基于Arduino單片機(jī)的藍(lán)牙控制燈光的系統(tǒng)設(shè)計(jì)5300字

本設(shè)計(jì)在硬件設(shè)計(jì)方面，以Arduino單片機(jī)為核心控制板，利用使用藍(lán)牙模塊(HC05)通過(guò)串口接收的方式，使Arduino單片機(jī)能識(shí)別發(fā)出的數(shù)據(jù)并能判斷關(guān)鍵詞：Arduino單片機(jī)；藍(lán)牙控制；智能 21.1研究背景 21.2研究意義 3 32.1設(shè)計(jì)思路 32.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 4 4 43.3串口通信概述 5 54.1Arduino單片機(jī)控制系統(tǒng) 54.2藍(lán)牙硬件系統(tǒng) 65系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與功能分析 85.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 85.2系統(tǒng)功能測(cè)試與分析 95.2.1藍(lán)牙設(shè)備連接 95.2.1控制燈光顏色變化 95.3整體測(cè)試 9 9參考文獻(xiàn) 1緒論大小小的燈光晚會(huì)人們展示了新時(shí)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和取得的進(jìn)步，絢麗多這一先進(jìn)的智能技術(shù)受到越來(lái)愈多人的喜愛(ài)。燈光控制系統(tǒng)的發(fā)展的流行性及控在21世紀(jì)，藍(lán)牙技術(shù)的不斷發(fā)育對(duì)于許多技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用發(fā)揮了十分重要子設(shè)備上使用的電纜或連線2。藍(lán)牙技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)固家庭或者是旅途中，任何電子設(shè)備間使用期間不需要線纜或連接器來(lái)操作，使用帶有藍(lán)牙技術(shù)的遙控裝置可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接，及就是相當(dāng)于在該裝置周圍組成一個(gè)“微網(wǎng)”,在這個(gè)小的網(wǎng)狀區(qū)域內(nèi)部任何藍(lán)牙收發(fā)器都可與該裝置互通信如今，智能家居的快速發(fā)展對(duì)智能燈光的照明管理和控制等相關(guān)技術(shù)理論和操作提出很高的要求，這就讓手機(jī)智能控制變得越來(lái)越流行。現(xiàn)有發(fā)育相對(duì)成熟的WiFi智能控制燈光雖然能使用手機(jī)控制，但是這種操作功耗大，對(duì)手機(jī)依賴性非常強(qiáng)，難以實(shí)現(xiàn)本地開(kāi)關(guān)控制和電池供電的遙控器計(jì)將研究普遍支持的藍(lán)牙技術(shù)，一方面藍(lán)牙具有低功耗，遙又具備手機(jī)快速連接的優(yōu)點(diǎn)，如果能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制，這將會(huì)成為一個(gè)很好的解決方案。本論文主要介紹智能家居中應(yīng)用最多的現(xiàn)有的短距離無(wú)線通信藍(lán)牙技術(shù)。2系統(tǒng)整體方案現(xiàn)在隨處可見(jiàn)的聲控?zé)粼絹?lái)越普及到人類的生活之中，但是我們不乏會(huì)遇到聲控失效的情景，這種情況就對(duì)于年邁的老人和幼孩來(lái)說(shuō)非常的不方便，所以想到用最流行的藍(lán)牙技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于燈光的控制，藍(lán)牙系統(tǒng)不論是老年機(jī)還是電話手表都可以輕松連接，這也是現(xiàn)在智能家居發(fā)展的一個(gè)前景，在參考過(guò)很多類似設(shè)計(jì)之后，然后構(gòu)思出藍(lán)牙控制燈光的這一設(shè)計(jì)。硬件主要使用ws2812b的黑板套管和hc-05帶底板焊排針(帶狀態(tài)指示燈)完成實(shí)物的構(gòu)成。使用arduino單片機(jī)開(kāi)發(fā)板編寫程序，主要是利用串口實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙的通信。先把程序?qū)氲桨迳?，通過(guò)藍(lán)牙通信(使用的是手機(jī))來(lái)控制單片機(jī)上led燈的亮滅，還設(shè)計(jì)了不同花樣的燈光形式，展示出來(lái)的不僅僅是單調(diào)的控制燈光，對(duì)于燈光的變化風(fēng)格和顏色也做了一定的設(shè)計(jì)。使用藍(lán)牙技術(shù)就只需要一部手機(jī)，在手機(jī)上下載藍(lán)牙串□app然后進(jìn)行測(cè)試(相關(guān)程序的編寫見(jiàn)附錄)。3相關(guān)技術(shù)及理論Arduino是一款靈活且便捷的開(kāi)源電子原型平臺(tái)。包含硬件(Arduino板)和軟Processing/Wiring開(kāi)發(fā)環(huán)境。主要包含兩個(gè)主要的部分：硬件部分是用使用Arduino,只要在IDE中編寫程序代碼，然后將程序燒錄到Ar程序便會(huì)發(fā)送計(jì)算機(jī)語(yǔ)言告訴Arduino電路板接下來(lái)該怎么做。Arduino是一款主要以AVR單片機(jī)為核心的控制器單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)板，在開(kāi)去操作寄存器的麻煩了，新手人員也可以使用Arduino做出自己想要的東西[6]。Arduino單片機(jī)可以在沒(méi)有完全了解其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置的前提下，求不算太高，只要會(huì)一些簡(jiǎn)單的C語(yǔ)言，就可利用Arduino單片機(jī)編寫程序。