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在某電商平臺閑逛，發(fā)現(xiàn)有這樣一款 LED 燈，通過感應(yīng)手勢進(jìn)行控制。
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控制過程見以下三張 gif 動圖。
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（識別感應(yīng)區(qū)）其實(shí)就是一組紅外對管，一個管發(fā)射，一個管接收。
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側(cè)面還有實(shí)體開關(guān)，用來切換功能模式。以及一個 USB 口，用來給燈供電。
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、紅外對管實(shí)現(xiàn)手勢感應(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”，啟用紅外對管手勢感應(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，會禁不住去想：“這個產(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)，用到兩個基礎(chǔ)電路，可以看下這兩個圖：
1、三色調(diào)光 LED 電路
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2、紅外線靠近檢測電路
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，以檢測撥動開關(guān) SW1 撥到哪個模式。
2、紅外對管手勢部分
紅外對管檢測到的信號，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 GPIO4 為高電平。當(dāng) GPIO4 檢測到低電平時，說明紅外對管在檢測距離內(nèi)被遮擋。
被遮擋的時間就是低電平的時間，MCU 單片機(jī)根據(jù)低電平的時間來決定是執(zhí)行開機(jī)、關(guān)機(jī)，還是切換光色。
可以調(diào)節(jié)滑動變阻器 R3 來調(diào)整檢測距離的遠(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，是錯誤的。不用會導(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)出來后，還要實(shí)際做出實(shí)物來調(diào)試驗(yàn)證。
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如果只是想把功能實(shí)現(xiàn)，用來自娛自樂，或者參加電子大賽，那么電路方案只要經(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)一款通過紅外對管進(jìn)行手勢識別控制的 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)作的最佳動力，謝謝大家！
