基于藍牙傳輸的可充放電搖搖棒

姜楠　韓婉婉　張超

摘要：隨著社會快節奏的發展，人們一直在追求一種快捷方便的娛樂方式。文章結合藍牙通信模塊，利用無線傳輸方式設計一款便捷、可充放電、供大眾娛樂的搖搖棒，避免了以往搖搖棒需要通過電腦下載顯示內容以及更換電池的弊端，且環保節能，符合當今社會發展的綠色高效的目標。

關鍵詞：藍牙通信模塊；無線傳輸方式；可充放電；搖搖棒；節能環保 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN925 文章編號：1009-2374（2015）19-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.014

傳統的搖搖棒大多都采用從電腦向單片機下載的有線方式更改單片機里的內容。如今智能手機的普及，人們都習慣通過手機上的藍牙發送或者接受文件，方便又快捷，而且不受設備限制。將藍牙模塊與藍牙手機綁定，將其運用在嵌入式安全系統中，可以大大提高系統的安全性和穩定性。搖搖棒的攜帶與信息傳遞極為方便和簡易，作為新興信息傳遞手段，具有廣闊的市場空間和較高的應用價值。

本文將搖搖棒與藍牙模塊結合，通過手機里的藍牙助手軟件向搖搖棒上的藍牙模塊發送數據，數據傳送給ATmega8單片機進行處理，并將處理后的數據經由LED條帶顯示出來。此外，還可利用可充放電的鋰電池，通過給手機充電的方式給這款搖搖棒充電，這種方式既能夠擴大搖搖棒使用的場合范圍，也能將搖搖棒從最初的需要電源線供電并且只能顯示已存入數據的模式中解脫出來，變成一種可以隨時更改顯示內容、受大眾喜愛的時尚娛樂用具。

1 系統設計方案

圖1 總系統框圖

系統整體上通過手機上的藍牙助手軟件向搖搖棒上的藍牙模塊發送數據，數據通過串口傳送給ATmega8單片機進行內部的數據匹配。若傳送的數據與ATmega8單片機內已建立好的字庫內的數據相同，則將這些數據發送給LED顯示條帶；若不相同，則不顯示。人手通過搖擺控制滾珠開關的開斷，并且利用人眼的視覺暫留效果，使人眼能夠清晰地看到數據在LED條帶上顯示出來。該搖搖棒的供電系統采用鋰電池供電，可以對其進行充放電，避免了電池更換所造成的資源浪費和環境污染。總系統框圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 主控模塊

系統選用ATmega8單片機作為整個系統的控制核心。ATmega8單片機是低功耗8位CMOS微控制器，其能夠很好地實現搖搖棒的控制，并且性價比較高。ATmega8芯片控制藍牙模塊、LED顯示模塊、開關模塊和電源

模塊。

2.2 LED顯示模塊

顯示模塊采用32只發光二極管作為顯示條帶，將16只發光二極管作為一行的顯示屏，可以實現兩行數據的顯示，相比8只發光二極管作為一行顯示，16只發光二極管顯示出的字母和漢字更為飽滿，給人以更加完美的視覺感受。發光二極管利用矩陣鍵盤的連接原理，通過行和列的對應連接，僅需要占用單片機上12個I/O口。這在一定程度上節省了I/O口的使用，使端口配置變得方便快捷，也在一定程度上節省了資源。在人手擺動的過程中，由于人眼的視覺暫留原理，使發送的數據完整全面的保留在腦海中。LED顯示條帶原理圖如圖2所示：

