基于藍牙無線通信技術的多媒體控制器設計*

周志英，劉 輝，謝明華

(1.長沙大學信息與計算科學系，湖南 長沙410003;2.長沙大學電子與通信工程系，湖南 長沙410003)

在多媒體教學中，教師為了方便、快捷地通過和計算機交互，來控制幻燈片的播放、翻頁，暴風影音暫停、播放、全屏與縮放、快進、聲音大小控制等操作，往往只能在距離講臺和計算機的一個小范圍內移動，活動受到限制，教學效果不是很理想.本文設計一種基于藍牙無線通信技術的多媒體控制器，遙控完成計算機的上述操作，提高教學和演講的效果.

1 控制系統總體方案設計

該系統總體方案如圖1所示.系統由主控制器，鍵盤輸入模塊、激光發射模塊、藍牙LED指示燈、藍牙收發模塊和通用藍牙USB適配器組成.主控制器獲取鍵盤信號，根據觸發按鍵功能的不同生成相應的編碼，并做一定通信協議算法處理，再通過藍牙收發模塊向USB藍牙適配器發送數據.計算機對接收的數據進行解碼后，向windows系統發送相應的操作，完成對計算機的相關操作.

圖1 總體結構框圖

2 主要硬件電路設計

2.1 控制電路設計

主控制器采用ATmega8單片機，它是一款采用低功耗CMOS工藝生產的基于AVR RISC結構的8位單片機.AT-mega8可以達到接近1MIPS/MHz的性能，運行速度比普通CISC單片機高出10倍［1］，符合本設計的要求.

單片機外圍電路如圖2所示，單片機的 XTAL1和XTAL2接晶振電路，RESET接復位電路，RXD和TXD分別接藍牙收發模塊的 RXD和 TXD引腳;PC0－PC5，PB0－PB2，PD2、PD3和PD4接鍵盤輸入電路，PD4是激光燈控制電路的輸出引腳，用于控制激光燈的開和關.

圖2 單片機控制電路

2.2 藍牙收發電路

本設計中采用HC－06版本藍牙串口模塊，此模塊采用CSR主流藍牙芯片，藍牙V2.0協議標準，兼容性極強.模塊工作電壓3.3V、波特率為采用9600bps，可以與藍牙筆記本電腦、電腦加藍牙適配器、PDA等設備進行無縫連接［2］.模塊分主機和從機，主機能和從機配對通信，從機與從機之間或主機與主機之間不能通信，從機能和電腦、手機等的藍牙配對通信，本設計采用主機模塊.

藍牙收發模塊與主控制器的連接電路如圖3所示.藍牙收發模塊串口的發送端RXD和接收端TXD引腳分別連接在主控制器串行口的PD1(TXD)和PD0(RXD)引腳上，主控制器通過藍牙收發模塊實現數據的無線發送［3］.

圖3 藍牙模塊連接電路

2.3 激光燈控制與電源指示電路

激光燈控制電路如圖4所示，當單片機端口PD4輸出低電平時，激光燈打開，激光二極管射出一束激光，該光束投射到屏幕上，可以形成一個光點，用于指示演講者正在講述的內容.如圖5所示，為電源、藍牙指示燈控制電路，當系統啟動，電源指示燈常亮，藍牙指示燈閃爍等待配對，配對成功后停止閃爍并熄滅.

圖4 激光燈控制電路

圖5 電源指示電路

2.4 鍵盤接口電路

鍵盤接口電路如圖6所示，單片機的端口PC0－PC5，PB0 －PB2，PD2、PD3和 PD4 接鍵盤輸入電路，其中 PD2、PD3為常用輕觸開關按鍵，其余采用電容觸摸按鍵.

圖6 鍵盤接口電路

2.5 PC端接收電路

PC端硬件連接比較簡單，將藍牙USB適配器直接通過USB連接到PC上即可，插上適配器后，系統會自動裝載藍牙適配器驅動程序.

3 系統軟件設計

包括手持終端控制器程序和PC端接收程序兩部分.

