蓝牙技术是当前应用最广泛的无线通信技术之一，工作在全球通用的 2.4GHZ 的ISM 频段。蓝牙的工作距离约为 100 米，具有一定的穿透性，没有方向限制。具有低成本、抗干扰能力强、传输质量高、低功耗等特点。蓝牙技术组网比较简单，无需额外设置，只要两个蓝牙设备进入连接范围内，蓝牙就会自动搜索，实现配对连接，进行点对点信息传输。目前个人电脑、手机等终端设备都具有蓝牙通信功能，可以利用手机蓝牙对其他的蓝牙设备发送控制信号进行无线控制。
1蓝牙灯的总体设计
普通的照明灯泡没有蓝牙模块，没有办法接收蓝牙信号，所以本设计就是通过对普通灯泡的改造，让灯泡能接收蓝牙信号并被控制。蓝牙灯设计基本思路:手机与控制板通过蓝牙模块建立点对点的连接，然后手发送指令，控制板上的蓝牙模块接收到指令，最后操控连接在控制板上的灯泡。
蓝牙灯的总体结构分为手机终端 APP、蓝牙通信、MCU 控制3个部分。手机终端 APP部分实现用户对灯泡的远程操作指令的发送;蓝牙通信部分实现接收操作指令并传送到 MCU控制器:MCU 控制部分实现对接收到的操作指令进行处理。
2蓝牙灯的便件设计
2.1MCU 控制
MCU控制部门选用 Arduino 作为主控板。Arduino 是一款便捷灵活、方便上手的开放源代码的软硬件平台。硬件具有丰富的接口，有 3.3V和V 电源供电、数字口、模拟口，同时支持串口通信。软件编程语言没有复杂的单片机底层代码，直接调用简单实用的函数就能实现功能。以下设计以Arduino Uno 主控板为例。
2.2蓝牙通信
蓝牙模块分为主模块和从模块，主模块既能接收信号，也能发送信号，而从模块只能接收信号，而不能发送信号。本设计中灯泡只需要接收控制信号，选用 HC-06 蓝牙从模块来接收控制信号。HC-06 模块有四个引脚: VCC (3.3V)、GND(接地)、TXD(发送端)、RXD(接收端)。蓝牙模块与 Arduino 通过串口通信。Arduino 的数字端口01是开发板串口的RX(接收端)和 TX(发送端)，分别与 HC-06 的 TXD、RXD 相连。
2.3 灯泡
灯泡属于大电流和高电压设备，无法直接用 Arduino 的数字端口进行驱动，所以选用继电器控制电灯的开和关。继电器是利用弱电信号控制继电器的吸起和落下，实现电路的闭合和断开。从而实现 Arduino 用弱信号控制大电流、高电压通断，间接控制灯泡回路中的电流通和断、灯泡的亮和灭的目的。
我国照明采用三相四线制供电系统，要求中线(零线)上不允许安装开关和保险(熔断器)，继电器实际就是一个开关，所以将灯泡的电源正极的连线从中间断开，分别连接继电器的公共端和常开端。
Arduino 判断接收到的信号如果是"开灯"，相应的将数字端口(本文选用数字端口 8)赋高电平(I)，高电平送到继电器 S端，继电器常开开关闭合，灯泡点亮:判断接收到的信号如果是"关灯"，相应的将数字口 8赋值底电平(0)，底电平送到继电器 S端，继电器常开开关复位，灯泡熄灭。蓝牙灯具体硬件连接和程序:
2.4 蓝牙灯硬件测试结果
使用手机蓝牙串口调试助手，监控串口数据。根据 Arduino 蓝牙灯程序中的编写，在手机蓝牙中口调试助手窗口中输入 1时，收到"dengliang"字符串，继电器吸合，灯泡亮;输入 0时，收到"dengmie"字符串，继电器复位，灯泡灭。检测结果说明蓝牙灯硬件能实现接收信处理信号的功能。
3蓝牙灯手机 APP的设计
手机终端 APP 部分实现用户对灯泡的蓝牙远程操作。本设计采用某公司专门开发了-款图形化手机编程软件 App Inventor。这款软件不需要具备一定专业知识也可以使用，软件已经事先将按钮、文字输入输出等软件代码编写成不同的模块，用户只需根据自己的需求拼装就可以。
手机终端 APP 部分需要具有搜索蓝牙设备、连接蓝牙设备、断开蓝牙设备、灯泡的亮灭功能。
编写的 Android 程序，将生成 APK 文件，通过扫描二维码下载或者手机数据线下载到手机上。安装后，会在手机桌面形成蓝牙灯 APP 图标。打开图标进入到 APP 界面。
4蓝牙灯的调试
蓝牙灯 APP对灯泡硬件的完全控制，还需要两部分合起来进一步的调试。需要注意 APP中"开"和"关"按钮操作所代表的数值是"1"和"0"，而蓝牙灯控制部分 Arduino 程序中，也要对""1"和"0"做出判断。
首先，打开手机的蓝牙功能，让手机与 HC-06 配对，输入配对秘密"1234"，配对成功。其次，打开手机安装好的 ApP，点击"搜索蓝牙"按钮，连接蓝牙，提示 APP 已连接上 HC-06 蓝牙模块。最后，点击灯泡灭图片，灯泡亮:点击灯泡亮图片，灯泡灭。通过调试最终实现了手机App对蓝牙灯远程控制。
出处 电脑知识与技术
原标题 基于Arduino的蓝牙灯的设计与实现
作者 刘佳玲
参考资料