基于手機(jī)藍(lán)牙控制的LED燈的設(shè)計(jì)

1、基于手機(jī)藍(lán)牙控制的led燈的設(shè)計(jì) 1.引言 隨著，2012年10月30日飛利浦在applestore出售最新的高科技hue系列燈，并且只會(huì)交由蘋果出售。hue系列將是徹低可有自定義的，并且通過一個(gè)燈泡內(nèi)紅藍(lán)綠三原色的led可以混合出1600萬種色彩的燈光。囫圇過程徹低由iphone上的app來舉行控制。從而引發(fā)了智能燈控進(jìn)展的新思量，國內(nèi)相關(guān)人士也紛紛舉行討論?？紤]到hue是采納wifi無線控制，而國內(nèi)wifi并未普及，本討論采納更普遍的技術(shù)，采納手機(jī)藍(lán)牙與通信產(chǎn)生可調(diào)占空比波信號(hào)控制led驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)led的調(diào)光和diy調(diào)色。2.脈沖寬制(pwm)調(diào)光技術(shù)pwm調(diào)光是一種利用容易的數(shù)字脈沖，反復(fù)

2、開關(guān)led驅(qū)動(dòng)器的調(diào)光技術(shù)。應(yīng)用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數(shù)字式脈沖，即可容易地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變輸出，從而調(diào)整led的亮度。pwm調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)光范圍大，只要帶寬足夠，任何模擬值都可以用法pwm舉行編碼，pwm調(diào)光可以在精確控制led的亮度的同時(shí)，也保證led發(fā)光的色度。2.1 脈沖寬制(pwm)調(diào)光原理利用人眼睛視覺惰性，按固定頻率操作占空比實(shí)現(xiàn)led亮度調(diào)整，只要調(diào)光比即pwm波頻率大于200hz人眼就不會(huì)感覺到led的閃耀。詳細(xì)調(diào)光實(shí)現(xiàn)，通過控制led的亮滅時(shí)光，從而控制led亮度，從電力學(xué)來看就是控制一定周期內(nèi)電流的有效值。這種辦法在轉(zhuǎn)變電流有效值大小的同時(shí)不轉(zhuǎn)變和電流的大小，這樣就保證

3、了led的發(fā)光色度，這是模擬調(diào)光和調(diào)光無法實(shí)現(xiàn)的。2.2 占空比占空比是指高電平在一個(gè)周期之內(nèi)所占的時(shí)光比率。方波的占空比為50%,占空比為0.5,解釋正電平所占時(shí)光為0.5個(gè)周期。ts為脈沖周期tw為脈沖寬度占空比=tw/ts×100。占空比的說明可以歸納為如下幾種：1)在一串抱負(fù)的脈沖序列中(如方波)，正脈沖的持續(xù)時(shí)光與脈沖總周期的比值。2)在一段延續(xù)工作時(shí)光內(nèi)脈沖占用的時(shí)光與總時(shí)光的比值。3)在周期型的現(xiàn)象中，現(xiàn)象發(fā)生的時(shí)光與總時(shí)光的比。也就是電路釋放能量的有效時(shí)光與總釋放時(shí)光的比。2.3 調(diào)光比調(diào)光比則是按下面的辦法計(jì)算：foper=工作頻率fpwm=調(diào)光頻率調(diào)光比率=fop

4、er/fpwm其實(shí)也就是調(diào)光的最低有效占空比，比如foper=100khz;fpwm=200hz,則調(diào)光比為：100k/200=500。3.藍(lán)牙模塊組成3.1 藍(lán)牙技術(shù)基礎(chǔ)藍(lán)牙的創(chuàng)始人是瑞典愛立信公司，藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，它以低成本的近距離無線銜接為基礎(chǔ)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特殊銜接。手機(jī)之間通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分享已成為常理，將手機(jī)變身為遙控器為人們的生活帶來無限便利。藍(lán)牙技術(shù)由三部分組成，包括藍(lán)牙技術(shù)、藍(lán)牙協(xié)議棧和藍(lán)牙互操作性。3.1.1 藍(lán)牙無線電技術(shù)藍(lán)牙無線電工作在全球通用的2.4ghzism(即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻段，支持全雙工傳輸，用法ieee

5、802.15協(xié)議。藍(lán)牙設(shè)備即連即用，抗干擾能力強(qiáng)、用法便利23.1.2 藍(lán)牙協(xié)議棧藍(lán)牙協(xié)議棧包含一個(gè)軟件棧和一個(gè)硬件棧。藍(lán)牙硬件協(xié)議棧由藍(lán)牙硬件提供，藍(lán)牙軟件協(xié)議棧由軟件實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙軟件協(xié)議棧提供java藍(lán)牙api給程序開放人員用法。3.1.3 藍(lán)牙互操作性藍(lán)牙互操作性包括三方面內(nèi)容：通用拜訪profile定義了設(shè)備管理功能性;服務(wù)發(fā)覺應(yīng)用profiles定義了服務(wù)發(fā)覺方面的內(nèi)容;串口profiles定義了互操作設(shè)備和模擬串口電纜的能力3.2 hc-o6藍(lán)牙模塊。bc04外置8m flash,帶edr模塊hc-06為民用級(jí)，兼容hc-04工業(yè)級(jí)。其中，hc-06模塊的tx管腳跟stc15f204

