对于发光二极管——LED，如今可能连小学生都知道。但用LED做触摸开关，可能知道的人就不多了。本文就来详细介绍一下。
基本原理
最基本的原理是基于半导体PN结的光电效应。LED虽然也有PN结，但它的用途主要是作为发光元件而不是光电池。因为其在光照时所能产生的光电流十分有限，所以一般都不把它应用为光电元件，也就不考虑它在这方面的应用。但近年，国外学者提出了一个使用廉价AVR单片机把LED用作环境光检测元件的解决方案，原理示意图如下图。
发光二极管LED2阳极经电阻连接AVR单片机PORTD口的PD2引脚，其阴极接地，作为光源。另一个发光管LED1的阳极经电阻接PA1引脚，其阴极接PORTD口的引脚PDO，这个管作为检测器。
先设置PDO、PD2、PA1均为输出口，当PA1、PD2为高，而PDO为低时，LED1和LED2都发光；然后保持PD2不变，设置PA1低，PDO高，显然LED2继续发光，LED1承受反向电压熄灭，并且对PN结的“结电容”充电。由于结电容很小，所以能够立即充满。接下来，维持PA1的0电位不变，把PDO转换为无上拉电阻的输入状态，这时该口线具有很高的输入电阻，LED1的结电容电荷通过PN结和PDO的输入电阻放电。
如果这时有反射体M把LED2发出的光照射到LED1的PN结，则结反向电阻减小，放电速度较快；如果没有反射体M，则LED的PN结不受光照，结电阻很大，放电速度较慢。但不管怎样，最终都要放电到单片机的输入高电平的最低值以下，这时PDO的输入由高变低。
用上图可以更清楚地表示PDO的充放电过程，其中在tl点之前，LED1加正向电压发光；到tl时刻，LED1加反向电压，熄灭，结电容充电到单片机高输出VH，经过稍微延时到t2点，转换到高阻输入状态，如果这时PN结有光照，按曲线1放电，在t3时刻输入电压下降到0电平VL；而t2时刻开始，如果PN结无光照，按曲线2放电，在t4时刻输入电压下降到VL。根据室内稍阴暗处实测用白纸贴近反射，t3大约5ms，手指贴近，大致相同；t4(无反射)约15ms以上。可见，有无光照，放电时间的差别还是比较明显的。
所以如果在恰当的时刻，ts检测PDO的电压，就可以反过来推测：如果电压为0，说明PN结有光照已经放电完毕：有反射体：如果电压尚未降到0，说明PN结无光照还在继续放电：无反射体。
如果反射体是手指（戴黑色手套除外！），这不就是触摸开关吗？这里的关键就是选ts，过早或过晚都可能误判输入状态。应用实例用LED触摸开关做一个白光LED调光器。具体电路如下图。这里用3个LED-LED1、LED2、LED3，LED2作为光源，VD1、VD3用作检测，通过它们发光时触摸，增减AVR单片机Atiny2313内的计数变量值，用它来改变脉冲宽度调制PWM的输出脉冲占空比，从引脚PD5输出，通过驱动晶体管T1使得白光LED4的亮度改变。小型数码管7-SEG指示变化等级（从0…9，A…F，G，H，J，h，L共20级），整个电路非常简单。
元件选用
单片机可选用体小价廉的Atiny2313《注意：51单片机因为不能把通用输入口设置为高阻三态输入，故不能用）；LED1、LED2、LED3用无色透明封装的3mm直径的红光高亮LED，注意检测用的LED1、LED2不可使用红色或白色封装，因为这样会减弱受到的光照，也不要使用绿、蓝、黄等其他彩色光管，因为没有经过试验验证。而且手指中的血液对于反射红光效果很好。LED4用大头白光管，数码管为共阴极的小管。其它元件没有特殊要求（笔者使用贴片电阻，外观清爽一点，普通电阻完全可以）。
硬件安装
用40mm×55mm的万用板，单片机用20线插座，下载接口是个10线插针接口，LED1、LED2、LED3靠在～起形成倒品字形，LED2在下面。单片机引脚焊接没什么特别，只是注意焊完后仔细检查清理焊点之间的间隙，消除短路，外观见下图。
软件
使用用于AVR编程的AVRStudio4.12免费工具进行C编程，程序很简单，流程见下图，“核心诀窍”如下：
接下来根据PDO电位判断后续动作。对LED2和LED3写出同样的程序，如果LED1动作引起计数值增加，那么LED3动作就引起计数值减少，这个计数值能在数码管上显示出来，同时又对应PWM的占空比设定值，使得白光LED的亮度按需要变化。
运行
程序调试好后，外加5V电源。首先自检，数码管由0、1一直显示到L，然后回O，白光LED维持一个很低的亮度，LED1、LED2亮0.25s，熄灭0.5s，LED3、LED2亮0.25s，熄灭0.5s……如此交替，当某两个LED亮时，用手指摸上去（3个一起摸）等它灭时就离开，数码管显示和白光LED亮度改变，如果另外两个亮时摸上去就会出现相反变化。
设计体验
这一设计的优点是LED正常工作的寿命很长，不容易被破坏，不会如机械小按钮那样使用次数多时会接触不良，而且也没有弹跳效应，工作时红灯闪闪很新颖美观。
缺点是比机械按键电路复杂，而且只能在口线富裕的情况下使用；另外它工作时不能有较亮光线照射到LED上去，只能在室内、无直射光线的环境下可靠工作。
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