藍牙智能APP開關的制作

楊剛

（湖南信息學院，湖南長沙，410151）

0　引言

本文主要介紹的是藍牙技術、觸摸開關及HMI技術共同實現對開狀態的控制。藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術，它具備抗干擾能力強、體積小便于集成、低功耗低成本等特點。電容式觸摸及接近感應開關IC，通過檢測手指接近時，金屬電極與手指之間微小的電容變化，來檢測觸摸動作，然后輸出信號。HMI（Human Machine Interface）即“人機接口”，也叫人機界面，是系統和用戶之間進行信息交換的媒介。使用者先使用HMI的畫面組態軟件制作“工程文件”，再通過PC機和HMI 產品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運行。待HMI觸摸屏發布指令控制設備操作實現對開關狀態的控制。

1　藍牙控制系統設計

藍牙控制系統由移動終端、藍牙模塊、輸出負載三個部分組成。其中移動終端是控制系統的控制端，是整個系統的核心部分，負責發送指令。藍牙模塊作為被控制端，接受移動終端發送的指令并將指令傳達給負載。而負載則是控制命令的狀態顯示，將終端發送出來的指令通過物理現象表現出來。

1.1　移動終端

本文采用的藍牙技術要求手機支持藍牙V2.1或以上版本。通過智能移動上的智控APP的控制程序來控制開關通斷電，其中智控APP和藍牙模塊通過相應的藍牙通信控制協議發送相應指令來實現對藍牙模塊的控制輸出，進而聯系單片機控制三極管的通斷，從而達到對負載的通斷電控制。

1.2　藍牙模塊

本文采用的是BLE藍牙模塊，手機通過智控APP與其嘗試配對，讀取相關信息，將讀取到的信息發送相應請求到服務器端，服務器端向手機發送請求指令，手機接受到指令，通過藍牙再把指令發送給藍牙模塊進行控制輸出。

該藍牙模塊具有10個I/O口，A1-A10端口控制，輸出模式有高電平、低電平、自鎖、0.3等級點動定時輸出。5V、GND分別為5V電源正負極（2組任選一組輸入）。INT為藍牙狀態指示口（連接上手機輸出高電平，為連接輸出低電平）。

圖1　控制面

圖2　模塊結構

1.3　負載

開關運用繼電器的工作原理去控制電器的通斷電。當單片機STC15W408ASI/O輸出電壓由+5V變為0V時，三極管由飽和變為截止，繼電器線圈無電流流過，則繼電器斷開。當輸入為+VCC時，三極管飽和，繼電器線圈有電流流過，則繼電器吸合。而續流二極管D1防止線圈兩端產生較大的反向電動勢損壞三極管。故續流二極管D1的作用是將這個反向電動勢進行放電，使三極管集電極對地的電壓最高不超過5.7V，從而有效地控制負載電路的通斷。

圖3　負載

2　觸摸芯片

開關采用的是單通道觸摸(UTouch01B)IC, 該IC是一款單通道單按鍵電容式觸摸及接近感應開關，其用途是替代傳統的開關。其采用CMOS工藝制造，結構簡單，性能穩定。

2.1　保持/同步模式

當PIN腳TOG懸空時，默認下拉為低電平，置同步模式。設置TOG=0，則為同步模式；當TOG=1，則選擇保持模式。

2.2　輸出模式選擇

UTouch01B可設置多種輸出模式，當PIN腳(AHLB)設置為低電平，則觸摸輸出響應為高電平，反之則為低電平。

3　HMI技術

觸摸屏是連接人和機器的人機界面，簡稱HMI。通過對觸摸屏的組態設計，實時讀取溫度器件DS18B20傳來的數據，實現溫度的監控并將其顯示出來。與此同時，HMI與單片機STC15W40AS構成上位機與下位機的主從關系，在單片機中，需要編寫通信中斷服務程序，處理來自HMI的通信請求，單片機響應后輸出高低電平，從而控制三極管的導通，進而控制繼電器的通斷電。

4　結束語

本文通過移動智能終端APP及HMI技術對智能開關的設計，實現了手機和觸摸屏對開關的控制。系統以智能終端為控制中心，觸摸屏為輔助控制，開關作為外圍設備，通過手機藍牙與藍牙模塊的通信協議，實現了手機APP對開關的自動控制功能，通過電路仿真及實物測試，該系統操作簡單、成本低、低功耗且靈敏度高，可以滿足用戶的需求。