接着我们之前的实验ESP32 & Python学习——实验9 声音传感器模块的原理和使用，很容易的，我们会联想到生活中的一个常用的应用场景——声控灯，于是这期就让我们来尝试理解并完成声控灯的项目。

1  写在前面

1.1 目的

使用MicroPython编程语言完成基于ESP32单片机的声控灯的制作。

1.2 实现功能

使用声音传感器接收环境声音，声音（比如吼声、脚踏地板的声音）超过一定幅度，触发继电器吸合，使小灯的回路通电从而点亮小灯。

1.3 实现方式

1、编程语言：MicroPython，其实就是Python的嵌入式用法，和Python差不多。

2、主控ECU：ESP32。（这里我使用普中ESP32开发板）

3、相关传感器：声音传感器模块、继电器模块。（开发板自带）

1.4 使用软件

1、编码工具：PyCharm、VS-Code或其他编码工具。

2、调试器：Thonny。这个工具也可以编码，但是一般只会在调试中使用，类似于51单片机中常使用的keil等。

2  硬件及其连接

2.1 硬件选择

1、主控单片机：ESP32。在这里我使用的是开发套件——普中ESP32开发板。当然你也可以选择单独的ESP32芯片，开发板用于学习使用，可以验证软件算法逻辑。用于实际固定成产品当然就不需要那么多集成模块，就要单独选材了。

2、继电器模块：在开发板上继承了继电器模块，使用就直接找到对应引脚连线就可以了。

3、声音传感器：声音传感器是单独的模块，我这个买的中配版本，带有这个模块。

4、LED灯：这里把开发板上的LED灯作为控制的用电器。当然，实际的使用中可以使用功率更大的电灯等，这时候要注意匹配不同的电源。

2.2 基本原理

这里主要传感器是声音传感器，其原理可以参考我之前的文章，可以移步到这里ESP32 & Python学习——实验9 声音传感器模块的原理和使用，这里就不再赘述了。

2.3 硬件连线图

主要的外围电路硬件接口连接示意图如下：

3 软件代码

3.1 软件设计思路

有了具体要实现的功能之后，就涉及到软件的设计和代码的实现。一般的，可能会先画一个软件流程图，然后再进行代码实现。当然我们这个项目没有太多复杂的东西，也可以不用这么多条条框框。

我这里就大概描述一下整个软件流程——

程序开始：

1、声音传感器相关设置：设置ESP32和声音传感器的接口，设置AD转换相关参数；

2、继电器相关的设置：设置ESP32和继电器控制接口。

3、主程序逻辑：将继电器接口置为常开状态，检测声音传感器的音量值。有两种情况：（1）如果大于阈值，将继电器的常开阀吸合，延迟X秒，使用电器所在电路导通，点亮LED灯，LED灯会保持点亮X秒。然后返回继续检测音量。（2）如果小于阈值，继续回到主程序检测音量值。

以下是deepseek帮我生成的流程图。这里有点小问题，我认为硬件初始化和下边的三个配置应该可以合并到一起。然后再往下传递，其他的没啥问题。

3.2 完整代码

好了，下边就是完整的软件代码实现。使用的编程语言为Python。

'''
实验名称：简单的声控灯设计
接线说明：使用普中ESP32开发板。
声音传感器部分：声音传感器模块AO口-->ESP32 IO 34；传感器VCC-->3.3V；传感器GND-->GND
继电器部分：IO口25和REL连接。继电器模块接口(COM)-->(3V3),(NC)常关接口-->LED灯(D1)。
实验现象：在Thonny软件的shell区能看见声音的数值。数值超过100后启动继电器开关并保持5s，从而使LED灯亮5s。
完成时间：2025/07/27
代码修改：罗特布克
备注内容：这里涉及到一个标定值，就是调试传感器的电位器AD11，可以插个薄片旋转，在安静的环境下调到1左右即可。
拓展思考：
1、可以监测声音分贝；
2、或者作为声控开关的检测部分。
'''

from machine import Pin,ADC
from machine import Pin  #导入Pin模块
import time              #导入time模块

sound = 34  
relay=Pin(25,Pin.OUT)    #定义继电器控制对象

# 初始化GPIO口
def setup():
    global sound_ADC
    sound_ADC = ADC(Pin(sound))     # 使用ADC类（模数转换器）创建名称为sound_ADC的ADC对象，该对象使用IO口34作为ADC的输入。  
    sound_ADC.atten(ADC.ATTN_11DB)  # 11dB 衰减, 检测输入电压约0-3.6v。这里输入电源3.3v，满足条件。

