引 言

藍(lán)牙技術(shù)是當(dāng)前世界應(yīng)用最為廣泛的通用無線傳輸技術(shù)之一。它不僅具有安裝簡單、通用性好、應(yīng)用靈活的特性，同時(shí)還可以集成到芯片上，使設(shè)備具有極高的便攜性。因此藍(lán)牙技術(shù)具有很強(qiáng)的市場競爭潛力，可以廣泛應(yīng)用到移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域中。

憑借其開放性的巨大優(yōu)勢，安卓平臺在設(shè)備開發(fā)應(yīng)用中廣受歡迎。安卓平臺允許開發(fā)者根據(jù)自己的喜好和應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)出具有不同特色的實(shí)用軟件。同時(shí)，安卓平臺還能夠適配多種硬件開發(fā)平臺，對于硬件開發(fā)門檻要求低，極大地方便了用戶對其進(jìn)行相關(guān)的開發(fā)研究。此外，憑借其巨大的優(yōu)勢，安卓平臺在當(dāng)前開發(fā)平臺領(lǐng)域中呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。因此在本設(shè)計(jì)中采用安卓平臺進(jìn)行本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)。

C51 單片機(jī)具有其它平臺無可比擬的高時(shí)效性和強(qiáng)操控性。由于其具有集成度高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠、操作簡單的特點(diǎn)，所以C51 單片機(jī)實(shí)用性非常強(qiáng)。此外，C51 單片機(jī)還具有價(jià)格低廉、體積小巧、高度產(chǎn)品化的特點(diǎn)，其應(yīng)用市場范圍非常廣闊，擁有無限的市場潛力。結(jié)合其無可比擬的優(yōu)勢，本文設(shè)計(jì)的簡易智能燈具有遠(yuǎn)程控制燈的開關(guān)和調(diào)節(jié)燈的亮度的功能。這些功能都將極大地提高用戶使用的便捷性，提高了用戶的快捷使用體驗(yàn)。

1 智能燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)包含兩個(gè)方面。其中，安卓 App 設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于要調(diào)用手機(jī)藍(lán)牙串口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。為了盡量減少不必要的功能按鈕，用兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn) LED 燈的遠(yuǎn)程控制開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)。其創(chuàng)新點(diǎn)是采用最少的按鍵（兩個(gè)）實(shí)現(xiàn)了開關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)硬件部分的難點(diǎn)是單片機(jī)對 8 個(gè)LED 燈的開關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)。其創(chuàng)新點(diǎn)是采用液晶顯示屏顯示當(dāng)前亮度的比例，方便使用者看到當(dāng)前亮度的強(qiáng)度。

1.1 系統(tǒng)方案

在本課題的設(shè)計(jì)方案中，分析本設(shè)計(jì)中的藍(lán)牙LED燈所要實(shí)現(xiàn)的功能要求，還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實(shí)條件的需要作出其它方面的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)方案示意圖如圖 1所示。當(dāng)用戶使用該系統(tǒng)時(shí)， 可以在安卓手機(jī)上對手持客戶端進(jìn)行操作，其命令指令通過藍(lán)牙功能與單片機(jī)系統(tǒng)中的藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信并傳輸指令， 再通過單片機(jī)實(shí)時(shí)控制LED燈動(dòng)作，最終實(shí)現(xiàn)對LED燈的遠(yuǎn)程開關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)控制。

1.2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)的工作流程如圖 2所示。當(dāng)用戶使用時(shí)，通過手持安卓客戶端對LED燈操作，發(fā)送有關(guān)命令指令，手持客戶端軟件根據(jù)用戶操作命令依照參考表生成對應(yīng)的狀態(tài)字?jǐn)?shù)據(jù)， 以便單片機(jī)能夠讀取數(shù)據(jù)并能快速執(zhí)行命令。

2 智能 LED燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的智能LED 燈的硬件設(shè)計(jì)部分主要由手持安卓客戶端和單片機(jī)控制設(shè)計(jì)兩部分組成。手持安卓客戶端部分實(shí)現(xiàn)用戶對LED 燈的遠(yuǎn)程操作控制，單片機(jī)控制設(shè)計(jì)部分實(shí)現(xiàn)對用戶指令的執(zhí)行。 

手持安卓客戶端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如 圖 3 所示。本著減小客戶端系統(tǒng)文件體積的大小， 有效降低軟件編譯過程的復(fù)雜度，加快手持客戶 端軟件在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行速度的目的。因此，在 手持安卓客戶端的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中只包含硬件管理模 塊和燈具控制功能模塊。

