某電商平臺(tái)的手勢(shì)控制LED燈電路分析，設(shè)計(jì)電路也可以搭積木

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在某電商平臺(tái)閑逛，發(fā)現(xiàn)有這樣一款 LED 燈，通過感應(yīng)手勢(shì)進(jìn)行控制。

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控制過程見以下三張 gif 動(dòng)圖。

1、亮燈狀態(tài)下，快速掃過即滅燈。

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2、滅燈狀態(tài)下，快速掃過即亮燈。

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3、開關(guān)鍵（識(shí)別感應(yīng)區(qū)）下停頓 2 秒，切換一次光色。支持白光、暖光、自然光共三種光色。

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靠什么感應(yīng)的？答案是紅外線。

開關(guān)鍵（識(shí)別感應(yīng)區(qū)）其實(shí)就是一組紅外對(duì)管，一個(gè)管發(fā)射，一個(gè)管接收。

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側(cè)面還有實(shí)體開關(guān)，用來(lái)切換功能模式。以及一個(gè) USB 口，用來(lái)給燈供電。

整體功能梳理

梳理一下這款燈的功能，倒不復(fù)雜。

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總結(jié)如下：

1、紅外對(duì)管實(shí)現(xiàn)手勢(shì)感應(yīng)，可以開燈、關(guān)燈，并支持三種光色切換。

2、供電使用 USB 電源 5V，從 USB 口接入。

3、有實(shí)體按鍵，分三擋，對(duì)應(yīng)三種模式：

①“OFF 關(guān)閉模式”，強(qiáng)制關(guān)燈。

②“ON 常亮模式”，強(qiáng)制開燈。

③“AUTO 感應(yīng)模式”，啟用紅外對(duì)管手勢(shì)感應(yīng)進(jìn)行控制。

思考

作為一名電子工程師，尤其是電子愛好者，會(huì)禁不住去想：“這個(gè)產(chǎn)品的功能是怎樣實(shí)現(xiàn)的？”

然后快速在腦海中嘗試設(shè)想出一個(gè)解決方案。

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其實(shí)在掌握了基礎(chǔ)的電子電路后，設(shè)計(jì)電路就是搭積木而已。

不僅電路解決方案是呼之欲出，各種奇思妙想，更是猶如滔滔江水連綿不絕，又如黃河泛濫一發(fā)不可收拾~

開始設(shè)計(jì)

這次的設(shè)計(jì)，用到兩個(gè)基礎(chǔ)電路，可以看下這兩個(gè)圖：

1、三色調(diào)光 LED 電路

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2、紅外線靠近檢測(cè)電路

然后把上面文章中講過的電路拼一拼，搭一搭，解決方案就出來(lái)啦！

解決方案分析

1、燈的主控部分

MCU 單片機(jī)的 GPIO1、GPIO2、GPIO3 配置為輸入，并使能啟用內(nèi)部上拉電阻，以檢測(cè)撥動(dòng)開關(guān) SW1 撥到哪個(gè)模式。

2、紅外對(duì)管手勢(shì)部分

紅外對(duì)管檢測(cè)到的信號(hào)，通過電壓比較器 U2 的 1 腳輸出到 MCU 單片機(jī)的 GPIO4。

GPIO4 要配置為輸入，并使能啟用內(nèi)部上拉電阻，平時(shí) GPIO4 為高電平。當(dāng) GPIO4 檢測(cè)到低電平時(shí)，說明紅外對(duì)管在檢測(cè)距離內(nèi)被遮擋。

被遮擋的時(shí)間就是低電平的時(shí)間，MCU 單片機(jī)根據(jù)低電平的時(shí)間來(lái)決定是執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)，還是切換光色。

可以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 R3 來(lái)調(diào)整檢測(cè)距離的遠(yuǎn)近。

3、電源部分，通過 USB 接口 CN1 輸入+5V 供電。

另外，在“積木”搭建過程中，需根據(jù)情況重新調(diào)整濾波電容的位置和數(shù)量：

①USB 接口習(xí)慣性使用 10uF + 0.1uF 的電容組合。

②MCU 單片機(jī)僅使用 1 顆 0.1uF 電容去耦。

③電壓比較器也僅使用 1 顆 0.1uF 電容去耦。

電容的數(shù)量和分布還要具體根據(jù) layout 布線情況進(jìn)行調(diào)整，以最終實(shí)物調(diào)試的效果為準(zhǔn)。

很多學(xué)生不關(guān)注濾波電容的使用，要么直接不用，要么隨意用很多，是錯(cuò)誤的。不用會(huì)導(dǎo)致電源噪聲大，系統(tǒng)不穩(wěn)定；用太多不見得性能就好，可能會(huì)引起其他問題，且最直接地造成成本上升，cost down 是硬件工程師必備的技能。

實(shí)踐驗(yàn)證

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，電路圖設(shè)計(jì)出來(lái)后，還要實(shí)際做出實(shí)物來(lái)調(diào)試驗(yàn)證。

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如果只是想把功能實(shí)現(xiàn)，用來(lái)自?shī)首詷?，或者參加電子大賽，那?a class="article-link" target="_blank" href="/circuit/">電路方案只要經(jīng)過調(diào)試驗(yàn)證就差不多了。

如果想把電路方案產(chǎn)品化，那么必須研究同類產(chǎn)品，確保自己的方案是最優(yōu)的。很有可能自己只是實(shí)現(xiàn)了功能，但是卻采用了技術(shù)復(fù)雜、成本昂貴的方案。

文章通過設(shè)計(jì)一款通過紅外對(duì)管進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別控制的 LED 燈，說明積累了各種基礎(chǔ)電路后，設(shè)計(jì)電路就像搭積木一樣，非常簡(jiǎn)單。

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不過這也是一門講究經(jīng)驗(yàn)的學(xué)問，老工程師就比較吃香。大家還有什么好的想法或建議，歡迎交流！

最后，關(guān)于電路的學(xué)習(xí)，希望大家，enjoy！喜歡請(qǐng)點(diǎn)贊并轉(zhuǎn)發(fā)支持我們，您的轉(zhuǎn)發(fā)就是我們繼續(xù)創(chuàng)作的最佳動(dòng)力，謝謝大家！