拍手開關(guān)對(duì)于初學(xué)者來說是一個(gè)很有趣的單片機(jī)方案。它以拍手的聲音打開和關(guān)閉電器。在本文中，英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師們將使用PIC單片機(jī)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的拍手開關(guān)，當(dāng)它連續(xù)檢測(cè)到兩個(gè)拍手聲音時(shí)，該開關(guān)便會(huì)運(yùn)行。在這個(gè)方案中，使用駐極體麥克風(fēng)作為換能器，將拍手聲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。麥克風(fēng)的輸出由晶體管放大，然后發(fā)送到PIC12F683單片機(jī)，當(dāng)檢測(cè)到有效拍手時(shí)，PIC12F683單片機(jī)執(zhí)行ON/OFF切換動(dòng)作。

聲控拍手開關(guān)的原理

拍手開關(guān)的輸入端需要一個(gè)換能器，以將拍手的聲音振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能。為此使用駐極體麥克風(fēng)或簡(jiǎn)單的麥克風(fēng)（OBO-04FN-0B）。麥克風(fēng)的輸出中的聲音信號(hào)電流很低，因此我們需要一個(gè)放大器電路來增強(qiáng)檢測(cè)到的聲音信號(hào)。以下電路圖顯示了麥克風(fēng)和單個(gè)晶體管放大器。當(dāng)沒有聲音時(shí)，飽和的晶體管的集電極電壓（Vout）約為0.2V。當(dāng)麥克風(fēng)檢測(cè)到拍手聲時(shí)，其兩端的電壓突然下降。由于電容麥克風(fēng)的輸出電壓通過電容器C1耦合到晶體管的基極，因此基極-發(fā)射極電壓也降低了，因此基極-發(fā)射極結(jié)點(diǎn)的正向偏置較少。拍手時(shí)，可以看到峰值電壓可以高達(dá)4.0V，具體取決于拍手的響度。

現(xiàn)在我們知道了如何將拍手聲轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。下一步是將該信號(hào)提供給PIC12F683單片機(jī)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。PIC12F683單片機(jī)具有一個(gè)內(nèi)置的比較器模塊，該模塊可用于比較兩個(gè)模擬電壓并獲得其相對(duì)幅度的數(shù)字指示。根據(jù)CMCON0寄存器中CM2-CM0的設(shè)置，比較器模塊可以以八種不同的模式工作。為了我們的目的，我們將其配置為：CIN-引腳配置為模擬，CIN +引腳配置為I/O，COUT引腳配置為I/O，內(nèi)部提供比較器輸出，CVREF為同相輸入（見下圖）。

我們將集電極輸出電壓（Vout）與內(nèi)部產(chǎn)生的參考電壓進(jìn)行比較。參考電壓在內(nèi)部連接到比較器模塊的正輸入（CIN +），而傳感器的輸出電壓則饋送到比較器的負(fù)輸入（CIN-）。CIN-引腳與PIC12F683的GP1 I/O引腳復(fù)用。參考電壓的大小可通過VRCON寄存器進(jìn)行編程和控制。我們將參考電壓設(shè)置為0.625V（假設(shè)電源電壓為5.0V）。因此，在正常情況下，參考電壓（0.625V）大于Vout（= 0.2V），比較器輸出（COUT）為高。COUT可通過GP2 I/O引腳在內(nèi)部和外部進(jìn)行訪問。當(dāng)有拍手聲時(shí)，COUT會(huì)變低。通過將CMCON0寄存器中的比較器輸出反相（CIN）位置1，可以將比較器輸出邏輯反相。可以對(duì)PIC12F683單片機(jī)進(jìn)行編程，以根據(jù)比較器輸出采取開關(guān)動(dòng)作。

聲控拍手開關(guān)電路原理圖

這個(gè)簡(jiǎn)單的拍擊開關(guān)方案的完整電路圖如下所示。內(nèi)部比較器模塊的正和負(fù)輸入分別可通過GP0/CIN +和GP1/CIN-引腳從外部訪問。由于正輸入連接到內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，因此GP1引腳可用作I/O引腳。傳感器放大器的輸出將到達(dá)GP0/CIN +引腳。LED連接到GP5引腳以指示單片機(jī)的開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)單片機(jī)連續(xù)檢測(cè)到兩個(gè)拍手聲時(shí)，它將在GP5引腳上切換邏輯輸出。LED在這里用于說明目的，如果您想用它來控制電器，可以用機(jī)電繼電器代替。

聲控拍手開關(guān)程序

該程序用C語言開發(fā)，并使用MikroC Pro進(jìn)行PIC編譯器編譯。程序以1.5秒的間隔連續(xù)尋找兩個(gè)拍手聲。如果發(fā)生這種情況，則將GP5引腳切換。當(dāng)檢測(cè)到拍手時(shí)，Timer1模塊將打開以保持時(shí)間記錄。 1.5秒后，它將生成一個(gè)超時(shí)信號(hào)。如果在此之前沒有第二個(gè)拍手，則單片機(jī)將忽略第一個(gè)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);
}

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的PIC單片機(jī)制作聲控拍手開關(guān)的方法。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。