基于藍(lán)牙的無線控制終端的設(shè)計(jì)

趙凱　王璐

LED點(diǎn)陣屏以低廉的價(jià)格和鮮艷醒目的顯示效果，在低成本商業(yè)廣告顯示設(shè)備中占據(jù)了主導(dǎo)地位。目前的LED點(diǎn)陣屏需要兩部分硬件設(shè)備，即LED點(diǎn)陣顯示部分和PC機(jī)。LED點(diǎn)陣用來顯示廣告信息，PC機(jī)運(yùn)行上位機(jī)控制軟件與LED點(diǎn)陣屏通信實(shí)現(xiàn)控制功能。隨著智能手機(jī)的普及，使用智能手機(jī)替代PC的控制功能，為LED點(diǎn)陣屏增加藍(lán)牙通信功能，可迅速滿足LED點(diǎn)陣屏在移動(dòng)過程中的控制，拓展其使用空間。

1 硬件總體設(shè)計(jì)

硬件部分設(shè)計(jì)分為三個(gè)模塊，藍(lán)牙模塊、LED點(diǎn)陣顯示模塊和主控制板模塊，整個(gè)硬件采用開關(guān)電源進(jìn)行供電。其中藍(lán)牙模塊和主控制板模塊將作為控制卡接收手機(jī)的藍(lán)牙命令，控制LED點(diǎn)陣屏更新信息。

1.1 藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊選用HC-06，是廣州匯承公司出品的適用于各種藍(lán)牙設(shè)備互聯(lián)的藍(lán)牙模塊，它使用CSR公司BC41713B藍(lán)牙芯片，完全兼容藍(lán)牙2.0協(xié)議規(guī)范，帶EDR功能，可嵌入到任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中。輸出功率滿足Class2的要求，它提供有UART、USB標(biāo)準(zhǔn)HCI接口[1]，可方便地實(shí)現(xiàn)與主機(jī)之間的通信。

該模塊采用SMD貼片工藝，體積小巧，它內(nèi)置2.4Ghz天線，不需要用戶再調(diào)試天線。它成本低廉，高性能無線收發(fā)，低電壓3.3V工作，可以與各種帶藍(lán)牙功能的電腦、PDA和手機(jī)等終端配對，是藍(lán)牙無線控制的理想解決方案。

1.2 主控制板

MCU選用美國silicon公司的單片機(jī)C8051F410。該芯片是一款高性能產(chǎn)品，F(xiàn)TQP-32封裝大大減小了體積。使用片內(nèi)24.5MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，其運(yùn)行速度大約是普通8051單片機(jī)工作在12MHz時(shí)鐘時(shí)的24倍[2]；自帶的16K/32KFLASH，可存儲(chǔ)大約lK個(gè)漢字。藍(lán)牙模塊和LED點(diǎn)陣顯示電路都非常精密，應(yīng)避免使用變壓器，用5V大功率開關(guān)電源供電；主控MCU、藍(lán)牙模塊和字庫模塊都是3.3V電壓，使用ASM1117-3.3芯片進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。

由于顯示信息經(jīng)常改變，采用字庫芯片是個(gè)可行的辦法。選擇GT21L16S2W標(biāo)準(zhǔn)漢字字庫芯片。該芯片是一款內(nèi)含11×12點(diǎn)陣和15×16點(diǎn)陣的漢字庫芯片，支持GB2312國標(biāo)簡體漢字、ASCII字符及GB2312與Unicode編碼互轉(zhuǎn)表。根據(jù)字符點(diǎn)陣在芯片中的地址，就可從該地址連續(xù)讀出字符點(diǎn)陣信息。字庫芯片與MCU通過SPI接口連接。

點(diǎn)陣屏選用市場上應(yīng)用最為廣泛的P10單紅戶外單元板，每塊單元板是一個(gè)16×32點(diǎn)陣顯示屏，采用1/4掃，有利于節(jié)省引腳。使用單元板便于擴(kuò)充顯示單元，控制靈活，軟件設(shè)計(jì)相對也較為簡單。與單片機(jī)連接，只需要占用6個(gè)IO引腳即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的顯示。

2 軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的初始化包括：（1）時(shí)鐘初始化，選擇片內(nèi)24.5MHz內(nèi)部時(shí)鐘。（2）引腳配置：配置P0.0-P0.3為SPI接口，與字庫芯片通信；配置P0.4和P0.5為串口，P0.6-0.7為數(shù)字I/O，與藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)通訊；配置P1.0-P1.3、P2.0和P2.1為數(shù)字I/O，實(shí)現(xiàn)對顯示屏的控制。（3）中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和FLASH相關(guān)寄存器初始化。

初始化后系統(tǒng)將主動(dòng)讀取FLASH指定地址范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)（Unicode字符集）轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的GB2312字符集代碼在字庫芯片的地址碼，然后將該地址碼送給字庫芯片提取該地址所對應(yīng)的GB2312字符集，再通過字庫芯片轉(zhuǎn)化提取相對應(yīng)的16×16點(diǎn)陣代碼，通過SPI口送給單片機(jī)。進(jìn)而單片機(jī)將點(diǎn)陣代碼送給點(diǎn)陣屏，并控制點(diǎn)陣屏將數(shù)據(jù)顯示出來。

手機(jī)通過藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)，藍(lán)牙模塊將接收數(shù)據(jù)并通過串口發(fā)送出去，如果單片機(jī)識別到有效數(shù)據(jù)的開始位為“#”，那么系統(tǒng)將認(rèn)為該命令是控制命令，即控制LED顯示的亮度、速度、移動(dòng)方向。例如“#35左”，意思為：“#”為控制標(biāo)志位，3控制亮度（控制范圍為0-9，數(shù)值越大亮度越高），“5”控制速度（控制范圍0-9，數(shù)字越大速度越慢），“左”為方向控制位。如果有效數(shù)據(jù)的開始位不為“#”，那么將默認(rèn)此次數(shù)據(jù)為LED要顯示的新內(nèi)容，系統(tǒng)將把數(shù)據(jù)按順序存入指定的FLASH地址，待復(fù)位后新數(shù)據(jù)將顯示于屏幕上。

3 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)較好的實(shí)現(xiàn)了基于藍(lán)牙的無線控制終端，可以通過手機(jī)藍(lán)牙傳遞信息實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣LED顯示屏更新信息，實(shí)現(xiàn)了LED點(diǎn)陣顯示屏的移動(dòng)控制，方便又快捷，大大降低了控制端的成本，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]陳鑫，胡榮強(qiáng)，蔣寅國. 基于C8051F041單片機(jī)的無線顏色采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)，2011，6：43-45.

[2]陳松. 基于單片機(jī)的藍(lán)牙應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].遼東學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008：15（4）：210-213.