基于藍(lán)牙傳輸?shù)目沙浞烹姄u搖棒

姜楠　韓婉婉　張超

摘要：隨著社會快節(jié)奏的發(fā)展，人們一直在追求一種快捷方便的娛樂方式。文章結(jié)合藍(lán)牙通信模塊，利用無線傳輸方式設(shè)計(jì)一款便捷、可充放電、供大眾娛樂的搖搖棒，避免了以往搖搖棒需要通過電腦下載顯示內(nèi)容以及更換電池的弊端，且環(huán)保節(jié)能，符合當(dāng)今社會發(fā)展的綠色高效的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙通信模塊；無線傳輸方式；可充放電；搖搖棒；節(jié)能環(huán)保 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TN925 文章編號：1009-2374（2015）19-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.014

傳統(tǒng)的搖搖棒大多都采用從電腦向單片機(jī)下載的有線方式更改單片機(jī)里的內(nèi)容。如今智能手機(jī)的普及，人們都習(xí)慣通過手機(jī)上的藍(lán)牙發(fā)送或者接受文件，方便又快捷，而且不受設(shè)備限制。將藍(lán)牙模塊與藍(lán)牙手機(jī)綁定，將其運(yùn)用在嵌入式安全系統(tǒng)中，可以大大提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。搖搖棒的攜帶與信息傳遞極為方便和簡易，作為新興信息傳遞手段，具有廣闊的市場空間和較高的應(yīng)用價值。

本文將搖搖棒與藍(lán)牙模塊結(jié)合，通過手機(jī)里的藍(lán)牙助手軟件向搖搖棒上的藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳送給ATmega8單片機(jī)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由LED條帶顯示出來。此外，還可利用可充放電的鋰電池，通過給手機(jī)充電的方式給這款搖搖棒充電，這種方式既能夠擴(kuò)大搖搖棒使用的場合范圍，也能將搖搖棒從最初的需要電源線供電并且只能顯示已存入數(shù)據(jù)的模式中解脫出來，變成一種可以隨時更改顯示內(nèi)容、受大眾喜愛的時尚娛樂用具。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

圖1 總系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)整體上通過手機(jī)上的藍(lán)牙助手軟件向搖搖棒上的藍(lán)牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過串口傳送給ATmega8單片機(jī)進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)匹配。若傳送的數(shù)據(jù)與ATmega8單片機(jī)內(nèi)已建立好的字庫內(nèi)的數(shù)據(jù)相同，則將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給LED顯示條帶；若不相同，則不顯示。人手通過搖擺控制滾珠開關(guān)的開斷，并且利用人眼的視覺暫留效果，使人眼能夠清晰地看到數(shù)據(jù)在LED條帶上顯示出來。該搖搖棒的供電系統(tǒng)采用鋰電池供電，可以對其進(jìn)行充放電，避免了電池更換所造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。總系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控模塊

系統(tǒng)選用ATmega8單片機(jī)作為整個系統(tǒng)的控制核心。ATmega8單片機(jī)是低功耗8位CMOS微控制器，其能夠很好地實(shí)現(xiàn)搖搖棒的控制，并且性價比較高。ATmega8芯片控制藍(lán)牙模塊、LED顯示模塊、開關(guān)模塊和電源

模塊。

2.2 LED顯示模塊

顯示模塊采用32只發(fā)光二極管作為顯示條帶，將16只發(fā)光二極管作為一行的顯示屏，可以實(shí)現(xiàn)兩行數(shù)據(jù)的顯示，相比8只發(fā)光二極管作為一行顯示，16只發(fā)光二極管顯示出的字母和漢字更為飽滿，給人以更加完美的視覺感受。發(fā)光二極管利用矩陣鍵盤的連接原理，通過行和列的對應(yīng)連接，僅需要占用單片機(jī)上12個I/O口。這在一定程度上節(jié)省了I/O口的使用，使端口配置變得方便快捷，也在一定程度上節(jié)省了資源。在人手?jǐn)[動的過程中，由于人眼的視覺暫留原理，使發(fā)送的數(shù)據(jù)完整全面的保留在腦海中。LED顯示條帶原理圖如圖2所示：

圖2 LED顯示條帶原理圖

2.3 藍(lán)牙模塊

本文將藍(lán)牙模塊與搖搖棒結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)Android手機(jī)與ATmega8單片機(jī)的無線通信，使文字和圖形的顯示變得簡單快捷。為了建立Android手機(jī)與藍(lán)牙模塊的串口通信，將藍(lán)牙模塊與單片機(jī)進(jìn)行有線連接，藍(lán)牙模塊上的指示燈快速的亮滅變化則表明已供電成功，然后打開Android手機(jī)的藍(lán)牙串口調(diào)試助手，搜索設(shè)備，連接藍(lán)牙模塊，通信建立成功后，藍(lán)牙模塊的指示燈亮滅閃爍間隔的時間會增大，此時便表示通信連接成功。此后通過Android手機(jī)上安裝的藍(lán)牙串口助手軟件向搖搖棒上的藍(lán)牙模塊發(fā)送文字或圖形的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過串口傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。單片機(jī)將數(shù)據(jù)在字庫中進(jìn)行匹配。若匹配成功，則通過人手的揮動控制滾珠開關(guān)的開斷，將發(fā)送的數(shù)據(jù)利用延時的效果顯示到LED條帶上，人眼由于視覺暫留效果便可完整地看到整體數(shù)據(jù)的

