1、基于低功耗蓝牙技术LED灯控制器的设计与实现1课题研究的目的和意义 1.1 目的 随着社会的发展，智能手机的蓝牙技术也越来越多的运用到人类生活的各种层面。一部智能手机可同时与多组灯泡进行配对,同时多部智能手机也能控制一组灯泡， 透过手机操作，使用者可以进行灯泡开关/明暗度/定时开关等。通过下面这个方案您不仅能感受最新技术所带来的快乐, 也为绿能环保,节能减碳作出了贡献。因为您不需要任何配件, 就能最大限度的减少了电子废弃物以及能源的消耗。还能极大的方便我们。 1.2 意义 在大多数人眼里，开灯与关灯需要用手去触控墙壁上的开关，对于无线灯光控制理念不是很了解，一时间也无法改变自身早已习惯的控制方
2、法，不过生活中需要多去尝试新的创意和事物，只要你用有一台智能手持设备，便能直接控制LED灯的开关，为生活中很多事情的进行提供方便，比如你无需在半夜抹黑去找寻找开关，无需离开温暖 的被窝去关闭灯光，而且有定时开关的功能，设定一个灯光开启和关闭的时间，你就可舒心地伴着舒适的灯光入睡，随着清晨的一丝微亮为苏醒，非常贴心的享受。所以，试想一下，假如我们可以通过手机蓝牙，随心所欲的控制LED灯的开关，这对于我们生活是否很有意义呢？ 电灯开关一般是能控制电源通断的一种元器件。手机蓝牙是一种短距离无线通讯技术。本设计是利用手机蓝牙来实现无线电灯开关工作。2课题研究的内容 本文的设计就是从物联网开始的，在大多
3、数人眼里，开灯与关灯需要用手去触控墙壁上的开关，对于无线灯光控制理念不是很了解，一时间也无法改变自身早已习惯的控制方法，不过生活中需要多去尝试新的创意和事物，只要你用有一台智能手持设备，便能直接控制LED灯的开关，为生活中很多事情的进行提供方便。 该作品是基于低功耗蓝牙的基础上去实现LED灯的开关控制的，在我们日常生活中都是人为手动的去操作灯控开关，而这次研究我们只需要在智能手机操作，然后实现这种LED灯的控制，怎样实现灯控开关的代替是我们这次课题研究的主要内容，而设计的硬件部分大致可以分为五大模块，分别是：智能手机蓝牙模块、单片机模块、蓝牙芯片模块、控制器（MOS管）模块、LED灯模块。 我
4、们研究所用的灯控开关元器件是MOS管，蓝牙4.0版本，在这里我们就必须弄清楚MOS管的工作原理及其特性，MOS管的导通与截止条件，MOS管是怎样接入电路系统中去实现它的开关功能的， 换而言之，我们是怎样用MOS管去控制LED灯的，本次研究的主要是怎样实现蓝牙芯片与智能手机上的蓝牙建立起互相通信的联系。MOS管怎样接入电路去控制LED灯。3设计方法 选择一款合适的低功耗蓝牙开发平台，如TI CC2540芯片，在熟悉开发环境的基础上，进行软硬件的开发，实现利用手机与蓝牙芯片的通信，利用手机控制蓝牙芯片，蓝牙模块接收到的信息再传递给单片机模块，单片机模块经过信息处理后，直接对MOS管进行引脚触点的控
5、制，进而实现它对LED灯的开关，完成室内照明遥控的功能。由下面图3-1可知我们是通过三个部分来完成这套无线控制开关。第一个是信号传输的蓝牙模块部分，第二个是进行下达指令的单片机部分、第三个是完成执行任务的控制器的部分。 控制器组成框图3-1蓝牙模块传输单片机模块控制MOS管控制LED灯 通过手机蓝牙模块，发送信号，传输到单片机上，通过单片机的接收处理，进行下达指令直接控制MOS管，关闭断开MOS管可以实现LED灯的亮灭。由此可见，我们可以窥见我们系统组成的大致模型，可以了解我们方案设计的大致思路，以及估计它们的可行性。 3.1 配置蓝牙串口模块： 这里把蓝牙串口模块配置成从机模式，具体设置过程
6、如下： （1）让蓝牙串口模块进入命令设置状态，具体操作是按着模块上唯一的按键不放，用USB接口给模块上电，这时正确的情景是模块上的LED灯是长亮几秒后熄灭再循环的。如果出现灯快速闪烁的情况，证明模块并未进入命令设置状态，断电重复上述操作即可。 （2）将模块通过串口线与电脑连接；成功连接的标志是：打开电脑的设备管理器可以看到“端口”下有USB-SERIAL 端口。 此时我们在手机上安装串口助手软件（ANDROI系统P的串口助手），将HC-PDA-ANDROID.apk文件放在手机上安装即可；安装后即有BTClient程序图标。点击运行即可。这里的蓝牙串口助手软件有很多，而且种类多，作用也不一样，
