作者：《无线电》编辑部 编
出版社：人民邮电出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
精选创意电子制作项目25例试读：
前言
电子制作项目向来都是电子爱好者、大中专学校电子专业师生的最爱。《无线电》杂志自1955年创刊以来，历经近60年、出版600余期，刊登了大量知识性、趣味性、可操作性俱佳的无线电制作文章，伴随着一代又一代无线电爱好者成长，拥有了一批又一批无线电和电子技术的粉丝。当代很多从事电子技术工作的专家、教授都出自当年的青少年无线电爱好者。有的无线电爱好者虽然没有从事电子技术专业工作，但他们能把自己的专长运用到工作中，使电子技术在其他领域得到了广泛的应用和发展。《无线电》杂志为自己在“科普、创新、实作、分享”当中不懈努力、得到众多粉丝认可而感到欣慰。
电子科学技术的发展是一个国家科学技术进步的重要标志之一。普及无线电和电子科学技术既是国家科学技术发展的需要，也是培养新世纪科技人才的需要，更是《无线电》杂志义不容辞的使命。为此，我们适时地把《无线电》杂志上介绍过的、优秀的制作类文章，认真精选汇编成书，以方便广大读者，延伸《无线电》杂志的科普服务功能。
2001年，我们汇编出版了第一本《无线电制作精汇》，精选汇集了《无线电》杂志发表的7大类382个制作项目。2005年汇编出版了《无线电制作精汇（2）》，精选汇集了第一本《无线电制作精汇》以后《无线电》杂志发表的8大类200个制作项目。这些书出版以来一直受到读者的欢迎并不断重印。
应广大读者要求，我们汇编了这套“《无线电》精汇”系列图书，内容取自《无线电制作精汇（2）》以后、特别是近年来《无线电》杂志发表的优秀制作类文章。既有传统的经典无线电与电子制作，又有体现时代特征的单片机应用开发制作，以及新世纪创意迸发的开源制作项目。这些项目既可以用于业余和课外电子制作活动，又能用于改进家用电器的功能，还可以用于开发电子产品。“《无线电》精汇”系列图书内容丰富、信息量大、涵盖技术领域宽广、资料齐全、实用性强，是广大电子技术人员、科研人员、无线电爱好者的重要参考手册，也是大中专学校学生开展电子科技实践活动的得力指导书籍。《无线电》编辑部
第一章 绚丽影音
1 LED小灯瓶
文：张彬杰有一天在网上看到一个制作——LED电子萤火虫，我感觉电路很有特点，于是就想仿制一个。那个LED电子萤火虫是用ATtiny13单片机来控制的，我也正好有。而且硬件制作比较简单，成本也不高，10元钱都不到，就能DIY一个。虽然简单，但是制作却需要耐心和细心，毕竟需要连接12个LED，焊接的工作量不少，我自己用了一个下午才完成，而程序更是陆陆续续地写了几个小时。
估计你会很好奇地问，一共才6个可用I/O引脚的 ATtiny13，怎么能驱动12个LED呢？其实，我要告诉你，它不仅可以点亮每个LED，而且还能控制每个LED的亮度呢！这才是本次制作的精华。在制作的过程中，发生了一点小小的意外。由于我购买的JST充电线和原来的充电器引脚相反，致使我原本打算使用的小型锂电池损坏，不能充电。在万般无奈的情况下，我只好更换体积更大的锂电池了。
1.1 主要部件
这次的主要元器件就是ATtiny13和12个LED。当然还有双绞线、洞洞板、电池、空瓶子、电阻等其他辅助材料（见图1.1与表1.1）。图1.1 制作所需材料表1.1 制作所需材料
功能及特点
◆你可以送给朋友作为生日礼物。
◆它发出的淡黄色的光很温馨，可以在吃饭、聚会时烘托气氛。
◆虽然LED灯瓶有12个LED，但由于程序使用的是逐点动态扫描的驱动方式，整体功耗仅仅相当于点亮一个LED。因此，电池充电一次，连续工作一个星期不成问题。
◆用6个I/O引脚的单片机驱动12个LED。
◆可控制LED的亮/灭及渐变。
本制作使用的是8个引脚的ATtiny13单片机，这款单片机现在的价格很便宜，4元钱左右就能买到。ATtiny13是AVR单片机，它有 1KB 的 Flash、64Bytes 的 EEPROM、64Bytes的SRAM、6个通用I/O口线、32个通用工作寄存器、1个具有比较模式的8位定时器/计数器、片内/外中断、4路10位ADC、具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，以及3种可以通过软件进行选择的省电模式。12个LED为普通的3mm发黄色光的LED。
1.2 制作过程
01 焊接单片机插座。