6、ea單片機(jī)的p3.0管腳相接，rx管腳跟p3.1接。hc-06模塊接收手機(jī)端發(fā)來的數(shù)據(jù)，然后在通過串口tr,tx管腳與單片機(jī)通信。藍(lán)牙2.0帶edr,2mbps-3mbps調(diào)制度，內(nèi)置2.4ghz天線，外置8mbit flash,低電壓3.3v工作(3.1v4.2v)配對(duì)時(shí)3040ma波動(dòng)，配對(duì)完畢通信8ma,可選pio控制標(biāo)準(zhǔn)hci端口(uart or )，數(shù)字2.4ghz無線收放射， bc04藍(lán)牙芯片技術(shù)，自適應(yīng)跳頻技術(shù)，藍(lán)牙class 2功率級(jí)別，工作溫度為-25至+75,協(xié)波干擾為2.4mhz,放射功率3dbm,有效控制距離為10m。4.手機(jī)app設(shè)計(jì)4.1 藍(lán)牙銜接相關(guān)程序設(shè)計(jì)首先，

7、初始化本地藍(lán)牙設(shè)備，建立localdevice類，包括取得本地設(shè)備實(shí)例、藍(lán)牙名稱、設(shè)置發(fā)覺模式、獲得發(fā)覺代理。創(chuàng)建public int bts_init()類函數(shù)，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙初始化推斷，尋覓默認(rèn)藍(lán)牙設(shè)備，打開藍(lán)牙。啟動(dòng)藍(lán)牙設(shè)備搜尋，創(chuàng)建public voidbts_startscan()類函數(shù)，開頭尋覓從機(jī)藍(lán)牙設(shè)備，注冊(cè)搜索函數(shù)，創(chuàng)建public int bts_connecttodevice(string deviceaddress)類函數(shù)，實(shí)現(xiàn)銜接到一個(gè)指定的藍(lán)牙設(shè)備。創(chuàng)建public int bts_senddates(stringbuffer)類函數(shù)實(shí)現(xiàn)字符串發(fā)送到已銜接好的藍(lán)牙設(shè)備上，

8、創(chuàng)建public int bts_finish()類函數(shù)結(jié)束藍(lán)牙通信，最后創(chuàng)建接收action_found廣播的broadcastreceiver privatefinal broadcastreceiver mreceiver=newbroadcastreceiver()。4.2 控制信號(hào)相關(guān)程序設(shè)計(jì)首先創(chuàng)建一個(gè)用于控制信號(hào)的類publicclass pwmcontrolactivity extends activity,里面包含創(chuàng)建界面的類函數(shù)public voidoncreate(bundlesavedin stan cestate),發(fā)送控制信號(hào)類函數(shù)public void onsto

9、p trackingtouch(seekbar seekbar)。創(chuàng)建類class initthread extends thread,實(shí)現(xiàn)資源加載線程，里面創(chuàng)建用于四路信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的public initthread(pwmcontrolactivity act)類函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與藍(lán)牙程序接口的public void run()線程體，用于軟件退出的類函數(shù)public booleanonkeydown(int keyco de,keyevent event)。5.單片機(jī)控制信號(hào)設(shè)計(jì)5.1 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖1所示，本硬件電路采納stc15f204ea單片機(jī)為主控器，ch-06藍(lán)牙模塊的txd與

10、單片機(jī)11管腳p3.0銜接，rxd與p3.1相連，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙串口通信銜接，從p1.0,p1.1,p1.2,p1.3四個(gè)口輸出四路可調(diào)占空比的pwm信號(hào)，采納一個(gè)l298芯片將單片機(jī)控制信號(hào)和led電源驅(qū)動(dòng)隔離，避開了單片機(jī)帶負(fù)載能力弱的缺點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)大功率led。圖1 系統(tǒng)框圖5.2 程序設(shè)計(jì)主函數(shù)流程圖2所示，定義完相關(guān)變量和相關(guān)函數(shù)聲明后，設(shè)計(jì)串口通信函數(shù)，設(shè)置定時(shí)器1中斷，中斷函數(shù)為占空比控制函數(shù)，然后設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接收函數(shù)，當(dāng)串口服務(wù)函數(shù)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)接收函數(shù)，然后將接受到的字符數(shù)據(jù)通過字符轉(zhuǎn)型函數(shù)舉行字符的轉(zhuǎn)型，然后通過標(biāo)記icommdtype推斷控制哪一路信號(hào)，當(dāng)無標(biāo)記信

11、號(hào)來時(shí)，向來循環(huán)檢查，檢查到相應(yīng)的標(biāo)記信號(hào)，然后執(zhí)行占空比調(diào)整函數(shù)藍(lán)牙模塊與單片機(jī)之間的通信用法模擬串口實(shí)現(xiàn)的，串口為標(biāo)準(zhǔn)配置：波特率9600,編寫一個(gè)串口初始化函數(shù)void uart_init()，初始化相關(guān)標(biāo)記，和寄存器，然后編寫中斷接收函數(shù)void tm0()interrupt 1 using 1,接收串口發(fā)來的數(shù)據(jù)。設(shè)定定時(shí)器1中斷并編寫中斷服務(wù)函數(shù)void tm1()interrupt 3 using1,實(shí)現(xiàn)p w m的占空比控制。編寫數(shù)據(jù)接收函數(shù)char getuartdata()，將中斷接收函數(shù)里接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送這里，等待接收數(shù)據(jù)函數(shù)void waitforchars(unsigned charicount,char *dest)通過調(diào)用數(shù)據(jù)接收函數(shù)char getuartdata()，將手機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)裝載到定義好的變量數(shù)組，然后通過字符轉(zhuǎn)型函數(shù)unsigned int getcmdtype(char*commd)，將字符型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成數(shù)字，通過標(biāo)記推斷，要控制哪一路pwm波，然后將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳到控制占空比的中斷服務(wù)函數(shù)，轉(zhuǎn)變其占空比的輸出。圖2