0; //清除長按標志位
//此處可執(zhí)行Key1長按動作
}
if(ShortTouchFlag2==1) //按鍵2短按處理，功能為亮度設置
{
ShortTouchFlag2 = 0; //清除短按標志位
LongTouchFlag2 = 0;
LED_Brightness += 3; //四檔PWM亮度調節(jié)，LED_Brightness可取值1、4、7、10分別對10%、40%、70%、100%亮度
if(LED_Brightness>10) //亮度達到最大后再按Key2，亮度從1重新開始調整
{
LED_Brightness = 1;
}
PWM_SET = LED_Brightness; //PWM占空比因子調整為亮度設置值
}
if(LongTouchFlag2==1) //按鍵2長按處理
{
LongTouchFlag2 = 0; //清除長按標志位
//此處可執(zhí)行Key2長按動作
}
}
/******************************
函數(shù)說明：主函數(shù)
******************************/
void main(void)
{
Init(); //系統(tǒng)初始化
while(1)
{
Key_process(); //調用按鍵處理函數(shù)
if(Flag_1s==1 && MODE==2) //聲控已觸發(fā)模式觸發(fā)后進行計時并延時3分鐘關燈
{
Flag_1s = 0; //清秒標志位
Count_180S++; //秒計數(shù)器加1
if(Count_180S==170 && PWM_SET>1)
{
PWM_SET = 1; //離關燈剩余10秒時亮度調至最低即10%
}
if(Count_180S>=180) //聲控點亮3分鐘后自動熄燈
{
Count_180S = 0;
PWM_SET = 0; //亮度調至0%即熄燈
MODE = 1; //重新進入聲控待觸發(fā)模式
}
}
}
}
void time0(void) interrupt 1 //T0中斷服務函數(shù)，每1ms進入一次
{
PWM_COUNT++; //PWM每1mS為調節(jié)步長，一個周期10mS共10步
if(++Count_10mS>=10) //每10ms掃描一次按鍵狀態(tài)
{
Count_10mS = 0;
Key_scan();
}
if(++Count_1S>=1000) //每1秒設置一次秒標志位
{
Count_1S = 0;
Flag_1s = 1;
}
if(PWM_COUNT<=PWM_SET) //控制PWM輸出占空比
{
LED_ON;
}
else
{
LED_OFF;
}
if(PWM_COUNT>=10) //控制PWM周期為10mS，即頻率100Hz
{
PWM_COUNT = 0;
}
}
void exint1() interrupt 2 //INT1外部中斷入口
{
if(MODE==1) //聲控待觸發(fā)模式才執(zhí)行以下動作
{
MODE = 2; //進入聲控已觸發(fā)模式
PWM_SET = LED_Brightness; //亮燈
PWM_COUNT = 0;
Count_1S = 0;
Flag_1s = 0;
}
}

復制代碼

全部資料51hei下載地址：

聲控小夜燈原理圖PCB和程序全套資料.rar (11.34 MB, 下載次數(shù): 139)

ID:702386 · 發(fā)表于 2022-1-28 20:20

試用了幾天后，優(yōu)化了兩處地方，程序升級為V1.4版。
1. 聲控觸發(fā)亮燈后延時3分鐘自動熄燈，修改為自動熄燈前如果又檢測到聲音，重新計時3分鐘
2. 按鍵從常亮模式切換到聲控待觸發(fā)模式，默認熄燈，但是按鍵的聲音會導致切到聲控待觸發(fā)模式后直接觸發(fā)亮燈，現(xiàn)修改為按鍵切到聲控待觸發(fā)模式后等待1秒鐘才允許被觸發(fā)亮燈

ID:577622 · 發(fā)表于 2022-1-28 11:37

自己動手豐衣足食，DIY精神永垂不朽！

ID:267707 · 發(fā)表于 2022-1-28 13:02

自己動手豐衣足食，DIY精神永垂不朽！

ID:59830 · 發(fā)表于 2022-1-30 10:22

看了一下，資料不錯.值得參考一下.

ID:687881 · 發(fā)表于 2022-2-16 11:07

電池供電的話，STC一直工作著，電流也有5-10MA，一天下來耗電也不少，用上掉電中斷模式就能省不少電了。

ID:702386 · 發(fā)表于 2022-2-17 08:46

kindzhon 發(fā)表于 2022-2-16 11:07
電池供電的話，STC一直工作著，電流也有5-10MA，一天下來耗電也不少，用上掉電中斷模式就能省不少電了。

謝謝你的建議，我后面想想怎么在低功耗方面再優(yōu)化一下。
目前這個燈已經(jīng)試用了一段時間，發(fā)現(xiàn)偶爾出現(xiàn)整夜不能自動關燈的情況，懷疑是有雜波干擾到聲音檢測模塊，現(xiàn)已升級了一版程序，增加了聲控觸發(fā)的過濾機制，要求在1秒內(nèi)有3個以上的中斷脈沖才允許觸發(fā)亮燈，測試幾天后未再發(fā)現(xiàn)不能自動關燈的情況。后面我完善后會分享新版程序。

ID:229641 · 發(fā)表于 2022-2-23 21:44

這玩意兒能搞個緩啟動亮度嗎？也就是慢慢的亮起來…

ID:230500 · 發(fā)表于 2022-3-5 20:35

謝謝你的無私分享，很有學習的意義，

ID:1008454 · 發(fā)表于 2022-3-6 09:30

pcb是關鍵，程序很重要。

ID:702386 · 發(fā)表于 2022-3-7 08:59

auxccc 發(fā)表于 2022-3-6 09:30
pcb是關鍵，程序很重要。

確實PCB很關鍵，我后面再升級的話，會多考慮PCB布局走線的問題，可能還要給聲音檢測部分設計隔離電源或加強濾波，使系統(tǒng)自身尤其是PWM調光部分帶來的干擾影響減小，這樣能進一步提高可靠性和靈敏度。

ID:91721 · 發(fā)表于 2022-3-9 14:07

謝謝你的無私分享，很有愛的一次應用。

ID:430492 · 發(fā)表于 2022-3-9 14:12

pcb可以自己布線，主要是想法很重要。

ID:364201 · 發(fā)表于 2022-8-25 17:46

樓主，這個設計可以改成紅外人體傳感器的方式嗎？

ID:1067504 · 發(fā)表于 2024-10-27 13:52

注釋非常詳細，對小白幫助很大，感謝樓主分享！

ID:1133220 · 發(fā)表于 2024-10-28 15:01

感謝樓主分享！借鑒一下。

ID:981787 · 發(fā)表于 2024-10-30 22:44

a399288395 發(fā)表于 2022-3-5 20:35
謝謝你的無私分享，很有學習的意義，

緩啟動也好弄啊，加個PWM調光

ID:402677 · 發(fā)表于 2025-5-17 17:26

非常實用的作品，謝謝提供的DIY資料，給樓主點贊

ID:1151003 · 發(fā)表于 2025-5-29 13:13

你好，大佬，我是一個小萌新，我看了你的那個led的帖子，想要跟著你復刻一下，但是我有點疑問，我好像不知道從板子的哪里開始燒錄程序，臺燈的底座盒子該怎么設計，才能穩(wěn)定里面的板子和電池

ID:1151003 · 發(fā)表于 2025-5-29 13:14

你好，大佬，我是一個小萌新，我看了你的那個led的帖子，想要跟著你復刻一下，但是我有點疑問，我好像不知道從板子的哪里開始燒錄程序，臺燈的底座盒子該怎么設計，才能穩(wěn)定里面的板子和電池

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