3.1 手持終端控制器程序設計

圖7 手持終端控制器程序流程圖

ATMEL AVR Studio集成開發環境(IDE)與Win AVR聯合可進行C語言編程，實現對藍牙USB多媒體控制器部分的程序編寫.程序主要完成I/O端口、定時器和串口的初始化，藍牙模塊驅動、按鍵事件識別、按鍵事件分組處理、設備配對處理以及向PC機發送按鍵對應的數據編碼等功能，程序流程圖如圖7所示.設備配對處理程序是通過串口中斷接收并應答PC機實現的聯系信號實現的.系統初始化時將串口波特率設置為9600kbps，允許中斷，雙工工作方式，使串口能接收和發送數據.PC機發送0xfa、0X22至手持終端，表示正在請求認證設備類型，以便打開相應串口，收到回復0x99，配對設備成功.設計程序略.

3.2 PC端軟件設計

3.2.1 藍牙驅動程序

藍牙驅動程序采用目前行業內最流行的藍牙PC軟件、支持Windows 2000，Windows XP，Windows7，Windows Vista，WinCE，Linux等種平臺的BlueSoleil，它能實現臺式機或筆記本等各種計算機平臺間的無線連接，并且還能無線訪問種類繁多的支持藍牙功能的設備，例如手機，耳機，打印機等等.同時，利用BlueSoleil的卓越無線功能，還可以無線接入Internet、搭建藍牙無線網絡，并能夠隨時和其它計算機或掌上電腦(PDA)交換信息、共享資源.其界面如圖8所示.

圖8 BlueSoleil主界面

3.2.2 PC 端接收程序

PC端對接收數據處理利用vb6.0設計程序實現，主要通過調用系統API完成相應操作［4］，PC端接收程序流程圖如圖9所示.開啟后自動完成設備配對，可進行彈出速度顯示，以及模式選項，操作極為方便，界面如圖10所示.

圖9 PC端接收程序流程圖

圖10 上位機操作過程界面

長按模式選擇鍵(PB2)3秒，啟動菜單窗口于屏幕正中央，單擊PB2選擇對應模式.

(1)自由模式

1)八個方向鍵(PC0－PC5，PB0，PB1)控制鼠標移動.

2)PD2，PD3實現鼠標左擊，右擊功能.

3)加減鍵(PD6，PD7)控制鼠標移動速度.

(2)PPT模式

1)鼠標左右單擊按鍵功能.

2)鼠標光標控制功能.

3)鼠標光標移動速度控制功能.

4)PPT全屏切換功能.

(3)娛樂模式

1)聲音加減(方向上下).

2)快進(方向左右)Ctrl+? 和 Ctrl+(.

3)全屏切換.

4)暫停功能.

4 系統操作與使用

如圖11，按鍵按功能不同分為四組，各組鍵功能如下:

第一組:PC0－PC5，PB0、PB1:用來控制電腦光標移動的八個方向，上下方向按鍵同時兼有控制PPT上下翻頁和暴風影音播放視頻時的聲音控制以及pdf文檔查看時上下移動頁面功能;PB2:功能為PPT全屏控制.

第二組:PD6、PD7:控制光標移動速度的加減.

第三組:PD2、PD3:實現鼠標的左右鍵單擊功能.

第四組:PD5:控制激光燈開關.

同一組按鍵中當檢測到有多個按鍵按下，僅選取一個優先級最高的發送給計算機，不同組的按鍵可同時按下.

圖11 系統實物效果圖

5 結論

本文針對目前市場上多媒體控制器存在的弊端進行改進和創新，研發了一種基于藍牙通信技術以及電容觸摸技術的多媒體器.系統采用電容觸摸方式進行控制，使得操作更加人性化;同時電容觸摸檢測利用Atmega8 I/O口本身特性設計，還可以降低生產成本.

通過實踐驗證，系統運行穩定可靠，簡單實用.

［1］張軍.AVR單片機應用系統開發典型實例［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］朱剛，談振輝，周賢偉.藍牙技術原理與協議［M］.北京:北方交通大學出版社，2002.

［3］張曉冬，曹雷.基于藍牙技術的單片機與 PC機無線數據通信［J］.信息技術，2009，(1):115 －117.

［4］許永和.8051單片機USB接口Visual Basic程序設計［M］.北京:北京航天航空大學出版社，2007.