圖2 LED顯示條帶原理圖

2.3 藍牙模塊

本文將藍牙模塊與搖搖棒結合，可以實現Android手機與ATmega8單片機的無線通信，使文字和圖形的顯示變得簡單快捷。為了建立Android手機與藍牙模塊的串口通信，將藍牙模塊與單片機進行有線連接，藍牙模塊上的指示燈快速的亮滅變化則表明已供電成功，然后打開Android手機的藍牙串口調試助手，搜索設備，連接藍牙模塊，通信建立成功后，藍牙模塊的指示燈亮滅閃爍間隔的時間會增大，此時便表示通信連接成功。此后通過Android手機上安裝的藍牙串口助手軟件向搖搖棒上的藍牙模塊發送文字或圖形的數據，數據通過串口傳送給單片機進行處理。單片機將數據在字庫中進行匹配。若匹配成功，則通過人手的揮動控制滾珠開關的開斷，將發送的數據利用延時的效果顯示到LED條帶上，人眼由于視覺暫留效果便可完整地看到整體數據的

顯示。

2.4 電源模塊

本設計的電源模塊采用可充放電的鋰電池，利用撥動開關選擇充電模式和供電模式。撥動開關的左右兩個引腳分別連接系統電源的VCC和充電接口的VCC，中間連接鋰電池的VCC。當開關撥到左邊時，實現電池對系統的供電，當開關撥到右邊時，實現對鋰電池的充電。選用輕便、體積小的鋰電池安裝在搖搖棒的手柄底部，在使用時無須隨時通過數據線進行供電，具有快捷、便利的特點。

3 軟件設計

3.1 字庫設計

利用取模軟件PCtoLCD2002，將數字、英文字母和漢字建成字庫，以16進制的數據（控制高低電平）儲存起來，可以直接調用。發送的文字或圖形需要在字庫中進行匹配，匹配成功后，通過人手的揮動，單片機直接調用字庫里相匹配的數據，實現文字和圖案的顯示。

3.2 滾珠開關設計

為了避免文字和畫面重影的現象，本設計利用滾珠開關的單向傳輸性，保證搖搖棒顯示的內容始終保持在中間。相比水銀開關，滾珠開關雖然穩定性較差，但其不容易破碎而且靈敏度適中，適用的場合更為廣泛些。在滾珠開關里，若滾珠的位置在左側，則開關斷開，數據將不能傳送給LED；若滾珠置于右側，則觸發單片機的外部中斷并進入外部中斷服務函數，實現調用字庫里儲存的文字或圖形的功能。

3.3 藍牙模塊串口通信設計

利用集成的藍牙模塊讓Android手機通過藍牙串口調試助手向其發送數據，從而控制搖搖棒上LED條帶的數據顯示。為了搭建起與藍牙模塊的通信，首先對ATmega8單片機的串口進行初始化，設置好波特率、數據位、校驗位和停止位后使能串口接收中斷則初始化完成；然后在串口接收中斷的中斷服務函數里等待接收Android手機藍牙串口調試助手發送的數據；在主函數里調用接收到數據從而在LED條帶上進行顯示。

4 測試結果與分析

圖3 實物圖 圖4 搖搖棒顯示結果

作品實物圖如圖3所示。測試證明藍牙通信方式能夠使文字或圖案清晰地顯示在LED條帶上，并且顯示清晰度也比較高。在實驗中用了“I U”作為顯示內容。實驗結果如圖4所示。

搖搖棒擺動幅度和拍照的延時會對圖片的顯示有一定的影響。從圖4中可以看出搖搖棒顯示的清晰程度和穩定程度，沒有出現拖影等現象。

5 結語

本設計利用無線通信方式使搖搖棒的使用變得更加便捷和趣味，利用人眼視覺暫留原理和系統的延時，將文字或圖形從一個LED條帶上清晰地顯示出來。搖搖棒在娛樂世界里正處于一個重要的位置，通過視覺效果來傳達信息已經成為了現代信息傳遞中的一種重要方式。除此之外，娛樂的消費也要建立在節能減排以及保護環境的基礎上。這款搖搖棒具有可充放電重復使用的功能，可以節省能源并方便用戶的使用。用戶可以通過藍牙手機向搖搖棒隨時修改要發送的數據，易于攜帶并且方便快捷。

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作者簡介：姜楠（1993-），女，新疆人，西南科技大學信息工程學院學生，研究方向：生物醫學工程。

（責任編輯：周 瓊）