顯示。

2.4 電源模塊

本設(shè)計(jì)的電源模塊采用可充放電的鋰電池，利用撥動開關(guān)選擇充電模式和供電模式。撥動開關(guān)的左右兩個引腳分別連接系統(tǒng)電源的VCC和充電接口的VCC，中間連接鋰電池的VCC。當(dāng)開關(guān)撥到左邊時，實(shí)現(xiàn)電池對系統(tǒng)的供電，當(dāng)開關(guān)撥到右邊時，實(shí)現(xiàn)對鋰電池的充電。選用輕便、體積小的鋰電池安裝在搖搖棒的手柄底部，在使用時無須隨時通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行供電，具有快捷、便利的特點(diǎn)。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 字庫設(shè)計(jì)

利用取模軟件PCtoLCD2002，將數(shù)字、英文字母和漢字建成字庫，以16進(jìn)制的數(shù)據(jù)（控制高低電平）儲存起來，可以直接調(diào)用。發(fā)送的文字或圖形需要在字庫中進(jìn)行匹配，匹配成功后，通過人手的揮動，單片機(jī)直接調(diào)用字庫里相匹配的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)文字和圖案的顯示。

3.2 滾珠開關(guān)設(shè)計(jì)

為了避免文字和畫面重影的現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)利用滾珠開關(guān)的單向傳輸性，保證搖搖棒顯示的內(nèi)容始終保持在中間。相比水銀開關(guān)，滾珠開關(guān)雖然穩(wěn)定性較差，但其不容易破碎而且靈敏度適中，適用的場合更為廣泛些。在滾珠開關(guān)里，若滾珠的位置在左側(cè)，則開關(guān)斷開，數(shù)據(jù)將不能傳送給LED；若滾珠置于右側(cè)，則觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷并進(jìn)入外部中斷服務(wù)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)用字庫里儲存的文字或圖形的功能。

3.3 藍(lán)牙模塊串口通信設(shè)計(jì)

利用集成的藍(lán)牙模塊讓Android手機(jī)通過藍(lán)牙串口調(diào)試助手向其發(fā)送數(shù)據(jù)，從而控制搖搖棒上LED條帶的數(shù)據(jù)顯示。為了搭建起與藍(lán)牙模塊的通信，首先對ATmega8單片機(jī)的串口進(jìn)行初始化，設(shè)置好波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位后使能串口接收中斷則初始化完成；然后在串口接收中斷的中斷服務(wù)函數(shù)里等待接收Android手機(jī)藍(lán)牙串口調(diào)試助手發(fā)送的數(shù)據(jù)；在主函數(shù)里調(diào)用接收到數(shù)據(jù)從而在LED條帶上進(jìn)行顯示。

4 測試結(jié)果與分析

圖3 實(shí)物圖 圖4 搖搖棒顯示結(jié)果

作品實(shí)物圖如圖3所示。測試證明藍(lán)牙通信方式能夠使文字或圖案清晰地顯示在LED條帶上，并且顯示清晰度也比較高。在實(shí)驗(yàn)中用了“I U”作為顯示內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

搖搖棒擺動幅度和拍照的延時會對圖片的顯示有一定的影響。從圖4中可以看出搖搖棒顯示的清晰程度和穩(wěn)定程度，沒有出現(xiàn)拖影等現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本設(shè)計(jì)利用無線通信方式使搖搖棒的使用變得更加便捷和趣味，利用人眼視覺暫留原理和系統(tǒng)的延時，將文字或圖形從一個LED條帶上清晰地顯示出來。搖搖棒在娛樂世界里正處于一個重要的位置，通過視覺效果來傳達(dá)信息已經(jīng)成為了現(xiàn)代信息傳遞中的一種重要方式。除此之外，娛樂的消費(fèi)也要建立在節(jié)能減排以及保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上。這款搖搖棒具有可充放電重復(fù)使用的功能，可以節(jié)省能源并方便用戶的使用。用戶可以通過藍(lán)牙手機(jī)向搖搖棒隨時修改要發(fā)送的數(shù)據(jù)，易于攜帶并且方便快捷。

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作者簡介：姜楠（1993-），女，新疆人，西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：生物醫(yī)學(xué)工程。

（責(zé)任編輯：周 瓊）