# A0adc为ADC上传来的值，A0min为没有声音时ADC传来的电压，最大电压为3.3V。
# A0min可以定为1.7V，大概在3.3V的中间。因为声音转换后有正负半周，类似于正弦信号，音量大小只和幅值有关。
def Vvalue(A0adc,A0min):
    vv1=(3.3*A0adc/4095-A0min)/(3.3-A0min)*1000 # 这里比较输入音量对应的电压值和1.7V的差距，除以总量程，放大1000倍，100倍声音辨识变化有点小。
    # 1.7V就对应声音为0，和它的差距越大（不论正负）说明音量越大。调节电位器，就是在校准音量为0时的电压值。
    vv1=abs(round(vv1)) # 先用round进行四舍五入，再用abs进行绝对值。因为音频有正负，绝对值表示音量大小。
    return vv1   # 返回音量值0-1000.电压3.3V对应音量1000.

# 循环函数
def loop():
    count = 0                                         # 计数值
    while True:                                       # 无限循环
        voiceValue=Vvalue(sound_ADC.read(),1.7)       # 设置0V对应的电压为1.7V
        relay.value(0)                                # 将继电器开关置0，断开开关
        if voiceValue:                                # 当声音值不为0
            print ("Sound Value:", voiceValue)        # 打印出声音值
            if voiceValue > 100:                      # 如果声音传感器读取值大于100
                print ("声音达到阈值! ", count)        # 打印出计数值
                count += 1                            # 计数值累加
                relay.value(1)                        # 将继电器开关置1，吸合开关
                time.sleep(5)                         # 延时5s，LED灯开启5s
            time.sleep(0.2)                                # 延时 200ms

# 程序入口
if __name__ == '__main__':
    setup()           # 初始化GPIO口
    loop()            # 循环函数

这里和上一个项目差不多，只是加了控制部分，当声音达到后控制继电器的吸合，从而实现由声音控制灯亮灭的效果。

4 调试结果

4.1 调试工具

编写代码一般使用VS-Code或者PyCharm等编码工具。而调试使用Thonny，这个工具也可以编写代码，最重要的是可以将代码导入单片机，让代码在单片机中运行起来，并且可以看到运行结果。一般在Thonny软件的shell界面可以打印调试运行结果。

4.1 shell调试界面

因为我们在代码中有写print语句，这个语句会在调试界面展示出来。这里是有输出音量大小和判断阈值是否超限两种。如下图所示。

4.2 运行图片

实际连接图如下，声音超过阈值，点亮LED灯：

5 拓展思考

这次使用的是AO接口，输出的是模拟量，这种方式会导致一个问题，就是经过了标定，然后阈值写到软件里边了，不便于随时调整触发的音量范围。而使用DO接口，可以调节触发的阈值大小。

顺便补充一下DO口输出原理。DO口只会输出高低电平，高电平表示声音超过阈值，并且此时led11会点亮。具体原理：声音比较大时，声音振幅大，音频信号类似于正弦信号，比较器LM393-1的2处的电压就会波动，当2处的电压小于3处电压（1.65v），B处就会产生高电平，导致6处电压高于5处，比较器LM393-2输出低电平，C处电压低，led11就会点亮。导致2处电压低的原因就是音频信号的负半周叠加经RP11降低的电压。如果没有声音时A处电压是1.7V，和本文中设置一样，那么一点小声音就会导致DO输出高电平。如果此时调节电位器使安静时电压升高比如到3V，那么音频信号来的电压的幅值至少要达到（3-1.65）V才能让2处电压低于3V（幅值大于1.35，负半周就会减去这个数值，就会减去这个值，让2处电压小于1.65V），DO才会输出高电平。

实际操作中就以一定音量为阈值，在这个声音下让led11点亮，然后再在这个音量下反向调节电位器让led11熄灭，这时候就设置好了触发阈值。

如果只是作为开关量，并且想要可以随时调节，可以选择DO输出。这种方式就是判断DO是否为高电平（输出1）。

6 版本

时间	修改内容	修改者
2025.08.11	初版形成：完成所有章节的内容编写。	罗特布克
2025.08.16	增加实物演示图，连线图等。整体完成	罗特布克