基于手机APP与蓝牙通信的灯光控制系统

摘要：本文主要针对灯光的无线远程控制的研究，提出了使用手机上的蓝牙功能作为通信方式来远程控制LED的设计方案。LED的灯光控制系统由手机APP软件单片机硬件电路组成。用自行制作的APP安装在手机或平板上作系统的控制终端，硬件电路由蓝牙模块和和相关单片机的辅助电路组成，控制终端和硬件电路组成整个控制系统。通过APP的操作界面可以用无线的方式对灯光进行控制。设计的控制系统能够实现对LED灯光进行亮灭控制亮度调节等功能，在智能家居的灯光无线控制方面具有一定的参考意义。

关键词：手机APP；蓝牙；单片机控制

引言

现代社会科技发展突飞猛进，人们生活水平和生活质量不断提高，便捷、智能的生活方式成为了主旋律，因此智能家居逐渐融入到人们的生活中。我国的智能家居前景也越来越好，照明控制系统作为智能家居的重要组成部分，无线技术被广泛的应用到LED照明系统的智能控制之中。基于安卓系统和蓝牙技术的优点，本课题设计了一种基于单片机的LED灯蓝牙控制系统，能便捷的通过手机APP来发送指令来控制灯光进行变化。该系统用蓝牙无线控制LED灯，方便了平时的生活，多个设备还可以集中控制。

1.硬件设计

1.1系统框图

本设计系统需要实现无线控制多个LED灯，利用蓝牙技术进行无线控制，设计的系统控制原理图主要包括手机APP模块、蓝牙接收模块、单片机模块、LED灯模块如图1所示。

利用安卓手机系统提供的蓝牙，进行蓝牙设备连接，通过蓝牙通讯实现数据的传输。手机软件发送数据指令，通过蓝牙模块接受传递给单片机，单片机解析完命令后，由单片机输出高低电平和占空比实现LED灯的亮灭和亮度控制。整个系统设计分为硬件电路设计和软件设计两个部分，硬件电路设计是要完成单片机控制LED电路的设计，软件设计是要完成手机与单片机的无线蓝牙通通信APP应用程序的编写

1.2MCU控制电路设计

硬件系统主要由单片机、蓝牙模块、LED模块等组成，控制电路如图2所示。

主控模块包含了主控芯片、外接晶振电路、复位电路、蓝牙模块电路、控制电路等部分，是单片机蓝牙控制系统的核心電路。本设计采用常用的STC12C5A60S2单片机作为本次设计的MCU，此单片机内置有PWM模块，所以只需要通过软件配置相应的PWM控制寄存器，就可以模拟出一个PWM信号，达到调节亮度的效果；复位电路采用按键复位方式，只要让单片机的RST复位引脚施加一个低电平，系统就可以完成复位；时钟电路采用外部方式，其时钟电路RXD接地，TXD接外部震荡器，外部震荡源选用11.0592M的晶振，因为作为串口通信时，此工作频率的时钟信号比较容易匹配。

1.3蓝牙模块设计

解决无线传输数据是完成这个设计的关键，由于目前一般的手机都自带有无线蓝牙，并且蓝牙现成的模块功能较为齐全，价格便宜容易实现上位机与下位机的无线连接。为了让STC12C5A60S2单片机与蓝牙模块进行通信，本系统使用的是HC06蓝牙串口模块，只需要将蓝牙模块作为普通串口使用即可。

3.软件设计

3.1APP软件设计

硬件电路这一方面完成之后就需要进行软件的编写。本设计手机端APP软件采用模块化的中文软件“易安卓E4A”件进行编写。设计的手机APP的界面设置如图3所示：

该界面主要包括，三组LED灯的控制、“打开”、“搜索”、“链接”及“滚动条调光”等按钮模块。系统工作时候首先搜索附近的蓝牙设备，找到匹配的蓝牙后通过相应的ID连接到单片机，通过系列的按钮控制实现行为机LED灯的开关及亮度控制。

3.2单片机程序设计

系统上电时首先进行程序的初始化，完成程序中变量、中断与定时器等相关寄存器的设置、串口相关寄存器设计、系统变量赋初值，以及LCD相关初始化的参数设定。然后进入等待蓝牙串口中断响应接收数据。若接收到串口数据，响应串口中断服务程序，然后执行调光、PWM设计等操作。

4结论

根据控制系统设计的要求，先对LED灯的无线控制的通讯方式进行分析，进行全面的系统方案的论证，研究了一种远程控制LED的方法，设计了能符合系统要求的硬件电路和软件。硬件电路为单片机系统电路，软件部分分为手机应用的程序设计和单片机的程序设计，手机应用程序的设计又分为蓝牙连接管理模块和灯光开关模块等。在本课题的设计中，结合了单片机与蓝牙还有手机系统，完成整个系统所要实现的功能，然后对整个系统进行了全面的调试，调试的结果表明了这个设计的硬件和软件能达到设计要求，并产生了较理想的效果。

5结语

目前安卓系统有很好的兼容性和开放性，还有较多的客户等优势，这让大多数通讯平台和领域都应用安卓系统。由于智能家居的高速普及，在我国发展LED灯控制系统的前景广阔，与其相关的产品也向智能实用方向发展。由于安卓手机在市场上客户群非常多，所以使用安卓系统与LED灯光蓝牙控制系统相互结合而形成的产品在市场上具有很强的竞争力。

基金项目

南宁学院2017年校级科研项目（2017XJ05）；南宁学院2017年教学团队建设项目（2017XJJXTD01）

作者简介

朱浩亮（1986-），男，浙江永康人，汉族，硕士，讲师，主要研究领域：电子技术和嵌入式系统；

（作者单位：南宁学院）