第 26 课：光控小夜灯

我是吴老师。从这节课开始，你做的东西不一样了。

前面二十五节课，你手里过了一堆模块：点过灯、读过按钮、量过温度、让蜂鸣器响过。但那些东西最后都拆了，收回盒子里了。

这一节做的东西，是要拿回家的。

一、先说它长什么样、能干嘛

半夜两点，你妈起来倒水。房间里黑着，她不敢开大灯——一开，你和你爸全醒了。于是她摸着黑走：先摸床头柜，摸到你的水杯；再摸墙角，用脚尖探路。走到客厅，脚趾头撞在茶几角上。

我妈干这事干了十几年。

所以第一个实战课题，我们做一个放在床头或走廊的小夜灯：

• 房间亮着的时候，它不亮。 白天、开着灯的晚上，它一声不吭。
• 天一黑，它自己亮。 光不强，但够你看清拖鞋在哪。
• 天亮了，它自己灭。 没有任何开关，你妈什么都不用按。

这东西淘宝上十几块钱一个。但你做的这个不一样：它长什么样、亮到什么程度、多黑才亮，全是你自己定的。而且你知道它内部在干什么——这句话的分量，比"省了十几块钱"重得多。

二、这个课题的三个环节

第 9 课那张图，拿出来温习一遍：

看着眼熟吗？ 这跟第 11 课那个"光控灯"结构一模一样。区别只有两个：

1. 第 11 课是搭在一个乱糟糟的板子上，这一课要装进一个纸皮灯罩里。
2. 第 11 课那个灯会闪，这一课我们要把闪的问题真正解决掉。

三、材料清单

套件里拿这些：

身边自己准备：

裁纸皮的时候，桌子底下垫一块废纸板。 剪刀和刀尖划穿纸皮、划到桌面上，是一瞬间的事。你妈不会喜欢那一道印子的。

四、接线

接之前先断电（USB 线拔了再插线，这个习惯从第 6 课讲到现在了）。

两件事我要重复一遍，因为它们是这节课的地基：

第一，光敏接的是 AO，不是 DO。 第 11 课讲过：AO 给你"有多亮"，DO 只给你"比某个亮度亮还是暗"。

第二，光敏的信号线必须落在 GPIO0~GPIO5 上。 只有这六个脚能读模拟量（第 10 课那张表）。GPIO3 上挂着 LED，所以光敏走 GPIO0，两个模块互不打架。

五、分步实现

第 1 步：先看见光

跟第 11 课一模一样，先跑通最丑的版本。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  int light = analogRead(0);      // 读 GPIO0
  Serial.println(light);
  delay(200);
}

烧进去，打开串口监视器，用手把光敏顶上那个小圆片遮住、再拿开。

数字跟着变，对吧？

现在做这节课最重要的一件小事：拿纸笔记三个数。

1. 手完全遮住的时候，读到多少？
2. 你打算放小夜灯的那个地方（床头、走廊），开着灯的时候读到多少？
3. 关了灯，那个地方读到多少？

别嫌麻烦，这三个数是你这个作品的"地基"。 第 11 课讲标定的时候就说了：读数是环境相关的，抄不来。 你现在可是在给自己家做东西——更得用自己家的数。

第 2 步：加一条线，让它自己亮

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(3, OUTPUT);            // LED 模块
}

void loop() {
  int light = analogRead(0);

  if (light < 1800) {            // 比 1800 小 = 天黑了
    digitalWrite(3, HIGH);       // 开灯
  } else {
    digitalWrite(3, LOW);        // 关灯
  }

  delay(100);
}

烧进去。手一遮——灯亮了。手一拿开——灯灭了。

这就是一个完整的光控开关了。 判断标准特别朴素：你开着灯的时候它别亮，你关灯之后它能亮。

那个 1800 你别抄，它是我编的。 换成你第 1 步记下来的数——比如你测出来"开着灯 2600、关灯 400"，那中间取个 1500 左右就挺合适。

第 3 步：现在，问题来了——它会抽风

这一步是这节课的核心，你八成已经撞上了。

找一个微妙的时候：把台灯调暗一点，或者把光敏半遮着，让读数刚好停在你的阈值旁边。

你会看到——灯开始疯狂地闪。 不是"闪一下"，是一秒闪好几次，像坏了。

为什么？ 因为读数不是一块石头，它一直在抖：

每一次都跨过了那条线，所以每一次都改变主意。 板子一秒钟能循环十次，灯就闪十次。

这不是模块坏了，也不是代码写错了。 这是"一条线"这种做法的天生缺陷。

第 11 课我在结尾埋过一句话——"读数在临界点附近会来回跳，解决办法叫迟滞"。当时只是提了一嘴，今天我们得把它用上：这次做的是要拿回家的东西，不能让它半夜抽风。

