使用PIC單片機制的簡單拍手開關

　　拍手開關對于初學者來說是一個很有趣的單片機方案。它以拍手的聲音打開和關閉電器。在本文中，單片機開發工程師們將使用PIC單片機制作一個簡單的拍手開關，當它連續檢測到兩個拍手聲音時，該開關便會運行。在這個方案中，使用駐極體麥克風作為換能器，將拍手聲轉換為電信號。麥克風的輸出由晶體管放大，然后發送到PIC12F683單片機，當檢測到有效拍手時，PIC12F683單片機執行ON/OFF切換動作。

　　聲控拍手開關的原理

　　拍手開關的輸入端需要一個換能器，以將拍手的聲音振動轉換為電能。為此使用駐極體麥克風或簡單的麥克風（OBO-04FN-0B）。麥克風的輸出中的聲音信號電流很低，因此我們需要一個放大器電路來增強檢測到的聲音信號。以下電路圖顯示了麥克風和單個晶體管放大器。當沒有聲音時，飽和的晶體管的集電極電壓（Vout）約為0.2V。當麥克風檢測到拍手聲時，其兩端的電壓突然下降。由于電容麥克風的輸出電壓通過電容器C1耦合到晶體管的基極，因此基極-發射極電壓也降低了，因此基極-發射極結點的正向偏置較少。拍手時，可以看到峰值電壓可以高達4.0V，具體取決于拍手的響度。

　　現在我們知道了如何將拍手聲轉換為電信號。下一步是將該信號提供給PIC12F683單片機進行開關動作。PIC12F683單片機具有一個內置的比較器模塊，該模塊可用于比較兩個模擬電壓并獲得其相對幅度的數字指示。根據CMCON0寄存器中CM2-CM0的設置，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）與內部產生的參考電壓進行比較。參考電壓在內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輸入（CIN-）。CIN-引腳與PIC12F683的GP1 I/O引腳復用。參考電壓的大小可通過VRCON寄存器進行編程和控制。我們將參考電壓設置為0.625V（假設電源電壓為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引腳在內部和外部進行訪問。當有拍手聲時，COUT會變低。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?？梢詫IC12F683單片機進行編程，以根據比較器輸出采取開關動作。

　　聲控拍手開關電路原理圖

　　這個簡單的拍擊開關方案的完整電路圖如下所示。內部比較器模塊的正和負輸入分別可通過GP0/CIN +和GP1/CIN-引腳從外部訪問。由于正輸入連接到內部基準電壓源，因此GP1引腳可用作I/O引腳。傳感器放大器的輸出將到達GP0/CIN +引腳。LED連接到GP5引腳以指示單片機的開關動作。當單片機連續檢測到兩個拍手聲時，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，可以用機電繼電器代替。

　　聲控拍手開關程序

　　該程序用C語言開發，并使用MikroC Pro進行PIC編譯器編譯。程序以1.5秒的間隔連續尋找兩個拍手聲。如果發生這種情況，則將GP5引腳切換。當檢測到拍手時，Timer1模塊將打開以保持時間記錄。 1.5秒后，它將生成一個超時信號。如果在此之前沒有第二個拍手，則單片機將忽略第一個拍手，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）;

　　}