基于手機APP與藍牙通信的燈光控制系統

摘要：本文主要針對燈光的無線遠程控制的研究，提出了使用手機上的藍牙功能作為通信方式來遠程控制LED的設計方案。LED的燈光控制系統由手機APP軟件單片機硬件電路組成。用自行制作的APP安裝在手機或平板上作系統的控制終端，硬件電路由藍牙模塊和和相關單片機的輔助電路組成，控制終端和硬件電路組成整個控制系統。通過APP的操作界面可以用無線的方式對燈光進行控制。設計的控制系統能夠實現對LED燈光進行亮滅控制亮度調節等功能，在智能家居的燈光無線控制方面具有一定的參考意義。

關鍵詞：手機APP；藍牙；單片機控制

引言

現代社會科技發展突飛猛進，人們生活水平和生活質量不斷提高，便捷、智能的生活方式成為了主旋律，因此智能家居逐漸融入到人們的生活中。我國的智能家居前景也越來越好，照明控制系統作為智能家居的重要組成部分，無線技術被廣泛的應用到LED照明系統的智能控制之中。基于安卓系統和藍牙技術的優點，本課題設計了一種基于單片機的LED燈藍牙控制系統，能便捷的通過手機APP來發送指令來控制燈光進行變化。該系統用藍牙無線控制LED燈，方便了平時的生活，多個設備還可以集中控制。

1.硬件設計

1.1系統框圖

本設計系統需要實現無線控制多個LED燈，利用藍牙技術進行無線控制，設計的系統控制原理圖主要包括手機APP模塊、藍牙接收模塊、單片機模塊、LED燈模塊如圖1所示。

利用安卓手機系統提供的藍牙，進行藍牙設備連接，通過藍牙通訊實現數據的傳輸。手機軟件發送數據指令，通過藍牙模塊接受傳遞給單片機，單片機解析完命令后，由單片機輸出高低電平和占空比實現LED燈的亮滅和亮度控制。整個系統設計分為硬件電路設計和軟件設計兩個部分，硬件電路設計是要完成單片機控制LED電路的設計，軟件設計是要完成手機與單片機的無線藍牙通通信APP應用程序的編寫

1.2MCU控制電路設計

硬件系統主要由單片機、藍牙模塊、LED模塊等組成，控制電路如圖2所示。

主控模塊包含了主控芯片、外接晶振電路、復位電路、藍牙模塊電路、控制電路等部分，是單片機藍牙控制系統的核心電路。本設計采用常用的STC12C5A60S2單片機作為本次設計的MCU，此單片機內置有PWM模塊，所以只需要通過軟件配置相應的PWM控制寄存器，就可以模擬出一個PWM信號，達到調節亮度的效果；復位電路采用按鍵復位方式，只要讓單片機的RST復位引腳施加一個低電平，系統就可以完成復位；時鐘電路采用外部方式，其時鐘電路RXD接地，TXD接外部震蕩器，外部震蕩源選用11.0592M的晶振，因為作為串口通信時，此工作頻率的時鐘信號比較容易匹配。

1.3藍牙模塊設計

解決無線傳輸數據是完成這個設計的關鍵，由于目前一般的手機都自帶有無線藍牙，并且藍牙現成的模塊功能較為齊全，價格便宜容易實現上位機與下位機的無線連接。為了讓STC12C5A60S2單片機與藍牙模塊進行通信，本系統使用的是HC06藍牙串口模塊，只需要將藍牙模塊作為普通串口使用即可。

3.軟件設計

3.1APP軟件設計

硬件電路這一方面完成之后就需要進行軟件的編寫。本設計手機端APP軟件采用模塊化的中文軟件“易安卓E4A”件進行編寫。設計的手機APP的界面設置如圖3所示：

該界面主要包括，三組LED燈的控制、“打開”、“搜索”、“鏈接”及“滾動條調光”等按鈕模塊。系統工作時候首先搜索附近的藍牙設備，找到匹配的藍牙后通過相應的ID連接到單片機，通過系列的按鈕控制實現行為機LED燈的開關及亮度控制。

3.2單片機程序設計

系統上電時首先進行程序的初始化，完成程序中變量、中斷與定時器等相關寄存器的設置、串口相關寄存器設計、系統變量賦初值，以及LCD相關初始化的參數設定。然后進入等待藍牙串口中斷響應接收數據。若接收到串口數據，響應串口中斷服務程序，然后執行調光、PWM設計等操作。

4結論

根據控制系統設計的要求，先對LED燈的無線控制的通訊方式進行分析，進行全面的系統方案的論證，研究了一種遠程控制LED的方法，設計了能符合系統要求的硬件電路和軟件。硬件電路為單片機系統電路，軟件部分分為手機應用的程序設計和單片機的程序設計，手機應用程序的設計又分為藍牙連接管理模塊和燈光開關模塊等。在本課題的設計中，結合了單片機與藍牙還有手機系統，完成整個系統所要實現的功能，然后對整個系統進行了全面的調試，調試的結果表明了這個設計的硬件和軟件能達到設計要求，并產生了較理想的效果。

5結語

目前安卓系統有很好的兼容性和開放性，還有較多的客戶等優勢，這讓大多數通訊平臺和領域都應用安卓系統。由于智能家居的高速普及，在我國發展LED燈控制系統的前景廣闊，與其相關的產品也向智能實用方向發展。由于安卓手機在市場上客戶群非常多，所以使用安卓系統與LED燈光藍牙控制系統相互結合而形成的產品在市場上具有很強的競爭力。

基金項目

南寧學院2017年校級科研項目（2017XJ05）；南寧學院2017年教學團隊建設項目（2017XJJXTD01）

作者簡介

朱浩亮（1986-），男，浙江永康人，漢族，碩士，講師，主要研究領域：電子技術和嵌入式系統；

（作者單位：南寧學院）