第 4 步：迟滞——两条线，中间留一段

思路特别简单：开灯和关灯，别用同一条线。

• 要掉到 1500 以下，才开灯（真的很暗了才开）
• 要涨到 2500 以上，才关灯（真的亮了才关）
• 1500 到 2500 之间这一大段——什么都不做，保持原样

那段"什么都不做"的区间，就是缓冲带。读数在里面怎么抖，灯都不理它。

int lampOn = 0;      // 记住灯现在是开(1)还是关(0)

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(3, OUTPUT);
}

void loop() {
  int light = analogRead(0);

  if (lampOn == 0 && light < 1500) {
    lampOn = 1;                    // 真的很暗了，开灯
  } else if (lampOn == 1 && light > 2500) {
    lampOn = 0;                    // 真的亮了，关灯
  }

  if (lampOn == 1) {
    digitalWrite(3, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(3, LOW);
  }

  delay(50);
}

注意 lampOn 这个变量——它是整段代码的关键。

板子除了"现在多亮"，还得多记一件事："我现在的灯是开是关"。因为"该不该改变"这件事，取决于它现在的状态：

• 灯关着的时候，只有"更暗"能让它动（掉到 1500 以下）
• 灯开着的时候，只有"更亮"能让它动（涨到 2500 以上）

这个"记住上一次的状态"，是很多控制逻辑的通用套路。 冰箱、空调、热水器，里面都是这么写的——不然它们也会在临界点上抽风。

现在再试一次那个微妙的光线。灯稳稳的，不闪了。

第 5 步：把两个数调成你自己的

1500 和 2500 也是我编的。你自己测一遍：

1. 拿串口看着读数，慢慢把台灯调暗，暗到你希望灯亮的那一刻——记下这个数，再往下减一点（留余量），这就是你的开灯阈值。
2. 再慢慢调亮，亮到你希望灯灭的那一刻——记下这个数，再往上加一点，这就是关灯阈值。
3. 两个数别挨太近，中间至少留出 800~1000 的间隔，否则迟滞就白做了。