02 焊接两个电阻。
03 双绞线套入热缩管后，焊接LED。焊接好后，用打火机加热热缩管，使其收缩固定。最后，别忘了再扭下热缩管。
04 焊接好的12个LED。
05 将双绞线焊接到洞洞板上。
06 洞洞板和双绞线焊接好的效果。
07 焊接JST插头、锂电池和开关。
08 在瓶子上开口。
09 用热熔胶固定。
10 装入瓶子中。
1.3 控制原理
为什么6个I/O能控制12个LED呢？它们之间会不会相互影响呢？其实，这样的连接方式不仅能控制每个LED，还能控制其亮度呢！之所以能这样连接，是因为AVR单片机的每个I/O都是3态输出。如果用普通51单片机，这样连接是不行的。
那么又是如何控制LED亮度的呢？控制亮度的关键是ATtiny13的两路PWM，它们可以分别设置连接到PB0和PB1引脚上（见图1.2）。在ATtiny13使用内部振荡器的情况下，PWM的最高频率可设置为47.5kHz，而且PWM的极性可以通过设置寄存器而改变，这使得12个LED亮度的控制更加简单了。图1.2 控制电路原理图
先谈谈如何控制每个LED单独地亮和灭。ATtiny13的每个I/O都有4种状态，即输出0状态、输出1状态、高阻态（悬空态）、带上拉电阻的高阻态。要使LED亮必须要让LED中流过正向的电流，如果要让最左边的LED亮，PB1输出1、PB2输出0即可。但是，其他不相关的引脚需要设置成高阻态。否则，如果PB0此时也为1的话，第2个LED也会亮。总之，为了保证其他LED不受到影响，在设置某个LED亮时，必须先把所有I/O设置成不带上拉的高阻态。
能控制亮和灭有什么了不起？其实还能控制每个LED单独的渐变，就是渐渐变亮、渐渐变暗。我举个例子吧，如果要最左边的LED渐渐变亮，就先设置PB2引脚为0电平，设置PB1引脚为高电平驱动的PWM波。然后，程序逐渐控制PB1的PWM状态，通过调整PWM高电平的脉宽长度来实现亮度控制。当PWM高电平的时间长时，LED就变亮了。反之，LED就变暗了。
那么电路原理图中第7个反过来接的LED怎么实现亮度控制呢？原理还是一样，只是PB2将刚才的0电平设置成1电平，原来PB1为高电平脉冲驱动的PWM波设置成低电平脉冲驱动的PWM波即可。同样，要控制第7个LED的亮度，就控制PWM低电平的脉宽长度，当低电平的脉宽长度长时，LED就变亮了。反之，LED就变暗了。
那么能实现所有的LED同时发光吗？在制作过程中，这个功能的实现倒是困扰了我一会儿。后来，我想到了动态扫描。什么是动态扫描？老式电视机不就是这个原理吗？电视机通过磁场让射线高速地扫描屏幕，从而产生一幅画面。那么，让每个灯分别亮1ms左右，然后像电视机一样不断地扫描，看上去就都亮了。在此基础上，再控制每个灯的亮度数值，就能实现整体亮度控制了。如果LED足够多，单片机引脚也足够多，还可能显示一幅灰度画面呢！
1.4 3种效果的程序编写
程序的PWM频率设置为最高的37.5kHz。之所以选择这么高的频率是为了不影响动态扫描。试想，如果PWM频率为100Hz，那还怎么动态扫描呢？在程序中，动态扫描实际的频率为62Hz。这已经足够骗过人的眼睛，让我们看不到LED的闪烁。
在单片机的中断代码中，程序每过26μs就会产生溢出中断一次，通过变量count计数中断次数。当中断的次数达到50次时，就更换下一个LED，显示它对应的亮度。LED的亮度存储到led[ ]这个数组中，每个LED通过载入对应的亮度值，即通过改变PWM产生寄存器的OCR0A与OCR0B，来实际控制高低电平脉宽长度，最终实现亮度的控制。当然，每次通过PWM控制亮度，都要先根据LED的驱动电平方式，重新设置PWM的控制模式。在此之前，还要记得设置不相关的引脚为高阻态。
LED的3种效果控制程序能够实现LED不断地变换，只要调用就能分别实现如下功能：所有LED的呼吸效果、逐个点亮和熄灭LED、流水灯显示的效果。从编程的思路上讲，led[ ]数组存放了12个元素，每个元素所存内容即对应每个LED的亮度值。要改变某个LED的亮度，都是通过设置led[ ]数组中对应元素的 PWM 缓冲数值来实现自动变换。要让所有的LED全亮，只需设置数组中的每个元素的数值都为255即可。如果要一半的亮度就设置为128。要让某个LED单独最亮，只要设置这个LED元素数值为255，其他的元素为0。如果任意LED要产生渐渐变亮的效果，那么只要将对应数组元素中的数值从0逐渐变为255即可。同理，渐渐变暗，数值就从255变成0。要实现什么样的效果，大家可以通过改变led[ ]数组来实现。
