基于藍牙與Android設備的控制系統設計

Android操作系統是Google基于開源的Linux操作系統開發的移動操作平臺，由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是專門為移動終端打造的開放和完整的移動操作系統。Android軟件平臺包含Java Application、Application Framework、Libraries、Runtime與LinuxOS等層。用戶可根據產品的不同需求對系統進行裁剪，從而適應多樣的產品需求，Android系統就如同積木一樣通過組合不同的軟硬件實現不同的應用產品。藍牙的出現為移動設備的互聯提供了一個方便快捷的選擇，Android設備和以單片機為處理器的控制器聯接使兩者的功能得到了互補。

1系統架構

基于藍牙與Android設備的控制系統由Android設備和下位機組成。Android設備（Android智能手機或Android平板）安裝有專門編制的軟件。下位機采用ATMEL公司高效的RISC內核的ATMEGA 8為核心，并集成藍牙串行模塊為通信信道。Android設備通過藍牙將數據發送至下位機，下位機根據接收到數據，完成相應的控制功能，并將處理結果上傳，實現實時監測、實時控制功能。下位機只負責數據的采集和實現控制功能，數據的存儲和處理在Android設備上實現。

2下位機設計

2.1控制模塊的設計

下位機由ATMEAG8、數字溫度傳感器、電機驅動電路等組成，其中CPU部分電路如圖1所示。下位機處理器串口連接藍牙模塊。數字溫度傳感器將當前溫度直接轉換成數字信號。藍牙模塊設置為從工作模式。

圖1 CPU電路原理圖

系統上電后藍牙模塊處于等待連接狀態，當Android設備第一次發出連接請求時需要輸入藍牙模塊的內置密碼，以后再連接時則不需要輸入密碼，只有密碼匹配成功才能后成功建立藍牙連接。藍牙模塊為Android設備和ATMEAG8的通信信道，實現Android設備和下位機的雙向數據連接。用戶通過Android設備向下位機發送命令，下位機接收到命令后，控制相應的執行模塊，實現設定的控制功能。K1和K2為低電平，電機兩端電壓為0V，電機停止；K1為高電平，K2為低電平電機兩端為5V，電機正向轉動；K1為低電平，K2為高電平電機兩端為-5V，電機反向轉動；K1和K2不能同時為高電平，電機驅動電路如圖2所示

圖2電機驅動電路原理圖

2.2藍牙模塊

藍牙模塊型號為IDS-BM4A，模塊有主/從兩種工作模式，通過PIO2電平來選擇模塊的工作，PIO2為高電平，模塊工作在從模式。模塊可以有兩種應用方式，方式1：從模塊上電即開始工作，用戶可以通過Android設備查找模塊，模塊設備名稱為“SPP”，查到設備后選擇連接，電腦端將提示輸入密碼，此時輸入“0000”，電腦將與模塊建立透明連接。方式2：需要兩個藍牙模塊，一個設置為主模式，一個設置為從模式，分別與兩個MCU連接，上電后主從模塊會自動配對連接，連接成功后主從模塊將建立透明數據傳輸，兩個設備之間可以直接互發數據。

工作狀態指示：模塊PIO0用來連接LED，指示當前工作方式。

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。

連接狀態指示：模塊PIO1為連接狀態指示，連接成功PIO1為高電平，連接斷開PIO1為低電平。

波特率設定表：