基于单片机技术的红外感应控制开关创新制作

哈哈，看过原理之后，心中暗自生起了一团烈火。然后 以 70km/h的速度（坐车）奔向电子市场。备齐了元器件，照 着原理图制作出了实物。不得不佩服我当时的焊接水平，用 了一片小小的洞洞板，把电路制作得小巧、紧凑。不过接上 电源之后，问题就来了，当我把手放在感应区域时，指示灯 并没有亮。后来发现，这是发射频率和接收频率不匹配导致 的，因为采用的是RC电路产生频率，简单地说就是靠电容的 充放电周期产生频率，所以频率很容易随温度变化而变化。 电路的调试花了我许多时间，在没有示波器的帮助下，光靠 反复修改电阻值和电容值的测试来达到成功是多么困难的事 情呀！当同学把手放在感应区，指示灯亮起的那一刻，所有 调试的困苦都转化为成就感，在同学们赞叹的话语中成几何 性倍增了。

像电影一样，故事到了高潮，接 下来的每一步都是坠落。同学们只看 到了光彩的一面，背地里它悄悄出现 的问题，都成为我们私下独处时的伤 痛。在一个阳光明媚的下午，强光照 进室内，感应开关受强光的影响而处 在不稳定的状态，它不断地自行开关， 而且对反射物体没有反应。家里常用 的电视机红外线遥控器也会让感应开 关失灵。即使把它放在阴暗的角落也 会出现一个讨厌的问题，即当反射物就会不断地开关，继电器的吸合很快，好像一台电报机。这是因为反射物体正好处在了感应区的临界点上，也就是“感 应到”和“感应不到”的分界线上，物体微微靠近或离开就 会产生开关状态的改变。没有人会希望自己家的电灯像闪电、 水龙头像音乐喷泉吧。这些问题加在一起，让感应开关的应 用很不理想，辛辛苦苦把家里所有的电灯开关都改装成感应 的，不到一个月又被爸爸改回了传统开关。慢慢的，对感应 开关的兴趣就被音控开关、延时开关的制作热情所取代。几 星期后，我和红外线感应开关彻底分手了。

从那之后的某一天，我开始学习单片机。几个月前我对单片机内置的模数转换器（ADC）产生了兴趣，不断地探索 它的妙用，DIS.MUSIC3 炫彩音乐显示器就是利用 ADC 来采 集音频信号的。突然有一天，我想，利用带有 ADC 功能的单片机可不可以取代传统的数字电路，而让红外线感应开关变得更稳定呢？在网上搜索了半天，没有找到基于单片机的红 外线传感器的制作。这个情况对我来说亦好亦坏，好的是如 果制作成功，这将又会是我的一项创新制作 ；坏的是我没有 任何可以参考的资料，甚至都不能保证我的想法是否可行。 我学习单片机的过程好像是一条正弦波，从基础开始学习， 然后开发应用程序，再后来独立完成创新制作，到最后又回到了基础技术问题的研究。接下来的日子里，我做得最多的 事是研究红外线的知识。做了 N 多次实验，用不同的红外线 发光源来做研究，找到它们的特性和区别。之后开始研究电 路制作简单、同时又具备高稳定性的红外感应开关。研究到 最后，我自己都惊讶了，原来硬件电路可以如此简单，简单 到没有任何多余的元器件——单片机、红外反射传感器、LED 指示灯和电源。在之前的版本里，硬件电路 上还需要加一条导线，但是后来我修改了程序算法，这条导线便光荣下岗了。

是的，程序算法——一种杀人于无形的利器。 如果人类和动物的区别是人类具有理性和智慧的话， 那么单片机与数模电路的区别就是单片机具有程序控 制。单片机程序精确地处理着时间和状态，软件的强大把硬件成本降到最低，并可以零成本复制。我热爱编程，它给了我无穷的乐趣和超乎想象的创新可能。如果我是即将 毕业的大学生，我会把这个创新制作写成论文，让导师喜笑 颜开；如果我是专注科普的《无线电》杂志的作者，我就只 能用微小的篇章简单地说一说这款制作的基本原理了。但在 此之前，先让我们趁着热情未减，亲手制作一下这款基于单 片机的红外感应开关，体验它的精巧构思，检验它的抗干扰 能力吧。

我是在面包板上搭建的电路，电源采用的是3节5号电池 所组成的4.5V直流电源。因为电路非常简单，我还特意为了 面包板上的接插布局而定义了IO接口。所以我们连导线都不 需要，只要把单片机、红外反射传感器和LED指示灯插在指定的孔洞里就行了。值得注意的问题有：单片机需要使用带有ADC功能的STC12C2052AD系列；烧写程序时，选择使用 内部RC振荡器；红外反射传感器没有特定的型号，我使用的 是RPR220，你也可以使用其他型号的产品。

在面包板搭建的实验电路上测试，有没有感觉到它的精简和稳定呢？把LED指示灯接在P1.7接口上时，它是无锁存 的感应开关，即有反射物体时LED灯亮，物体离开就熄灭，适用于感应式水龙灯。把LED指示灯接在P1.6接口上时，它是锁存感应开关，即感应开关触发1次LED灯亮，2次触发时LED灯灭，适用于感应式电灯开关。如果把LED指示灯改换成 继电器，就可以用来控制其他电器了。电器可以是任何你想得到的东西，相信你和我一样，早就有过这样的梦想。现在 是实现它的时候了。

除了实用的开关改装计划，红外感应开关还可以把家居 生活变成科幻电影。一张可以感应你的桌子会不会震惊四座 呢？普通桌子的上表面嵌着一块磨砂玻璃板，当桌面空空的 时候，桌子没有什么特别。可是当我们把手、杯子或报纸放 在上面时，相应的位置就会发出光来。原来，玻璃下面安装了数百个LED灯和感应装置，只要桌子感应到有东西放在上 面，就会让单片机控制对应位置的LED灯点亮。变换单片机的程序还可以玩出更多的花样呢。
如果用我的这款红外感应开关是不是也可以实现这部科 幻作品呢？在撰写本文的时候，我也同时在研究这项技术， 希望可以用我们常用的单片机来实现，如果真能实现，我再 另写文章与各位分享。那桌子、那感应式电灯都将成为你的 作品、你的精心之作。