■本制作的源代码可到《无线电》杂志网站www.radio.com.cn上下载，程序使用CVAVR编译，单击工程文件即可直接打开修改。当然你不想修改、完善的话，可以直接烧录编译好的HEX文件。
2 红外遥控版LED灯泡
文：张彬杰记得1年前我家孩子刚出生那会儿，我给老婆买了个小夜灯插在墙壁上。每当小孩哭的时候就打开那个小灯给孩子喂奶、换尿布。之后的一段时间，每次半夜都还要起床开灯，感觉有点麻烦。于是，便产生了下面的这个小制作——红外遥控灯泡，它只需要用自己家里的遥控器，对着灯的方向，按任意按钮，即可实现开、关LED灯泡。这样，老婆自己就可以拿着遥控器开、关灯泡了。不过当我做完这个制作时，孩子已经长大些了，这个制作就留给来家里的客人上洗手间用吧！这次的制作需要对一个220V供电的LED灯泡进行改造，因此要格外小心。改装完成的LED灯泡结构和原来一样，只是灯泡里增加了红外控制电路。我用的LED灯泡的接口为E27接口，即普通家用的220V大螺旋接口。它是我在网上用11元钱买回来的。它的额定功率为3W，根据官方宣传：它比节能灯节能70%，在相同功率下，比节能灯亮2倍，而且寿命是节能灯的10倍、白炽灯的25倍。
2.1 选择LED灯泡的理由
LED灯泡是替代传统白炽灯泡的新型绿色光源，LED灯泡大多采用大功率LED芯片制作。为了防止眩光问题，外壳通常会使用磨砂玻璃或亚克力来制作，可以直接由市电驱动。大部分产品可以适用于AC 85～269V的电压输入。
我选择使用它是看重它的如下特点。（1）节能，白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10、节能灯的1/4。（2）寿命长，对普通家庭照明基本可以实现“一劳永逸”。（3）可以工作在高速开、关状态。（4）纯直流工作，无频闪，消除了传统光源频闪引起的视觉疲劳。（5）采用PWM恒流技术，效率高、热量低、恒流精度高。（6）通用标准灯头，可直接替换现有多种光源。
2.2 制作所需材料
这次制作的主要元器件有：ATtiny13单片机、红外一体接收头和NMOS管，见图2.1。还有一些制作时使用到的辅料，如稳压芯片、万用板、插座、绝缘导线等。具体零件清单表2.1所示。图2.1 制作所用元器件表2.1 元器件清单
2.3 电路设计
最初，我想在220V电源上增加变压器进行变压，同时使用稳压芯片和滤波电容进行稳压。可是要在灯泡里增加变压器那可太有难度了。于是我打开灯泡一边看，一边想。LED灯泡不是有很好的稳压特性吗？经过带电测量，3节LED灯上能有稳定的9.9V压降。那LED灯泡断开（开路）时的电压又是怎样的呢？于是我把灯泡上的电源导线焊下来，通过万用表再次测量，为13V左右。真是高兴，这样我就可以直接用稳压芯片了。有了输入13V左右的电压，经过芯片1117-5.0稳定到5.0V电压就可以给单片机和一体化接收头供电了。由于手头的最后一片1117-5.0损坏了，我不得不用1117-3.3代替。还好单片机和一体化接收头都能在3.3V的电压下正常工作。
那么如何控制LED灯泡电流的通、断呢？刚开始我第一个想到的是超薄、超轻的继电器。买来它好久了，却一直没用上。不过经计算发现，流过LED灯泡的电流在300mA左右。这么点电流用MOS管控制也是没问题的，而且MOS管还没有继电器开、关时的“滴答”声呢！
单片机的PB1引脚和红外一体化接收头相连接，当遥控器对着接收头按下按钮时，PB1就会有一个低电平。一般遥控器发出的红外调制信号，会让一体化接收头产生9ms的低电平（大多数），作为遥控编码的引导条件。通过计算低电平的持续时间，来判断是否接收到了正确的红外信号。
电路原理图如图2.2所示。图2.2 电路原理图
2.4 制作过程
方案确定下来了，就开始我们的制作之旅吧!
01 切割洞洞板到合适的尺寸，至少能装到灯泡内的大小。
02 打磨洞洞板的边缘。
03 焊接单片机和红外一体接收头插座。
04 焊接稳压芯片和对应的2个电解电容。
05 焊接红外接收头用的滤波电容。
06 焊接场效应管和对应的2个电阻。
07 根据原理图焊接相应的导线。
08 把烧录好程序的单片机插到8脚插座上，把一体化接收头插到3脚插座上。
09 旋开LED灯泡的白色外壳。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]