基于蓝牙无线通信技术的多媒体控制器设计*

周志英，刘 辉，谢明华

(1.长沙大学信息与计算科学系，湖南 长沙410003;2.长沙大学电子与通信工程系，湖南 长沙410003)

在多媒体教学中，教师为了方便、快捷地通过和计算机交互，来控制幻灯片的播放、翻页，暴风影音暂停、播放、全屏与缩放、快进、声音大小控制等操作，往往只能在距离讲台和计算机的一个小范围内移动，活动受到限制，教学效果不是很理想.本文设计一种基于蓝牙无线通信技术的多媒体控制器，遥控完成计算机的上述操作，提高教学和演讲的效果.

1 控制系统总体方案设计

该系统总体方案如图1所示.系统由主控制器，键盘输入模块、激光发射模块、蓝牙LED指示灯、蓝牙收发模块和通用蓝牙USB适配器组成.主控制器获取键盘信号，根据触发按键功能的不同生成相应的编码，并做一定通信协议算法处理，再通过蓝牙收发模块向USB蓝牙适配器发送数据.计算机对接收的数据进行解码后，向windows系统发送相应的操作，完成对计算机的相关操作.

图1 总体结构框图

2 主要硬件电路设计

2.1 控制电路设计

主控制器采用ATmega8单片机，它是一款采用低功耗CMOS工艺生产的基于AVR RISC结构的8位单片机.AT-mega8可以达到接近1MIPS/MHz的性能，运行速度比普通CISC单片机高出10倍［1］，符合本设计的要求.

单片机外围电路如图2所示，单片机的 XTAL1和XTAL2接晶振电路，RESET接复位电路，RXD和TXD分别接蓝牙收发模块的 RXD和 TXD引脚;PC0－PC5，PB0－PB2，PD2、PD3和PD4接键盘输入电路，PD4是激光灯控制电路的输出引脚，用于控制激光灯的开和关.

图2 单片机控制电路

2.2 蓝牙收发电路

本设计中采用HC－06版本蓝牙串口模块，此模块采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准，兼容性极强.模块工作电压3.3V、波特率为采用9600bps，可以与蓝牙笔记本电脑、电脑加蓝牙适配器、PDA等设备进行无缝连接［2］.模块分主机和从机，主机能和从机配对通信，从机与从机之间或主机与主机之间不能通信，从机能和电脑、手机等的蓝牙配对通信，本设计采用主机模块.

蓝牙收发模块与主控制器的连接电路如图3所示.蓝牙收发模块串口的发送端RXD和接收端TXD引脚分别连接在主控制器串行口的PD1(TXD)和PD0(RXD)引脚上，主控制器通过蓝牙收发模块实现数据的无线发送［3］.

图3 蓝牙模块连接电路

2.3 激光灯控制与电源指示电路

激光灯控制电路如图4所示，当单片机端口PD4输出低电平时，激光灯打开，激光二极管射出一束激光，该光束投射到屏幕上，可以形成一个光点，用于指示演讲者正在讲述的内容.如图5所示，为电源、蓝牙指示灯控制电路，当系统启动，电源指示灯常亮，蓝牙指示灯闪烁等待配对，配对成功后停止闪烁并熄灭.

图4 激光灯控制电路

图5 电源指示电路

2.4 键盘接口电路

键盘接口电路如图6所示，单片机的端口PC0－PC5，PB0 －PB2，PD2、PD3和 PD4 接键盘输入电路，其中 PD2、PD3为常用轻触开关按键，其余采用电容触摸按键.

图6 键盘接口电路

2.5 PC端接收电路

PC端硬件连接比较简单，将蓝牙USB适配器直接通过USB连接到PC上即可，插上适配器后，系统会自动装载蓝牙适配器驱动程序.

3 系统软件设计

包括手持终端控制器程序和PC端接收程序两部分.