本設(shè)計(jì)采用通用性極高的 C52 系列單片機(jī) 芯片。圖 4 所示為最常用的 STC89S52RC 單片機(jī) 最小系統(tǒng)電路示意圖，其中包含著最基本的外接 晶體振蕩電路和單片機(jī)復(fù)位電路。本系統(tǒng)為了增 加趣味性，采用 8 顆彩色 LED 燈作為控制光源。 此外，在本設(shè)計(jì)中采用 6200 芯片提供恒流電流， 為 LED 燈提供驅(qū)動(dòng)電流，并且 6200 芯片還具備 PWM 調(diào)波控制功能，通過控制波特率實(shí)現(xiàn) LED 燈的亮度調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的通信模塊采用常 見的 HC-06 系列藍(lán)牙芯片，該芯片價(jià)格低廉，工 作性能穩(wěn)定可靠。通過 Protues 仿真軟件對其進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)仿 真，得到了如圖 5 所示的系統(tǒng)硬件電路。

結(jié)合 Keil4 單片機(jī)開發(fā)軟件編寫單片機(jī)執(zhí)行代碼，結(jié)合 調(diào)整 PWM 的占空比實(shí)現(xiàn)對 LED 燈的亮度調(diào)節(jié)，編寫了本設(shè) 計(jì)要求的 LED 調(diào)光調(diào)色程序。編寫的代碼不僅支持 8 個(gè) LED 燈實(shí)時(shí)的開關(guān)控制，還能根據(jù)用戶命令實(shí)時(shí)調(diào)整 8 個(gè) LED 燈 的亮度大小。 

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 

本系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)的功能主要包括遠(yuǎn)程控制 LED 燈的開 關(guān)、遠(yuǎn)程控制 LED 燈的不同亮度調(diào)節(jié)等實(shí)用功能。在經(jīng)過反 復(fù)多次的校驗(yàn)調(diào)整測試后，本文設(shè)計(jì)的智能 LED 燈的遠(yuǎn)程控 制系統(tǒng)基本能夠達(dá)到預(yù)先要求的設(shè)計(jì)目標(biāo)。通過多次的實(shí)際 現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)本控制系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)控制能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、 簡易方便的特點(diǎn)。 

3.1 實(shí)時(shí)控制能力強(qiáng) 

本系統(tǒng)使用 C51 單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，采用 藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，從而使得整 個(gè)系統(tǒng)獲得現(xiàn)場實(shí)時(shí)處理信息的能力。 

3.2 穩(wěn)定性高 

設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)應(yīng)用的藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、安卓編程開發(fā) 技術(shù)、以單片機(jī)為核心的控制管理系統(tǒng)都是當(dāng)前流行的技術(shù)， 都具有廣泛的開發(fā)基礎(chǔ)和良好的資料來源。同時(shí)由于安卓本身 具有的開放性使得開發(fā)相對簡單，穩(wěn)定性相對較高，不易出 現(xiàn)掉線、連不上的情況。

3.3 簡易方便 

本系統(tǒng)通過藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，避免了布置實(shí)體線 路所產(chǎn)生的布局問題，實(shí)現(xiàn)了在一定范圍內(nèi)遠(yuǎn)程控制 LED 燈 開關(guān)的目的。在控制 LED 燈的手持安卓客戶端上采用交互體 驗(yàn)相對較高的界面，可以達(dá)到控制 LED 燈亮滅、亮度調(diào)整以 及其它多種組合的控制效果。而且整個(gè)操作控制相較于其它 產(chǎn)品使用起來更加方便。手持安卓客戶端程序基于 Eclipse 開 發(fā)環(huán)境。圖6所示為手持客戶端藍(lán)牙連接單片機(jī)時(shí)的用戶界面， 圖 7 所示為手持安卓客戶端控制單片機(jī)相關(guān)電路實(shí)現(xiàn) 8 個(gè)燈全 亮的效果圖。

4 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)的智能燈控制系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的實(shí)際需求實(shí) 現(xiàn)對 LED 燈的遠(yuǎn)程開關(guān)及亮度調(diào)節(jié)，為提高人們的生活質(zhì)量， 改善人們的使用體驗(yàn)提供了一定的實(shí)用意義。在保證低廉的成 本、較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性、良好的實(shí)時(shí)控制性的前提下，該系 統(tǒng)初步達(dá)到了一般人對普通燈具的基本控制要求，同時(shí)具備了 簡單易用、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。隨著安卓開發(fā)技術(shù)和嵌入式技 術(shù)開發(fā)的大力推廣，以及相關(guān)技術(shù)不斷推新改革，相信本系統(tǒng) 在今后的升級中能夠進(jìn)行更多的擴(kuò)展。通過藍(lán)牙模塊或者無 線網(wǎng)絡(luò)模塊與其它智能燈連接，組成智能燈控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，憑 借 IP 分組技術(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對更多智能燈的智能控制，從而 使人們的日常生活變得更加豐富多彩。