基于藍牙控制的發光二極管

謝文蘭

(廣東培正學院 數據科學與計算機學院，廣東 廣州 510830)

用電設備是每個家庭中必不可少的家居設備，比如電燈、電視機、洗衣機等。以前人們對于電源的控制都是通過電源的開關來實現。這就要求人們必須走到開關面前才能觸碰開關，會給人們的生活帶來一些不便。比如晚上人們想睡覺時，一般都要先關了燈才能睡覺。床離燈的開關有一定的距離，關燈后，人們要摸黑一段距離才能回到床上。晚上醒來想開燈時，也要摸黑走到開關附近才能開燈。隨著物聯網技術的發展，人們也希望對電源設備的控制越來越方便，越來越簡捷。最好能夠實現隨時隨地控制電源設備。基于此，筆者將設計一個手機小程序，它可通過藍牙通信發送命令來實現二極管的開和關。

1 藍牙

藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術。提到藍牙，人們一般先想到的是藍牙耳機。我們可以通過藍牙耳機播放手機中的音樂或者接聽電話。其實這一過程就是通過藍牙技術在手機和耳機中交換數據。藍牙、Wi-Fi和ZigBee都是目前無線短距離通信技術的主流。藍牙能在手機和相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換，具有方便快捷、靈活安全、低成本和低功耗等特點。只要在設備中安裝藍牙模塊，就可以接收和發送數據。Wi-Fi技術傳輸數據速率較快，傳輸距離也比藍牙技術要遠，但是技術相對比較復雜，功耗比藍牙也要大。ZigBee技術更適合在成千上萬的傳感器中組建無線傳感網絡。在智能家居的應用中，家居設備的距離一般都比較近，人們一般都選擇用藍牙通信技術來交換數據。本文也是通過藍牙通信實現對發光二極管的開和關。

2 硬件

硬件由STC89C52微控制器、藍牙模塊和LED燈模塊三部分組成。STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 kB系統可編程Flash存儲器。STC89C52具有以下標準功能：8 kB Flash，512 B RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，內置4 kB EEPROM，MAX810復位電路，3個16位定時器/計數器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構(兼容傳統51的5向量2級中斷結構)，全雙工串行口。STC89C52的8個I/O端口(P1.0-P1.7端口)和LED燈模塊的8個LED燈相連。藍牙模塊為BT06模塊。BT06模塊的輸入電壓在3.6 V～6 V之間。通信距離在空曠環境下為10 m左右。BT06模塊的工作頻段為2.4 GHz，通信協議為藍牙2.0。BT06模塊的VCC引腳接+5 V電源，GND引腳接地。藍牙模塊的RXD端口連接到STC89C52的TXD端口。藍牙模塊的TXD端口連接到的STC89C52的RXD端口。藍牙模塊上的狀態指示燈用于指示藍牙模塊的工作狀態。當LED燈均勻慢速閃爍時，表示藍牙模塊正在等待配對。當LED燈長亮時，表示藍牙模塊已經成功建立連接。其中STC89C52電路圖如圖1所示，藍牙模塊如圖2所示。

圖1 STC89C52電路圖

圖2 藍牙模塊

3 手機控制界面

2017年騰訊公司推出微信小程序。這幾年，小程序得到了很大的發展，相比App，小程序不需要下載，用戶只需要搜索小程序便可以加載，無須過多占用手機內存，使用更加方便簡捷。并且小程序官方為藍牙通信提供了眾多的函數。搜索藍牙設備的流程可分為4步。①初始化小程序藍牙模塊，可以調用open Bluetooth Adapter函數。②開始搜尋附近的藍牙外圍設備，可以調用start Bluetooth Devices Discovery函數。③獲取在小程序藍牙模塊生效期間所有已發現的藍牙設備，可以調用get Bluetooth Devices函數。④連接指定名稱的藍牙設備，可以調用create BLE Connection函數。

綜合上述原因，本次設計采用了小程序作為手機控制界面。設計界面比較簡單，只設計了藍牙開啟、搜索和連接設備、獲取設備信息、控制各個LED燈開和關這些功能。當點擊“請開啟藍牙”按鈕，可以進行手機藍牙是否開啟測試。如果手機藍牙尚未開啟，會提示開啟藍牙。藍牙開啟后，便可以和硬件進行藍牙連接。在這里，硬件的藍牙設備取名為“ZNJJ”，并且設備名已經寫在小程序中。當點擊連接按鈕后，手機藍牙會自動搜索“ZNJJ”，并試圖與硬件開發板進行連接。在這個過程中，會發生以下幾種情況：①連接成功；②可以找到連接設備，但連接失敗；③找不到連接設備，連接失敗。每種情況都會有相應的提示。用戶可以根據相應的情況提示解決問題。連接成功后，還有一個按鈕可以獲取相關的設備信息。因為硬件上有8個發光二極管，所以控制界面上對應有8個二極管的開與關。以發光二極管1為例，當點擊界面上的“LED1開”，LED模塊中第一個發光二極管就會亮。當點擊界面上的“LED1關”，LED模塊中第一個發光二極管就會熄滅。控制界面如圖3所示，發送指令相關代碼如下所示：

圖3 小程序控制界面

onSendCommand(){

let that=this;

if(that.data.serviceId && that.data.characteristicId) {

wx.writeBLECharacteristicValue({

deviceId:that.data.deviceId,

serviceId:that.data.serviceId,

characteristicId:that.data.characteristicId,

value:that.str2ab(that.data.command),

success:function(res){

//setTimeout(function(){

//send(i+1)

//},20)

console.log("發送LED開指令成功");

wx.showToast({

title:′發送成功′,

icon:′none′

}) },

fail:function(res){

console.warn("發送指令失敗",res)

}})

}else{

wx.showModal({

title:′提示′,

content:′請先獲取設備信息′,

showCancel:false

})}},

4 測試結果

測試結果在小程序真機調試下完成。手機和硬件開發板在同一個房間內。通過控制界面可以實現手機藍牙的開啟。當開啟手機藍牙后，點擊搜索和連接藍牙，可以連接上硬件開發板。當發送開和關的指令時可以控制LED的開關。

5 結束語

本次設計實現了一個基于藍牙控制的發光二極管，可以通過手機小程序控制LED的開關。但此次設計的功能比較簡單，下次可以嘗試比較復雜的功能，比如由藍牙通信控制玩具車的行駛等。