3.1 手持终端控制器程序设计

图7 手持终端控制器程序流程图

ATMEL AVR Studio集成开发环境(IDE)与Win AVR联合可进行C语言编程，实现对蓝牙USB多媒体控制器部分的程序编写.程序主要完成I/O端口、定时器和串口的初始化，蓝牙模块驱动、按键事件识别、按键事件分组处理、设备配对处理以及向PC机发送按键对应的数据编码等功能，程序流程图如图7所示.设备配对处理程序是通过串口中断接收并应答PC机实现的联系信号实现的.系统初始化时将串口波特率设置为9600kbps，允许中断，双工工作方式，使串口能接收和发送数据.PC机发送0xfa、0X22至手持终端，表示正在请求认证设备类型，以便打开相应串口，收到回复0x99，配对设备成功.设计程序略.

3.2 PC端软件设计

3.2.1 蓝牙驱动程序

蓝牙驱动程序采用目前行业内最流行的蓝牙PC软件、支持Windows 2000，Windows XP，Windows7，Windows Vista，WinCE，Linux等种平台的BlueSoleil，它能实现台式机或笔记本等各种计算机平台间的无线连接，并且还能无线访问种类繁多的支持蓝牙功能的设备，例如手机，耳机，打印机等等.同时，利用BlueSoleil的卓越无线功能，还可以无线接入Internet、搭建蓝牙无线网络，并能够随时和其它计算机或掌上电脑(PDA)交换信息、共享资源.其界面如图8所示.

图8 BlueSoleil主界面

3.2.2 PC 端接收程序

PC端对接收数据处理利用vb6.0设计程序实现，主要通过调用系统API完成相应操作［4］，PC端接收程序流程图如图9所示.开启后自动完成设备配对，可进行弹出速度显示，以及模式选项，操作极为方便，界面如图10所示.

图9 PC端接收程序流程图

图10 上位机操作过程界面

长按模式选择键(PB2)3秒，启动菜单窗口于屏幕正中央，单击PB2选择对应模式.

(1)自由模式

1)八个方向键(PC0－PC5，PB0，PB1)控制鼠标移动.

2)PD2，PD3实现鼠标左击，右击功能.

3)加减键(PD6，PD7)控制鼠标移动速度.

(2)PPT模式

1)鼠标左右单击按键功能.

2)鼠标光标控制功能.

3)鼠标光标移动速度控制功能.

4)PPT全屏切换功能.

(3)娱乐模式

1)声音加减(方向上下).

2)快进(方向左右)Ctrl+⇓ 和 Ctrl+(.

3)全屏切换.

4)暂停功能.

4 系统操作与使用

如图11，按键按功能不同分为四组，各组键功能如下:

第一组:PC0－PC5，PB0、PB1:用来控制电脑光标移动的八个方向，上下方向按键同时兼有控制PPT上下翻页和暴风影音播放视频时的声音控制以及pdf文档查看时上下移动页面功能;PB2:功能为PPT全屏控制.

第二组:PD6、PD7:控制光标移动速度的加减.

第三组:PD2、PD3:实现鼠标的左右键单击功能.

第四组:PD5:控制激光灯开关.

同一组按键中当检测到有多个按键按下，仅选取一个优先级最高的发送给计算机，不同组的按键可同时按下.

图11 系统实物效果图

5 结论

本文针对目前市场上多媒体控制器存在的弊端进行改进和创新，研发了一种基于蓝牙通信技术以及电容触摸技术的多媒体器.系统采用电容触摸方式进行控制，使得操作更加人性化;同时电容触摸检测利用Atmega8 I/O口本身特性设计，还可以降低生产成本.

通过实践验证，系统运行稳定可靠，简单实用.

［1］张军.AVR单片机应用系统开发典型实例［M］.北京:中国电力出版社，2005.

［2］朱刚，谈振辉，周贤伟.蓝牙技术原理与协议［M］.北京:北方交通大学出版社，2002.

［3］张晓冬，曹雷.基于蓝牙技术的单片机与 PC机无线数据通信［J］.信息技术，2009，(1):115 －117.

［4］许永和.8051单片机USB接口Visual Basic程序设计［M］.北京:北京航天航空大学出版社，2007.