看到没有，这就是第 11 课那个"标定"，只是这回要标两个数。 "先测，再定"这四个字，这次决定的是：你家的小夜灯好不好用。

六、组装：纸皮灯罩

第 1 步，裁底板。 裁一块 10cm × 8cm 的纸皮，这是小夜灯的"地板"。

第 2 步，裁罩子。 裁一条 24cm × 8cm 的长条。用尺子量出四段 6cm，铅笔轻轻地画三条线。

画线别使劲——纸皮一压就有痕，画重了折出来的棱是歪的。

第 3 步，折。 把尺子压在线上，纸皮往上掰。三条线都折一遍。

折之前先用尺子边压一道印，折出来才是直的。光靠手捏，折出来是弧形的，围起来合不拢。

第 4 步，围成筒。 把它折成一个方筒，最后那 1cm 的边涂一点热熔胶，粘住。

第 5 步，戳孔。 用牙签或者剪子尖，在筒身上戳 8~12 个小孔，随便戳，像星座一样。

孔别戳太大，也别戳太多。 戳成筛子就变成"漏光"了，不是"星星"。

第 6 步，固定 LED 模块。 在底板正中间挤一小坨热熔胶，把 LED 模块按上去。

胶点在模块的边角上，别糊到灯珠上——灯珠被胶糊住，光就出不来。也别把杜邦线裹进胶里，第 4 课说过，热熔胶会把线皮烫软，一扯就断。

第 7 步，扣罩子。 把方筒扣在底板上，罩住 LED 模块。不要粘死！ 以后你还要拆开改代码、换阈值。

第 8 步，走线。 杜邦线从筒底和底板之间的缝里穿出去，插到板子上。

做完之后，把它放到你床头，关灯试试。

那一刻你会有点不真实感——这三块纸皮、几个孔，是你自己做的，而它现在真的在响应这个房间的光。

七、排查：如果它一动不动

接下来这一段，是这节课最值钱的部分。

你按上面的步骤做完了，线接好了，代码也烧了，结果灯要么一直亮着，要么一直不亮——手遮上去也没反应。

你开始改代码里那个阈值：改成 500，还是这样；改成 4000，还是这样。像死了一样。

（还有一种表现：灯在疯狂地闪，一秒好几下。 症状不一样，根因是同一个，排查路径也完全一样。）

别急。这种情况我有一个固定的排查顺序，你照着走。

第一步：先看串口——它的"读数"长什么样

这是第 7 课那句话："先打印，再判断。" 把串口监视器打开，用手遮住光敏、再拿开。

注意看那些数字。

如果你看到的是这样：

4095
4095
0
4095
0
0
4095

停一下。这就是线索。

数字只在 0 和 4095 这两个极端之间跳，中间那几千个数，一个都没有出现过。

真实的光线不可能这么"干脆"。 你用手遮住小圆片，光是一点点变暗的，中间应该出现 1200、800、600、300 这种过渡值。

一个只在两个极端之间跳的信号，说明它不是"模拟量"，是"数字量"。 这是你现在掌握的最重要的一条判断依据。

第二步：用万用表量那根信号线

万用表拨直流电压档（V⎓）。先短接两支表笔确认表是好的（第 5 课那个动作）。

• 黑表笔搭拓展板的 GND
• 红表笔搭拓展板上 GPIO0 那个针（板子这一头，不是模块那一头）
• 遮住光敏、拿开、遮住、拿开

你量到什么？

• 如果是在 0V 和 3.3V 之间直接跳，中间没有任何停留——那这就是数字信号，问题确认了。
• 正常的模拟量应该长这样：遮住 0.5V，半遮 1.4V，拿开 2.3V。是连续变化的。

第三步：顺着这根线，看它插在模块的哪个针上

红表笔不动（还在板子那头），眼睛顺着线走。

插到光敏模块那一头，看它套在哪个针上。模块上有四个针：AO、DO、GND、VCC。

你会看到——它插的是 DO。

找到了。

第四步：换到 AO，再量一次

拔出来，插到 AO 上（先断电再接）。再重复第二步：遮住 0.5V、半遮 1.4V、拿开 2.3V。

中间值出现了。 这才是"光有多亮"。

烧进去，再遮一次——灯听话了。

根因

你插的是 DO。

DO 是模块内部已经替你判断过一次的输出。它把模拟的"有多亮"，在板上那个蓝色小电位器设定的门槛上，砍成了 0 和 1 两种答案。你拿到的不是"有多亮"，是"比某个亮度亮还是暗"。 而那个"某个亮度"是拧出来的，你根本不知道它在哪。

所以你改阈值，怎么改都没用：

• 定在 1800 → 读数 0 时判"暗"，4095 时判"亮" → 灯跟着数字闪
• 定在 400、2000、3000 → 一样。0 和 4095 中间隔着整整四千，无论你把线画在哪儿，它俩都各在一边。

一句话：诊断方向从一开始就错了。 你以为是"判断的问题"，其实是"感知的问题"——你手上根本没有"有多亮"，只有"亮不亮"。

这个坑，是我在这个课题里故意留的。

为什么留它？因为它是你这辈子最容易犯的一个错，而且它长得完全不像错——线插着、灯亮着、程序在跑、串口在打印。什么都对，就是不对。

第 11 课我提醒过"注意是 AO，不是 DO"。但提醒和真踩一次，是两回事。

这套排查顺序，你以后每次都能用：

先看串口 → 看信号的"形状"对不对 → 用万用表把一根线拆成两段量 → 找到问题在哪一段。

注意最后一步的价值：一根线有两头，你分别量两头，就能判断是线的问题还是插的问题。这个"分段量"的办法，后面每个课题都会用到。

自测

本节你要动手做的事

• [ ] 接好线：光敏 AO→GPIO0，LED Signal→GPIO3，先断电再接
• [ ] 记下三个数：手遮住的、开着灯的、关着灯的——这是你自己家的标定依据
• [ ] 跑通光控：遮住就亮、拿开就灭，阈值用你自己测的数
• [ ] 亲眼见一次抽风：故意把阈值调到读数正中间，看它疯狂闪——见过一次，以后就认得出
• [ ] 加上迟滞：两条线、一个 lampOn 变量，再试同样的光线，确认它稳住了
• [ ] 做出灯罩：裁 10×8 底板 + 24×8 罩子，折、围、戳孔、粘
• [ ] 把它拿回家：放在床头或者走廊，关灯看它自己亮起来
• [ ] 做完自测题

这节课你做出来的东西，是这门课的第一个"成品"。

前面二十五节课，你做的所有东西都是"实验"。实验做完了就拆，这是正常的。但从今天开始不一样了——这个东西会一直亮在你家某个角落里。

而且它会遇到我给你演示不了的情况：你家的光线跟我这儿不一样，你家的纸皮跟我的不一样，你半夜起来看到的亮度也不一样。所以你必须自己标定、自己调阈值、自己决定孔戳在哪儿。这些事没人能替你做。你做了，它就是你的。

还有个细节你可能没意识到：刚才那套"先看串口 → 量电压 → 顺着线找"的排查方法，你是在一个真实的故障上用出来的。 很多成年人调硬件的方式是"换个模块试试""重装一遍软件"——那是碰运气，不是排查。你不是。

下一课我们做红外感应灯——手一凑近，灯就亮。

不过我得先给你打个预防针：它做不到"人走过来就自动亮"。 为什么做不到、它到底能做到什么，下一节课第一句话我就讲。