一颗LED灯＋8位单片机＋滚珠开关：做一个“一碰就亮”的发光盒

项目简介

最近我做了一个很小的桌面发光盒。

它平时处于休眠状态，把盒子拿起来再轻轻放下，正面的"白搞电子"四个字就会亮起。灯光持续几秒后自动熄灭，再次触发时会切换另一种灯光效果。

整个装置没有显示屏，也没有复杂的传感器，主要由以下几部分组成：

• 一颗RGB LED；
• 一颗8位单片机；
• 一个滚珠震动开关；
• 一颗纽扣电池；
• 一套3D打印外壳和导光结构。

这个项目的电路并不复杂，真正花时间的反而是外壳、电路板固定和光线扩散。

发光盒演示视频

一、硬件尺寸与设计目标

原始电路板的长和宽都在23毫米左右，加上元件和纽扣电池后，整体高度约13毫米。

最初它只是一块能够震动发光的小板。我希望给它增加一个完整外壳，让它变成可以摆在桌面上的小物件，同时满足以下几个要求：

1. 平时保持低功耗休眠；
2. 移动盒子时自动唤醒；
3. 发光几秒后自动关闭；
4. 每次触发切换一种灯效；
5. 正面四个字能够被一颗LED尽量均匀地照亮；
6. 电路板能够拆装，外壳方便打印。

二、滚珠开关如何唤醒单片机

滚珠开关竖直安装，一端接单片机输入端，另一端接地。

盒子静止时，单片机很快进入休眠。当盒子被拿起或落下时，内部滚珠因为重力和惯性短暂移动，使开关状态发生变化，从而产生唤醒信号。

单片机被唤醒后的基本流程如下：

静置休眠
  ↓
盒子发生移动
  ↓
滚珠开关状态变化
  ↓
单片机唤醒并播放灯效
  ↓
延时数秒
  ↓
关闭LED并重新休眠

这种方案不需要单独的按键，也不需要持续轮询传感器，非常适合纽扣电池供电的小装置。

三、灯效逻辑

RGB灯珠由三个输出脚控制。每次触发完成后，程序保存当前灯效编号，下次唤醒时自动切换到下一种效果。

为了让灯光看起来不完全相同，我保留了三种节奏较缓和的显示方式。每次亮灯持续约5至10秒，结束后关闭所有颜色并重新进入休眠。

在这种小装置中，灯效不需要复杂。相比持续高亮，短暂亮起、自动熄灭，更符合"一碰就回应一下"的交互感觉，也能降低纽扣电池的消耗。

四、真正的难点是一颗灯怎样照亮四个字

最初的外壳思路很简单：

• 用棕色材料打印盒体；
• 在正面镂空"白搞电子"四个字；
• 用乳白色半透明材料封住文字；
• 将LED放在文字背后。

实际打印后发现，一颗LED会产生非常明显的中心亮点。靠近灯珠的位置很亮，远离灯珠的位置则比较暗，四个字很难同时看清。

为此，我对结构做了几项调整：

1. 增加白色反光结构

在灯珠周围加入白色反光面，让部分光线先向四周反射，减少光线只集中在正前方的问题。

2. 增加乳白色扩散层

文字背后不直接面对灯珠，而是增加一层乳白色扩散结构，用来柔化中心亮点。

3. 减薄灯罩帽

灯罩太厚会明显损失亮度，因此后续将灯罩边框和透光部分适当减薄。

4. 将文字面板与外壳分离

最初文字顶面与盒体是一体的，切片时需要大量支撑，拆除支撑还容易损伤文字。后来把文字面板设计成独立零件，既方便打印，也方便以后更换显示内容。

五、电路板如何固定

早期尝试使用卡扣，但实际打印后卡扣没有可靠地压住板子，而且安装反光罩时容易受到阻挡。

最后改成了更直接的方式：

• 通过定位槽限制电路板前后左右移动；
• 根据灯珠在PCB上的实际偏移调整板子位置；
• 从后方安装一个独立盖板，将电路板压在定位槽内；
• 单独增加较薄的灯罩帽，覆盖灯珠并承担扩散作用。

这种结构虽然没有复杂的机械卡扣，但拆装更容易，也更适合小尺寸打印件。

六、最终效果与复盘

现在，把盒子拿起来再轻轻放下，正面的"白搞电子"就会亮起。几秒后灯光自动关闭，再次拿起时会切换另一种灯效。

它在白天强光下不会特别醒目，也不适合作为照明灯。但放在桌面、书架或稍暗的环境中，短暂亮起的效果刚刚好。

这次项目让我感受最深的一点是：

让电路实现功能，往往只是第一步。真正把它做成一个完整物件，还要继续处理结构、装配、打印方向、固定方式和光路。

对于类似的小型发光装置，可以优先从以下几方面检查：

1. 灯珠是否正对显示区域；
2. 是否存在明显的中心亮点；
3. 反光层和扩散层是否有效；
4. 电路板是否方便拆装；
5. 透明件是否过厚；
6. 支撑结构会不会损坏外观面。

项目本身并不大，但从电路板到成品的这段过程，包含了不少值得复用的经验。

我是阿白，感谢你的观看。