[入门教程]Arduino入门教程25—声控灯
本帖最后由 zoey不种土豆 于 2024-12-31 16:58 编辑项目 - 声控灯
声控灯是一种非常常见的家居设备，它能够通过检测周围环境的声音来自动开关灯光。本项目通过编写Arduino代码，我们可以实现当声音达到一定级别时，LED灯自动亮起；声音减弱后，LED灯自动熄灭的功能。
元件清单
硬件连接
图 1 声控灯连线图
示例代码
样例代码：
//项目 - 声控灯
// 定义声音传感器和LED的引脚
const int soundSensorPin = A0; // 声音传感器连接到A0
const int ledPin = 13; // LED连接到数字13号引脚
const int soundThreshold = 500; // 声音阈值，可以根据实际情况调整
void setup() {
pinMode(soundSensorPin, INPUT);// 设置声音传感器引脚为输入模式
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 设置LED引脚为输出模式
digitalWrite(ledPin, LOW); // 确保启动时LED是关闭的
Serial.begin(9600); // 初始化串口通信，并设置波特率为9600
}
void loop() {
// 读取声音传感器的值
int sensorValue = analogRead(soundSensorPin);
// 通过串口监视器打印声音传感器的值
Serial.print("声音传感器的值: ");
Serial.println(sensorValue);
// 检查声音是否超过设定的阈值
if (sensorValue > soundThreshold) {
digitalWrite(ledPin, HIGH); // 如果超过阈值，点亮LED
delay(1000);
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW);// 如果没超过阈值，熄灭LED
}
// 为了避免连续检测，可以在此添加短暂的延时
delay(50); // 延时50毫秒
}
代码上传成功后，当你发出较大声音时，LED会亮起并维持一秒钟。如果发现比较难以激活LED（或过于敏感），可以适当调整声音阈值以达到最佳效果。
代码回顾
在loop()函数开始之前，主要执行的是一些基础的准备工作，包括初始化用于控制LED的引脚，以及设置串口通信参数以便进行数据传输或调试。
在该项目的loop()函数中，展现了典型的输入、处理、输出的控制流程。
输入，读取声音传感器的值并存放在sensorValue中：
int sensorValue = analogRead(soundSensorPin);
计算处理，我们使用一个if语句来检查声音值是否超过了预设的阈值soundThreshold：
if (sensorValue > soundThreshold) {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
输出，如果超过了，就使用digitalWrite(ledPin, HIGH) 点亮LED，并通过delay(1000) 保持LED点亮1秒钟。如果没有超过阈值，就使用digitalWrite(ledPin, LOW) 熄灭LED。
delay(50)作用是在每次检测声音之间加一个短暂的延时，这有助于减少Arduino的负担并提高程序的稳定性。
硬件回顾
驻极体麦克风
驻极体麦克风的基本原理就是一个可变电容，它的电容值随着声音震动而变化。这样就将声音信号转变为了电信号。在电路中，把它看作是一个随声音变化的电阻即可。
驻极体麦克风是极化的，因此它有一个正极引脚和一个接地引脚：
图 2 驻极体麦克风引脚
连接到金属外壳的引脚是接地（ground）引脚，另一个引脚是正极（positive）引脚。
麦克风产生的音频信号是一种交流电，类似于家中电源插座中的电流。但是，交流电流是具有静态频率和固定波长的正弦波，但音频波是频率和波长是可变的。
较高频率的音频信号会产生更高音调的声音。较低频率的音频信号会产生较低音调的声音：
图 3 频率
声音的“音量”或“响度”与峰值的幅度直接相关。振幅较大的音频信号会产生更大音量的声音。振荡幅度较小的音频信号会产生音量较小的声音。
图 4 振幅
偏置电阻
为了保证麦克风的输出信号处于所要求的工作区间，因此我们需要给其添加一个直流偏置，让其输出的电压信号处于所需工作区间。
图 5 工作区间
图 6 麦克风部分电路
就像图6这样，直流偏置的本质是通过加入电阻R1与麦克风分压，然后用一个电容C1隔离偏置电阻产生的直流电压部分。
PNP放大电路
接下来，我们来看一下放大电路部分，如图7所示：
图 7 放大电路部分
从项目【指尖开关】中对NPN三极管的介绍来看，NPN和PNP型三极管是可以当做开关来使用的，也可以当做放大器来使用，当它的基极，产生一个小变化，输出信号就会有很大的变化。这就是所谓的放大功能。由于麦克风通过使用R1分压形成的电压信号较微弱，因此使用三极管放大电路来获得比较好的效果。
基极电阻R2在PNP型三极管放大电路中起到了偏置的作用，而集电极电阻R3则作为负载元件，实现了电压的放大和电流到电压的转换。这两个电阻共同协作，确保了放大电路的正常工作和信号的有效放大。
那么PNP型三极管和NPN型三极管在作为放大电路时有什么不同吗？
由于这两种三极管的材料层序和电流流动的方向不同，导致它们在放大电路中的工作原理和特性有所不同。
如图8和图9所示：在NPN电路中，C接正极，E接负极；PNP电路则相反，E接正极，C接负极（这里说的正极和负极都是直接或间接连接）。一般的电路中，用了NPN的，你就可以按“上下对称交换”的方法得到 PNP 的版本。
当然，要保证正常工作，还必须保证这些电压、电流满足一些定量条件，需要调整电阻的接入位置来保证电路的正常工作和信号的有效放大。
附件下载：
这个jane是我认知的那个Jane吗
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