基于手機APP與藍牙通信的燈光控制系統(tǒng)

摘要：本文主要針對燈光的無線遠程控制的研究，提出了使用手機上的藍牙功能作為通信方式來遠程控制LED的設計方案。LED的燈光控制系統(tǒng)由手機APP軟件單片機硬件電路組成。用自行制作的APP安裝在手機或平板上作系統(tǒng)的控制終端，硬件電路由藍牙模塊和和相關單片機的輔助電路組成，控制終端和硬件電路組成整個控制系統(tǒng)。通過APP的操作界面可以用無線的方式對燈光進行控制。設計的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對LED燈光進行亮滅控制亮度調(diào)節(jié)等功能，在智能家居的燈光無線控制方面具有一定的參考意義。

關鍵詞：手機APP；藍牙；單片機控制

引言

現(xiàn)代社會科技發(fā)展突飛猛進，人們生活水平和生活質(zhì)量不斷提高，便捷、智能的生活方式成為了主旋律，因此智能家居逐漸融入到人們的生活中。我國的智能家居前景也越來越好，照明控制系統(tǒng)作為智能家居的重要組成部分，無線技術被廣泛的應用到LED照明系統(tǒng)的智能控制之中?；诎沧肯到y(tǒng)和藍牙技術的優(yōu)點，本課題設計了一種基于單片機的LED燈藍牙控制系統(tǒng)，能便捷的通過手機APP來發(fā)送指令來控制燈光進行變化。該系統(tǒng)用藍牙無線控制LED燈，方便了平時的生活，多個設備還可以集中控制。

1.硬件設計

1.1系統(tǒng)框圖

本設計系統(tǒng)需要實現(xiàn)無線控制多個LED燈，利用藍牙技術進行無線控制，設計的系統(tǒng)控制原理圖主要包括手機APP模塊、藍牙接收模塊、單片機模塊、LED燈模塊如圖1所示。

利用安卓手機系統(tǒng)提供的藍牙，進行藍牙設備連接，通過藍牙通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。手機軟件發(fā)送數(shù)據(jù)指令，通過藍牙模塊接受傳遞給單片機，單片機解析完命令后，由單片機輸出高低電平和占空比實現(xiàn)LED燈的亮滅和亮度控制。整個系統(tǒng)設計分為硬件電路設計和軟件設計兩個部分，硬件電路設計是要完成單片機控制LED電路的設計，軟件設計是要完成手機與單片機的無線藍牙通通信APP應用程序的編寫

1.2MCU控制電路設計

硬件系統(tǒng)主要由單片機、藍牙模塊、LED模塊等組成，控制電路如圖2所示。

主控模塊包含了主控芯片、外接晶振電路、復位電路、藍牙模塊電路、控制電路等部分，是單片機藍牙控制系統(tǒng)的核心電路。本設計采用常用的STC12C5A60S2單片機作為本次設計的MCU，此單片機內(nèi)置有PWM模塊，所以只需要通過軟件配置相應的PWM控制寄存器，就可以模擬出一個PWM信號，達到調(diào)節(jié)亮度的效果；復位電路采用按鍵復位方式，只要讓單片機的RST復位引腳施加一個低電平，系統(tǒng)就可以完成復位；時鐘電路采用外部方式，其時鐘電路RXD接地，TXD接外部震蕩器，外部震蕩源選用11.0592M的晶振，因為作為串口通信時，此工作頻率的時鐘信號比較容易匹配。

1.3藍牙模塊設計

解決無線傳輸數(shù)據(jù)是完成這個設計的關鍵，由于目前一般的手機都自帶有無線藍牙，并且藍牙現(xiàn)成的模塊功能較為齊全，價格便宜容易實現(xiàn)上位機與下位機的無線連接。為了讓STC12C5A60S2單片機與藍牙模塊進行通信，本系統(tǒng)使用的是HC06藍牙串口模塊，只需要將藍牙模塊作為普通串口使用即可。

3.軟件設計

3.1APP軟件設計

硬件電路這一方面完成之后就需要進行軟件的編寫。本設計手機端APP軟件采用模塊化的中文軟件“易安卓E4A”件進行編寫。設計的手機APP的界面設置如圖3所示：

該界面主要包括，三組LED燈的控制、“打開”、“搜索”、“鏈接”及“滾動條調(diào)光”等按鈕模塊。系統(tǒng)工作時候首先搜索附近的藍牙設備，找到匹配的藍牙后通過相應的ID連接到單片機，通過系列的按鈕控制實現(xiàn)行為機LED燈的開關及亮度控制。

3.2單片機程序設計

系統(tǒng)上電時首先進行程序的初始化，完成程序中變量、中斷與定時器等相關寄存器的設置、串口相關寄存器設計、系統(tǒng)變量賦初值，以及LCD相關初始化的參數(shù)設定。然后進入等待藍牙串口中斷響應接收數(shù)據(jù)。若接收到串口數(shù)據(jù)，響應串口中斷服務程序，然后執(zhí)行調(diào)光、PWM設計等操作。

4結論

根據(jù)控制系統(tǒng)設計的要求，先對LED燈的無線控制的通訊方式進行分析，進行全面的系統(tǒng)方案的論證，研究了一種遠程控制LED的方法，設計了能符合系統(tǒng)要求的硬件電路和軟件。硬件電路為單片機系統(tǒng)電路，軟件部分分為手機應用的程序設計和單片機的程序設計，手機應用程序的設計又分為藍牙連接管理模塊和燈光開關模塊等。在本課題的設計中，結合了單片機與藍牙還有手機系統(tǒng)，完成整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，然后對整個系統(tǒng)進行了全面的調(diào)試，調(diào)試的結果表明了這個設計的硬件和軟件能達到設計要求，并產(chǎn)生了較理想的效果。

5結語

目前安卓系統(tǒng)有很好的兼容性和開放性，還有較多的客戶等優(yōu)勢，這讓大多數(shù)通訊平臺和領域都應用安卓系統(tǒng)。由于智能家居的高速普及，在我國發(fā)展LED燈控制系統(tǒng)的前景廣闊，與其相關的產(chǎn)品也向智能實用方向發(fā)展。由于安卓手機在市場上客戶群非常多，所以使用安卓系統(tǒng)與LED燈光藍牙控制系統(tǒng)相互結合而形成的產(chǎn)品在市場上具有很強的競爭力。

基金項目

南寧學院2017年校級科研項目（2017XJ05）；南寧學院2017年教學團隊建設項目（2017XJJXTD01）

作者簡介

朱浩亮（1986-），男，浙江永康人，漢族，碩士，講師，主要研究領域：電子技術和嵌入式系統(tǒng)；

（作者單位：南寧學院）