7、而我们只需找到适合我们的即可。 3.2 手机与蓝牙模块连接： （1）因为之前设置了蓝牙串口模块的蓝牙为从机，所以这里手机上的蓝牙作为主机发起连接。直接点击手机上BTClient软件上的“连接”，“查找设备”，选择我们的蓝牙串口模块“Bluebooth”，提示“连接成功”； （2）打开串口调试软件，选择串口号2 和波特率9600，数据位8位，停止位1位，校验位和数据流控制都是none； （3）在串口调试软件发送数据到手机上，或者手机发送数据到到电脑上，支持字母和数字，不支持中文。这些基本工作做完后，然后就是 尝试智能手机模块与蓝牙芯片进行的接通。 最后我们需要选择一款软件，这是专门测试蓝牙通信串
8、口的软件，把它下载装到电脑和手机里。用手机或者电脑和蓝牙模块连接进行传输时，在蓝牙的从机模块引脚txd或者引脚rxd上即产生一个高电平。这是为了连接控制下一个设备单片机的数据输入接口，单片机接收到高电平信息后，经过内部处理而输出，这就是前半部的设计。 3.2 MOS管的灯控 单片机：即单片微型计算机，是典型的嵌入式微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，需要往单片机写入串口通讯程序，在程序里设置输出口，输出口连接你想控制的硬件，我们输出口控制的是MOS管。MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状
9、态，由于MOS管是电压控制元件，所以 主要由栅源电压uGS决定其工作状态。 参考MOS管的工作原理及特性我们可以知道MOS管有：栅极、源极、漏极，以N沟道MOS管作为研究对象，当栅极端电压小于源极端电压时，并且两者之间的差值要大于MOS管的开启电压（MOS管由阻断到开始导通的最低门极电压），此时N沟道MOS管截止，即iD0。 如图3-3 图3-2 MOS管原理图 图3-3 MOS管截止 图3-4 MOS管导通 导通时的特点：MOS管导通之后，如同一个具有一定导通电阻RON闭合了的开关在其它不变时，当栅极电压大于源极电压时截止，并且两者之间的差值要大于MOS管的开启电压, 这个时候我们所用的MO
10、S管是导通的。如上图3-4 图3-5 MOS管接入电路图 由图4-5可以知道MOS管的源极接地，使用可调电阻Rp来调节MOS管栅极G的电压，从而来改变电路中电流通过的大小，调节灯的亮度。供电电源设想的是12V，诚然我们所知的LED灯一端接电源的零线，一端接MOS管，由上面的MOS管的工作原理特性可知，在滑动变阻器Rp与MOS管的栅极S之间需要接入的就是单片机的I/O端输出口，它通过电平的输出来控制着MOS管的导通与断开，当它导通时，此时滑动变阻器即可发挥作用来改变通过电流的大小，从而实现在导通情况下灯的明暗。4. 结 论 本文首先通过智能手机与蓝牙模块之间的协议建立起了联系，智能手机这边的蓝牙
11、有SPP串行服务，主要是配置蓝牙串口模块，配置成功后方可在手机上安装串口助手软件，最后手机与蓝牙模块的连接成功预示着我们已经顺利的完成了蓝牙模块与手机的通信了。其次是利用单片机上输出端串行I/O端口，来控制驱动装置，而这里面最主要的是设计出单片机输出端的控制方案，其中MOS管就是作为开关软件，同样是工作在截止或导通两种工作状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源电压uGS决定其工作状态。 MOS管的开关不是那么简单，在实际中，开启很容易，一般2-4V电压就行（不过要想导通得很好，深度饱和，最好加大电压到10V或12V左右，这时候，MOS管的通态电阻比较小），关断很麻烦，远比开启要麻烦，
12、有效关断的话，最好用负电压。首先要求MOS管的开启电压在I/O口的输出范围内，这时I/O口可以直接驱动，但为了防止上电暂态的失控，一般要加一个静态偏置即上拉或下拉电阻，这个由MOS管的类型（P沟道还是N沟道）决定。 在这里，单片机模块和MOS管模块是必须需要我们能够了解的，熟悉单片机和MOS管的工作原理以及它们的特性，这是我们做这次毕业设计的关键，因为整个方案的重中之重就是单片机模块怎样接收到蓝牙模块的信息，经过自身处理信息，从而传递电压给MOS管，来实现MOS管的导通与断开。PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文下载： 试卷下载： 教案下载： 谢谢观赏
