基于蓝牙的安卓平台智能灯控制系统设计与实现

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2020年01月03日 19:09
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基于蓝牙的安卓平台智能灯控制系统设计与实现
摘 要:面对当前普通灯功能过于简单、不便使用、缺乏个性的问题,文中采用当下流行的蓝牙技术作为通信方式,并利用单片机实现对LED灯的控制管理,同时结合安卓平台开发技术设计手机客户端,最终设计了基于蓝牙的安卓平台智能灯控制系统。本系统能够实现对LED灯的远程开关控制和亮度调节功能。
关键词:智能灯;单片机;蓝牙;安卓
中图分类号:TM923.34 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)05-00-03
0 引 言
蓝牙技术是当前世界应用最为广泛的通用无线传输技术之一。它不仅具有安装简单、通用性好、应用灵活的特性,同时还可以集成到芯片上,使设备具有极高的便携性。因此蓝牙技术具有很强的市场竞争潜力,可以广泛应用到移动设备领域中。
凭借其开放性的巨大优势,安卓平台在设备开发应用中广受欢迎。安卓平台允许开发者根据自己的喜好和应用需求,设计出具有不同特色的实用软件。同时,安卓平台还能够适配多种硬件开发平台,对于硬件开发门槛要求低,极大地方便了用户对其进行相关的开发研究。此外,凭借其巨大的优势,安卓平台在当前开发平台领域中呈现逐年上升的趋势。因此在本设计中采用安卓平台进行本项目的设计开发。
C51单片机具有其它平台无可比拟的高时效性和强操控性。由于其具有集成度高、数据传输稳定可靠、操作简单的特点,所以C51单片机实用性非常强。此外,C51单片机还具有价格低廉、体积小巧、高度产品化的特点,其应用市场范围非常广阔,拥有无限的市场潜力。结合其无可比拟的优势,本文设计的简易智能灯具有远程控制灯的开关和调节灯的亮度的功能。这些功能都将极大地提高用户使用的便捷性,提高了用户的快捷使用体验。
1 智能灯控制系统设计
本设计的难点包含两个方面。其中,安卓App设计的难点在于要调用手机蓝牙串口,实现数据的发送。为了尽量减少不必要的功能按钮,用两个按键实现LED灯的远程控制开关和亮度调节。其创新点是采用最少的按键(两个)实现了开关控制和亮度调节。本设计硬件部分的难点是单片机对8个LED灯的开关控制和亮度调节。其创新点是采用液晶显示屏显示当前亮度的比例,方便使用者看到当前亮度的强度。
1.1 系统方案
在本课题的设计方案中,分析本设计中的蓝牙LED灯所要实现的功能要求,还应根据现实条件的需要作出其它方面的设计。系统方案示意图如图1 所示。当用户使用该系统时,可以在安卓手机上对手持客户端进行操作,其命令指令通过蓝牙功能与单片机系统中的蓝牙模块进行通信并传输指令,再通过单片机实时控制LED灯动作,最终实现对LED灯的远程开关控制和亮度调节控制。
图1 系统方案设计示意图
1.2 系统工作流程
系统的工作流程如图2所示。当用户使用时,通过手持安卓客户端对LED灯操作,发送有关命令指令,手持客户端软件根据用户操作命令依照参考表生成对应的状态字数据,以便单片机能够读取数据并能快速执行命令。
图2 系统工作流程图
2 智能LED灯系统设计
本设计的智能LED灯的硬件设计部分主要由手持安卓客户端和单片机控制设计两部分组成。手持安卓客户端部分实现用户对LED灯的远程操作控制,单片机控制设计部分实现对用户指令的执行。
手持安卓客户端的系统设计结构示意图如图3所示。本着减小客户端系统文件体积的大小,有效降低软件编译过程的复杂度,加快手持客户端软件在实际应用中运行速度的目的。因此,在手持安卓客户端的设计结构中只包含硬件管理模块和灯具控制功能模块。
图3 手持安卓客户端的设计结构
本设计采用通用性极高的C52系列单片机芯片。图4所示为最常用的STC89S52RC单片机最小系统电路示意图,其中包含着最基本的外接晶体振荡电路和单片机复位电路。本系统为了增加趣味性,采用8颗彩色LED灯作为控制光源。此外,在本设计中采用6200芯片提供恒流电流,为LED灯提供驱动电流,并且6200芯片还具备PWM调波控制功能,通过控制波特率实现LED灯的亮度调节。本系统设计中的通信模块采用常见的HC-06系列蓝牙芯片,该芯片价格低廉,工作性能稳定可靠。通过Protues仿真软件对其进行硬件设计仿真,得到了如图5所示的系统硬件电路。
图4 STC89S52RC单片机最小系统电路示意图
结合Keil4单片机开发软件编写单片机执行代码,结合调整PWM的占空比实现对LED灯的亮度调节,编写了本设计要求的LED调光调色程序。编写的代码不仅支持8个LED灯实时的开关控制,还能根据用户命令实时调整8个LED灯的亮度大小。
3 系统实现
本系统最终实现的功能主要包括远程控制LED灯的开关、远程控制LED灯的不同亮度调节等实用功能。在经过反复多次的校验调整测试后,本文设计的智能LED灯的远程控制系统基本能够达到预先要求的设计目标。通过多次的实际现场测试,发现本控制系统具备实时控制能力强、稳定性高、简易方便的特点。
3.1 实时控制能力强
本系统使用C51单片机作为整个系统的控制中心,采用蓝牙模块发送数据,通过单片机实时处理数据,从而使得整个系统获得现场实时处理信息的能力。
3.2 稳定性高
设计本系统时应用的蓝牙数据传输技术、安卓编程开发技术、以单片机为核心的控制管理系统都是当前流行的技术,都具有广泛的开发基础和良好的资料来源。同时由于安卓本身具有的开放性使得开发相对简单,稳定性相对较高,不易出现掉线、连不上的情况。
3.3 简易方便
本系统通过蓝牙技术进行数据连接,避免了布置实体线路所产生的布局问题,实现了在一定范围内远程控制LED灯开关的目的。在控制LED灯的手持安卓客户端上采用交互体验相对较高的界面,可以达到控制LED灯亮灭、亮度调整以及其它多种组合的控制效果。而且整个操作控制相较于其它产品使用起来更加方便。手持安卓客户端程序基于Eclipse开发环境。图6所示为手持客户端蓝牙连接单片机时的用户界面,图7所示为手持安卓客户端控制单片机相关电路实现8个灯全亮的效果图。    图6 设计的安卓程序界面
图7 实现效果图
4 结 语
本文设计的智能灯控制系统可以根据用户的实际需求实现对LED灯的远程开关及亮度调节,为提高人们的生活质量,改善人们的使用体验提供了一定的实用意义。在保证低廉的成本、较高的系统稳定性、良好的实时控制性的前提下,该系统初步达到了一般人对普通灯具的基本控制要求,同时具备了简单易用、便于携带的优点。随着安卓开发技术和嵌入式技术开发的大力推广,以及相关技术不断推新改革,相信本系统在今后的升级中能够进行更多的扩展。通过蓝牙模块或者无线网络模块与其它智能灯连接,组成智能灯控制网络系统,凭借IP分组技术,进一步实现对更多智能灯的智能控制,从而使人们的日常生活变得更加丰富多彩。
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