基于藍(lán)牙與Android設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Android操作系統(tǒng)是Google基于開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的移動(dòng)操作平臺(tái)，由操作系統(tǒng)、中間件、用戶(hù)界面和應(yīng)用軟件組成，是專(zhuān)門(mén)為移動(dòng)終端打造的開(kāi)放和完整的移動(dòng)操作系統(tǒng)。Android軟件平臺(tái)包含Java Application、Application Framework、Libraries、Runtime與LinuxOS等層。用戶(hù)可根據(jù)產(chǎn)品的不同需求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行裁剪，從而適應(yīng)多樣的產(chǎn)品需求，Android系統(tǒng)就如同積木一樣通過(guò)組合不同的軟硬件實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用產(chǎn)品。藍(lán)牙的出現(xiàn)為移動(dòng)設(shè)備的互聯(lián)提供了一個(gè)方便快捷的選擇，Android設(shè)備和以單片機(jī)為處理器的控制器聯(lián)接使兩者的功能得到了互補(bǔ)。

1系統(tǒng)架構(gòu)

基于藍(lán)牙與Android設(shè)備的控制系統(tǒng)由Android設(shè)備和下位機(jī)組成。Android設(shè)備（Android智能手機(jī)或Android平板）安裝有專(zhuān)門(mén)編制的軟件。下位機(jī)采用ATMEL公司高效的RISC內(nèi)核的ATMEGA 8為核心，并集成藍(lán)牙串行模塊為通信信道。Android設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)發(fā)送至下位機(jī)，下位機(jī)根據(jù)接收到數(shù)據(jù)，完成相應(yīng)的控制功能，并將處理結(jié)果上傳，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)控制功能。下位機(jī)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和實(shí)現(xiàn)控制功能，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理在Android設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。

2下位機(jī)設(shè)計(jì)

2.1控制模塊的設(shè)計(jì)

下位機(jī)由ATMEAG8、數(shù)字溫度傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等組成，其中CPU部分電路如圖1所示。下位機(jī)處理器串口連接藍(lán)牙模塊。數(shù)字溫度傳感器將當(dāng)前溫度直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。藍(lán)牙模塊設(shè)置為從工作模式。

圖1 CPU電路原理圖

系統(tǒng)上電后藍(lán)牙模塊處于等待連接狀態(tài)，當(dāng)Android設(shè)備第一次發(fā)出連接請(qǐng)求時(shí)需要輸入藍(lán)牙模塊的內(nèi)置密碼，以后再連接時(shí)則不需要輸入密碼，只有密碼匹配成功才能后成功建立藍(lán)牙連接。藍(lán)牙模塊為Android設(shè)備和ATMEAG8的通信信道，實(shí)現(xiàn)Android設(shè)備和下位機(jī)的雙向數(shù)據(jù)連接。用戶(hù)通過(guò)Android設(shè)備向下位機(jī)發(fā)送命令，下位機(jī)接收到命令后，控制相應(yīng)的執(zhí)行模塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的控制功能。K1和K2為低電平，電機(jī)兩端電壓為0V，電機(jī)停止；K1為高電平，K2為低電平電機(jī)兩端為5V，電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)；K1為低電平，K2為高電平電機(jī)兩端為-5V，電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)；K1和K2不能同時(shí)為高電平，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示

圖2電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖

2.2藍(lán)牙模塊

藍(lán)牙模塊型號(hào)為IDS-BM4A，模塊有主/從兩種工作模式，通過(guò)PIO2電平來(lái)選擇模塊的工作，PIO2為高電平，模塊工作在從模式。模塊可以有兩種應(yīng)用方式，方式1：從模塊上電即開(kāi)始工作，用戶(hù)可以通過(guò)Android設(shè)備查找模塊，模塊設(shè)備名稱(chēng)為“SPP”，查到設(shè)備后選擇連接，電腦端將提示輸入密碼，此時(shí)輸入“0000”，電腦將與模塊建立透明連接。方式2：需要兩個(gè)藍(lán)牙模塊，一個(gè)設(shè)置為主模式，一個(gè)設(shè)置為從模式，分別與兩個(gè)MCU連接，上電后主從模塊會(huì)自動(dòng)配對(duì)連接，連接成功后主從模塊將建立透明數(shù)據(jù)傳輸，兩個(gè)設(shè)備之間可以直接互發(fā)數(shù)據(jù)。

工作狀態(tài)指示：模塊PIO0用來(lái)連接LED，指示當(dāng)前工作方式。

主模式：

未連接，LED間隔1秒鐘快速閃爍2次；已連接，LED常亮。

從模式：

未連接，LED快速閃爍；已連接，LED常亮。

連接狀態(tài)指示：模塊PIO1為連接狀態(tài)指示，連接成功PIO1為高電平，連接斷開(kāi)PIO1為低電平。

波特率設(shè)定表：