Arduino軟件語(yǔ)言的指令很少并且可讀性十分強(qiáng)，在大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+的比賽中常常會(huì)有許多學(xué)生選擇Arduino,這要求我們稍微懂一點(diǎn)C語(yǔ)言就可輕松上手，設(shè)計(jì)出開(kāi)移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的有線通信，同時(shí)也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)前看來(lái)藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)能夠成為一項(xiàng)獨(dú)立于操作系統(tǒng)的技術(shù)，簡(jiǎn)單地就可以實(shí)現(xiàn)各3.3串口通信概述類和用Ascii碼的形式把編碼的內(nèi)容發(fā)送，所以最后接收到的是由ASCII碼組合而成的一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)，其本質(zhì)上一種字符串；而Serial.write()類則直接發(fā)送原始數(shù)據(jù)Arduino與其它設(shè)備進(jìn)行通信必須要使用到的是串口，Arduino串口共有10個(gè)4系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1arduino單片機(jī)控制系統(tǒng)本設(shè)計(jì)使用的是arduino開(kāi)發(fā)板，它主要包含兩個(gè)路連接的Arduino電路板。另一個(gè)是ArduinoIDE,使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，首先就是之后，將程序上傳到Arduino電路板上，程序便會(huì)在Arduino電路板進(jìn)行相關(guān)操作原理也十分簡(jiǎn)單，就是利用串口和藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)。版圖4.1arduino單片機(jī)控制系統(tǒng)Arduino是一種開(kāi)源的單片機(jī)，其軟硬件系統(tǒng)開(kāi)放性十分強(qiáng)，在技術(shù)上也十分開(kāi)放。對(duì)于I/O設(shè)備的Arduino編程，用戶經(jīng)常使用的的I/O設(shè)備都已經(jīng)附帶有庫(kù)文件或者樣例程序，用戶只需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改和編程，即可編寫出實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的的程序，從而實(shí)現(xiàn)自己想要實(shí)現(xiàn)的的作品，達(dá)成目標(biāo)[11]。以上提供的是一個(gè)arduino板的內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)果，本設(shè)計(jì)中所使用到的就是這類開(kāi)發(fā)環(huán)境，arduino在設(shè)計(jì)初期就帶有自身原始的數(shù)據(jù)庫(kù)和函數(shù)，所以搞清楚內(nèi)部設(shè)計(jì)之后，就只需要調(diào)用自身的函數(shù)然后編程。本設(shè)計(jì)使用的是hc-05的藍(lán)牙模塊，它的功能十分齊全。如圖4.2所示提供的是藍(lán)牙模塊的內(nèi)部設(shè)計(jì)圖以及在本設(shè)計(jì)中所使用的原理的圖示過(guò)程，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中藍(lán)牙模板的使用也至關(guān)重要。把藍(lán)牙模塊和arduino連接在一起，大致完成了本設(shè)計(jì)的硬件部分。藍(lán)牙模板是藍(lán)牙技術(shù)接收的硬件設(shè)備，當(dāng)手機(jī)和arduino連接之后需要觀察藍(lán)牙設(shè)備是否開(kāi)啟，這上面有一個(gè)指示燈，當(dāng)指示燈閃爍的時(shí)候說(shuō)明藍(lán)牙連接成功，隨后再進(jìn)行下一步調(diào)試。全雙工模塊代替連線，成無(wú)線通信WM數(shù)據(jù)UART連接方式—TXD單片機(jī)磁藍(lán)牙模塊(串口交叉連接)參數(shù)架盟透?jìng)?主機(jī))TXD-8圖4.2藍(lán)牙硬件系統(tǒng)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的藍(lán)牙控制燈光的整體設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中選用arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境作為單片機(jī)程序的編譯器，arduino本身自帶許多庫(kù)函數(shù)，編寫程序的時(shí)候多次調(diào)用庫(kù)函數(shù)可以方便功能的實(shí)現(xiàn)12]。開(kāi)始后等待軟件部分初始化之后然后將程序下載到單片機(jī)后，要對(duì)整個(gè)硬件電路做調(diào)試。與在藍(lán)牙連接成功后就可以運(yùn)行程序了。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程圖如圖5.1所示。5.2系統(tǒng)功能測(cè)試與分析硬件準(zhǔn)備工作，裝備好一個(gè)arduino,一根USB線，這里的USB起到電源線一般為1234或0000,輸入后配對(duì)成功便可以操作了[14]。硬件連接后，連上電腦在Android手機(jī)上面安裝串口助手，連調(diào)用函數(shù)對(duì)燈光進(jìn)行編程和設(shè)置，在串口助手上面設(shè)置每個(gè)模式的編號(hào)然后進(jìn)行5.3整體測(cè)試本文已完成基于單片機(jī)的藍(lán)牙控制燈光的整體設(shè)計(jì)，現(xiàn)將就已設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。本設(shè)計(jì)中選用arduino開(kāi)發(fā)環(huán)境作為單片機(jī)程序的初始密碼一般是1234或者0000,輸入后配對(duì)成功。在成功連接硬件后，再連上電們總把注意力一大半放在手機(jī)等電子產(chǎn)品上，因此將總線路控制集合到一部電子產(chǎn)品中，通過(guò)該產(chǎn)品的藍(lán)牙端便可以控制住宅內(nèi)所有的燈；電路中使用的硬件有arduino單片機(jī)最小系統(tǒng)、arduino開(kāi)發(fā)板一塊，藍(lán)牙模塊一個(gè)，杜邦線若干根，USB通訊線一根，ANDROID手機(jī)一個(gè)通過(guò)電路設(shè)計(jì)與仿真測(cè)試，完成原理圖設(shè)計(jì)，硬件搭建，代碼編寫，最終達(dá)到使用要求。[1]陳呂洲.Arduino程序設(shè)