基于蓝牙传输的可充放电摇摇棒
2015-05-25姜楠韩婉婉张超
姜楠 韩婉婉 张超
摘要:随着社会快节奏的发展,人们一直在追求一种快捷方便的娱乐方式。文章结合蓝牙通信模块,利用无线传输方式设计一款便捷、可充放电、供大众娱乐的摇摇棒,避免了以往摇摇棒需要通过电脑下载显示内容以及更换电池的弊端,且环保节能,符合当今社会发展的绿色高效的目标。
关键词:蓝牙通信模块;无线传输方式;可充放电;摇摇棒;节能环保 文献标识码:A
中图分类号:TN925 文章编号:1009-2374(2015)19-0030-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.014
传统的摇摇棒大多都采用从电脑向单片机下载的有线方式更改单片机里的内容。如今智能手机的普及,人们都习惯通过手机上的蓝牙发送或者接受文件,方便又快捷,而且不受设备限制。将蓝牙模块与蓝牙手机绑定,将其运用在嵌入式安全系统中,可以大大提高系统的安全性和稳定性。摇摇棒的携带与信息传递极为方便和简易,作为新兴信息传递手段,具有广阔的市场空间和较高的应用价值。
本文将摇摇棒与蓝牙模块结合,通过手机里的蓝牙助手软件向摇摇棒上的蓝牙模块发送数据,数据传送给ATmega8单片机进行处理,并将处理后的数据经由LED条带显示出来。此外,还可利用可充放电的锂电池,通过给手机充电的方式给这款摇摇棒充电,这种方式既能够扩大摇摇棒使用的场合范围,也能将摇摇棒从最初的需要电源线供电并且只能显示已存入数据的模式中解脱出来,变成一种可以随时更改显示内容、受大众喜爱的时尚娱乐用具。
1 系统设计方案
图1 总系统框图
系统整体上通过手机上的蓝牙助手软件向摇摇棒上的蓝牙模块发送数据,数据通过串口传送给ATmega8单片机进行内部的数据匹配。若传送的数据与ATmega8单片机内已建立好的字库内的数据相同,则将这些数据发送给LED显示条带;若不相同,则不显示。人手通过摇摆控制滚珠开关的开断,并且利用人眼的视觉暂留效果,使人眼能够清晰地看到数据在LED条带上显示出来。该摇摇棒的供电系统采用锂电池供电,可以对其进行充放电,避免了电池更换所造成的资源浪费和环境污染。总系统框图如图1所示。
2 硬件设计
2.1 主控模块
系统选用ATmega8单片机作为整个系统的控制核心。ATmega8单片机是低功耗8位CMOS微控制器,其能够很好地实现摇摇棒的控制,并且性价比较高。ATmega8芯片控制蓝牙模块、LED显示模块、开关模块和电源
模块。
2.2 LED显示模块
显示模块采用32只发光二极管作为显示条带,将16只发光二极管作为一行的显示屏,可以实现两行数据的显示,相比8只发光二极管作为一行显示,16只发光二极管显示出的字母和汉字更为饱满,给人以更加完美的视觉感受。发光二极管利用矩阵键盘的连接原理,通过行和列的对应连接,仅需要占用单片机上12个I/O口。这在一定程度上节省了I/O口的使用,使端口配置变得方便快捷,也在一定程度上节省了资源。在人手摆动的过程中,由于人眼的视觉暂留原理,使发送的数据完整全面的保留在脑海中。LED显示条带原理图如图2所示:
图2 LED显示条带原理图
2.3 蓝牙模块
本文将蓝牙模块与摇摇棒结合,可以实现Android手机与ATmega8单片机的无线通信,使文字和图形的显示变得简单快捷。为了建立Android手机与蓝牙模块的串口通信,将蓝牙模块与单片机进行有线连接,蓝牙模块上的指示灯快速的亮灭变化则表明已供电成功,然后打开Android手机的蓝牙串口调试助手,搜索设备,连接蓝牙模块,通信建立成功后,蓝牙模块的指示灯亮灭闪烁间隔的时间会增大,此时便表示通信连接成功。此后通过Android手机上安装的蓝牙串口助手软件向摇摇棒上的蓝牙模块发送文字或图形的数据,数据通过串口传送给单片机进行处理。单片机将数据在字库中进行匹配。若匹配成功,则通过人手的挥动控制滚珠开关的开断,将发送的数据利用延时的效果显示到LED条带上,人眼由于视觉暂留效果便可完整地看到整体数据的
显示。
2.4 电源模块
本设计的电源模块采用可充放电的锂电池,利用拨动开关选择充电模式和供电模式。拨动开关的左右两个引脚分别连接系统电源的VCC和充电接口的VCC,中间连接锂电池的VCC。当开关拨到左边时,实现电池对系统的供电,当开关拨到右边时,实现对锂电池的充电。选用轻便、体积小的锂电池安装在摇摇棒的手柄底部,在使用时无须随时通过数据线进行供电,具有快捷、便利的特点。
3 软件设计
3.1 字库设计
利用取模软件PCtoLCD2002,将数字、英文字母和汉字建成字库,以16进制的数据(控制高低电平)储存起来,可以直接调用。发送的文字或图形需要在字库中进行匹配,匹配成功后,通过人手的挥动,单片机直接调用字库里相匹配的数据,实现文字和图案的显示。
3.2 滚珠开关设计
为了避免文字和画面重影的现象,本设计利用滚珠开关的单向传输性,保证摇摇棒显示的内容始终保持在中间。相比水银开关,滚珠开关虽然稳定性较差,但其不容易破碎而且灵敏度适中,适用的场合更为广泛些。在滚珠开关里,若滚珠的位置在左侧,则开关断开,数据将不能传送给LED;若滚珠置于右侧,则触发单片机的外部中断并进入外部中断服务函数,实现调用字库里储存的文字或图形的功能。
3.3 蓝牙模块串口通信设计
利用集成的蓝牙模块让Android手机通过蓝牙串口调试助手向其发送数据,从而控制摇摇棒上LED条带的数据显示。为了搭建起与蓝牙模块的通信,首先对ATmega8单片机的串口进行初始化,设置好波特率、数据位、校验位和停止位后使能串口接收中断则初始化完成;然后在串口接收中断的中断服务函数里等待接收Android手机蓝牙串口调试助手发送的数据;在主函数里调用接收到数据从而在LED条带上进行显示。
4 测试结果与分析
图3 实物图 图4 摇摇棒显示结果
作品实物图如图3所示。测试证明蓝牙通信方式能够使文字或图案清晰地显示在LED条带上,并且显示清晰度也比较高。在实验中用了“I U”作为显示内容。实验结果如图4所示。
摇摇棒摆动幅度和拍照的延时会对图片的显示有一定的影响。从图4中可以看出摇摇棒显示的清晰程度和稳定程度,没有出现拖影等现象。
5 结语
本设计利用无线通信方式使摇摇棒的使用变得更加便捷和趣味,利用人眼视觉暂留原理和系统的延时,将文字或图形从一个LED条带上清晰地显示出来。摇摇棒在娱乐世界里正处于一个重要的位置,通过视觉效果来传达信息已经成为了现代信息传递中的一种重要方式。除此之外,娱乐的消费也要建立在节能减排以及保护环境的基础上。这款摇摇棒具有可充放电重复使用的功能,可以节省能源并方便用户的使用。用户可以通过蓝牙手机向摇摇棒随时修改要发送的数据,易于携带并且方便快捷。
参考文献
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作者简介:姜楠(1993-),女,新疆人,西南科技大学信息工程学院学生,研究方向:生物医学工程。
(责任编辑:周 琼)