基于藍牙技術的微信小程序與單片機數據傳輸的實現

吳燎

摘要：目的：實現在移動端通過微信小程序控制石墨烯加熱與停止，并且通過溫度傳感器返回溫度數據顯示在微信小程序中，為微信小程序控制硬件設備提供參考。方法：通過研究小程序開發文檔，調用微信小程序的藍牙接口，獲取服務id，發送指令與接收數據，控制單片機。結果：通過微信小程序可以發送指令控制石墨烯的加熱溫度和加熱時間以及停止加熱，并且動態顯示單片機的溫度。結論：通過微信小程序成功地實現了通過藍牙連接設備，發送指令與接收數據。小程序可以通過調用手機的藍牙傳感器實現傳統app的藍牙功能。

關鍵詞：微信小程序;藍牙;單片機

一、前言

單片機是廣大在校大學生的必修課之一，也是大多數大學生的畢業設計作品的首選項，還有許多現代家電的嵌入式開發也離不開單片機。現有一石墨烯控溫作品，集成藍牙模塊，石墨烯加熱模塊，溫度傳感模塊，實現了加熱、停止和控制溫度功能。其溫度的加熱、停止和時間的控制需要用一臺擁有藍牙的設備來發送指令控制，傳統指令發送只能使用特定的軟件終端來控制，如果需要實現個性化的控制，則需要自己重新制作終端軟件。現在微信小程序越來越火，其小而美的特點使得其成為開發軟件的首選項。如何利用小程序開發一款屬于自己特有的APP，實現小程序與硬件設備交互，發送指令與接收數據成為了當下待解決的問題。對此，此研究利用微信小程序實現了發送指令、控制石墨烯的加熱時間和溫度，并且可以發送指令停止加熱。

二、相關技術簡介

1.單片機相關。此系統主要由藍牙模塊、石墨烯模塊、溫度傳感器模塊、最小系統構成。藍牙模塊實現單片機和上行軟件的連接和數據傳輸功能。溫度傳感器實現了檢測溫度提供數據功能。石墨烯模塊實現了加熱功能，最小系統實現了計算和邏輯功能。藍牙模塊使用之前首先要進行調試與配置，配置名稱、密碼和波特率。接著，燒錄程序到單片機之中，藍牙模塊將單片機串口發送的數據向連接的藍牙設備發送，藍牙設備通過串口向單片機發送指令。單片機的程序設定，發送指令為四位數字，前兩位數字代表加熱的溫度，用于控制石墨烯加熱芯片的溫度，后兩位數字代表加熱的時間。如“6005”代表加熱60°，加熱時間為5分鐘。返回的數字為當前傳感器檢測的溫度。如“23”為當前溫度是23°。

2.微信小程序。微信小程序是當下軟件開發的熱點，其具有輕量的特點，小程序的大小往往只有幾M，相比傳統APP需要下載幾十M的安裝包，其對流量的需求很低。其次，小程序具有免安裝的特點。傳統的APP需要下載安裝包，下載安裝，軟件常駐系統磁盤，占用了空間。微信小程序用完即走，無需安裝，不占用手機存儲空間。最后小程序還有巨大用于人群，小程序寄生于微信，其龐大的用戶數量使得小程序擁有良好的寄生環境。大量的潛在用戶只需掃碼或者搜索便可輕松使用。

三、微信小程序中功能的實現。

1.單片機連接藍牙設備。在使用小程序發送命令和接收數據之前首先要聯通單片機和藍牙設備[1]。在聯通之前首先判斷本機的藍牙是否打開[2]（wx.getBluetoothAdapterState（）），如果藍牙沒有打開則給出提示，打開則開始搜索設備（wx.startBluetoothDevicesDiscovery（）），如果搜索成功則會返回所有藍牙設備的列表，包括藍牙的名字，設備id等信息。最后便是連接設備，獲取目標設備的id，通過wx.createBLEConnection（）方法連接設備。

2.獲取藍牙服務和特征數據。小程序指令的發送和數據的接收是不同的服務，因此首先要獲取藍牙的服務（wx.getBLEDeviceServices（））。服務列表中中包括接收數據的服務和發送指令的服務。每個服務中包含了特征數據，使用wx.getBLEDeviceCharacteristics（）分別獲取接收的數據特征值和發送的指令特征值。

3.接收數據。在接收數據之前首先要開啟監聽機制。如果藍牙的數據改變或更新就接收數據，開始監聽機制調用方法wx.notifyBLECharac teristicValueChange（），開啟監聽之后便可以接收變化的數據，onBLEConnectionStateChange（）方法在特征值變化時調用，利用此方法接收藍牙更新的數據。

4.發送指令。發送命令的前提是要先獲取發送1藍牙服務和特征值，在獲取了數據之后，利用wx.write BLECharacteristicValue（）方法將特征值寫入藍牙設備，但是，此方法必須要設備支持write服務才能使用，不支持寫入數據的藍牙不能調用此方法。此外，該方法傳入的數值必須為二進制，而寫入的命令為字符串類型變量，因此要先轉化為二進制變量再傳入，可使用var dataView=new Uint8Array（）聲明無符號整型數組，再將每一個字符串的unicode編碼存入數組實現二進制化，最終寫入命令實現溫度的控制效果。

四、結語

通過微信小程序調用藍牙設備的接口，實現了獲取所有藍牙服務，獲取藍牙數據的特征值，以及監聽特征值變化，寫入特征值等功能?？梢宰龅浇邮諉纹l送的溫度數據，可以將字符串命令轉化為二進制數據發送至單片機，控制單片機的加熱溫度和加熱時間?；緦崿F了與藍牙設備的交互功能，此研究為單片機等嵌入式設備的上行控制軟件開發提供了一個實例，利用微信小程序與單片機的交互是完全可以實現的。希望此研究能給在校大學生做單片機畢業設計以及相關開發人員帶來一些思路，同時希望能微信的接口能繼續擴展，實現更加復雜的藍牙交互功能。

參考文獻

[1]葛偲涵，劉毅，陳健.BLE技術在智能公寓門鎖微信小程序中的開發與實現[J].工業控制計算機，2018，v.31（06）：115 -116+119.

[2]微信小程序開發文檔