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1、觀还北农林哥牧大学通信系统课程设计报告智能LED灯开关控制系统现的设计与实现院 （系）：机电专业年级（班）：电信121学生：鯉学号： 2012012633指导教师：郭交侯俊才秦立峰完成时间：2012-6-28基于Android和蓝牙通信远程遥控LED灯系统的设计与实现摘要随着无线通信和移动终端技术的发展，新兴物联网技术被广泛应用，因此具有很高的研 究价值。设备间通信复杂度不断提高，然而随着软硬件系统协同一体化步伐的加快，智能系 统升级为控制信息交换的移动平台，加强了设备间的通信。基于物联网应用背景，本文设计 了一套基于Android和蓝牙通信远程遥控LED灯系统。其中硕件平台主要有带蓝牙功能的
2、 Android手机，蓝牙模块，LED灯组，51单片机；软件平台主要有Android控制软件，单片 机执行软件。为保证数据通信的可靠性和安全型，本文设计了一套基于单字数据通讯的编码 和解码方法。实验结杲表明，在这种编码方式下，通讯数据的可靠性有了人幅度提升，对差 错数据的识别准确率有了人幅度的提高。关键字：远程遥控，蓝牙，LED灯，通讯编码0引言随着通信网络的发达，各种通信电缆五花八门，不但办公室中电缆无处不在，家用设备 的发展，也使居室成了电缆的世界。从计算机、打印机到耳机、直至电视机和影视设备的连 线，真可谓丰富多彩。人们在觉得它们必不可少的同时，又伤透了脑筋，如电缆使用不便, 连线频出故
3、障，各种电缆之间无法通用。因此，电缆成为现代通信中的美中不足。为了取 消连线，以较低成本实现各设备间的无线通信，便诞生了蓝牙技术，它是一种低功率短距 离的无线连接技术标准的代称。“蓝牙”其实“无牙”，但“蓝牙”名称的由来，还真与蓝色的牙齿”有关。1994年， 爱立信的一批工程师受命研究手机与便携式电脑等通信产品之间的无线连接技术。1997年, 这项无线连接新技术被称为“蓝牙”。据说，当初在命名这项新技术时，有人想到了公元10 世纪的一位国王，丹麦国王哈拉德二世，他爱吃蓝莓而长着一II蓝牙，这位国王为北欧的联 合立下了汗马功劳,而这项无线连接技术将实现各种通信设备、电器设备之间的“无线沟通”,
4、是技术层面上的“大统一、人联合”，于是，人们就把这项技术命名为“蓝牙”技术。蓝牙技术能让各种电器之间密密麻麻的连线在你面前消失。蓝牙设备好似一个万能遥控 器，它发出的信号可以在一定范围内穿岩走壁，将传统电子设备的一对一的连接变为一点对 多点的连接。随着智能设备的发展，蓝牙技术越来愈多的被运用到无线遥控领域，随着蓝牙技术的升 级，其在无线遥控领域的距离远，效率高，实用性强、安全性好的优势逐渐被体现出来。基 于智能手机和蓝牙的物联网技术被广泛的运用起来，人们也更加依赖和习惯使用智能手机作 为控制终端。2设计背景2.1基于蓝牙的智能控制设备的优势随着应用程序的智能设备越来越多样化和成熟，蓝牙通信技术
5、也分布在智能家居，移动卫 生保健等领域。蓝牙通信技术包括传感器技术、识别技术、移动通信技术，这些技术和物联网 密切相关。Android操作系统是基于Linux的自由和开源的，具有开放性，易用性，免费性等特 点。软件开发基于Android操作系统已成为一个热门的智能手机平台。例如本次瑞森RSG40, 就是通过蓝牙通信技术将数据发送到燃气表设备上进行参数数据的写入和读出，这是一个 Android应用程序实例和蓝牙通信技术。在Android软件发展的今天，将蓝牙的这一功能技术应用到生活中已经成为必然的趋势, 而且它也将手机与实物之间数据传输带来前所未有的改变，他可以带来意想不到的效益，同 时也会为企
6、业的飞速发展提供无限潜力。它给企业的管理带来了明显的经济效益和社会效 益。主要体现在:极犬地提高了工作人员的工作效率，减少了以前的杂乱等弊端，也可以节 省一部分管理开支，为增高企业的收入打卞坚实的基础。蓝牙技术相比其他无线技术，具有 很实用的价值和研究意义。2.2蓝才技术的发展现状及前景随着社会主义市场经济的快速发展，科学技术水平已经逐步发展，网络服务需求也就随 之快速增长。由于蓝牙技术在世界上的开放标准，它的发展和应用已引起人们的广泛关注, 这样就促进了蓝牙技术的飞速发展，使其具有长远的发展前景。蓝牙产品在最近几年，越来 越多的出现在人们的生活中，这些产品不仅具有良好的实用性能，能满足人们对
7、新技术的需 求，促进中国信息化发展的步伐。本论文主要应用在家庭中，可实现手机蓝牙和家用煤气表 数据传输和参数设置。目前，蓝牙技术标准的不断提高，在2.0版本的新功能中添加语音应用，促进蓝牙技术 的发展。目前，蓝牙技术已经成为一种熟悉的科学技术，蓝牙产品的种类和数量増加的方式 逐渐提升，并推向市场。蓝牙产品广泛应用于蓝牙芯片，无线耳机等产品。蓝牙技术的发展 前景有以下几个方面：（1）提高消费者的认可。虽然蓝牙技术是一种近距离无线通信技术，但 蓝牙技术与有其它无线技术相比，代码具有全球统一性，开放性、标准性，成本低，技术先 进的特点，这就决定了蓝牙技术越来越广泛的应用。蓝牙技术的发展，不仅要开发新
8、的蓝牙 标准，同时也要提高消费者的认可。2.3展开蓝牙技术的应用领域。蓝牙技术领域的应用跨越发展。蓝牙技术的第一阶段 是支持手机，PDA和笔记本电脑，在各行各业的下一个发展方向拓展，包括汽车，信息的增 加，航空，消费电子，军工等。3. 要获得更多的支持的操作系统。蓝牙技术的发展，以争取更多的操作系统支持。2001 年，微软Windows系统惠斯勒支持蓝牙技术。基于PC平台，使得蓝牙标准，将解决不同设 备之间的兼容性的问题。4. 开发成本低，体积小的芯片，价格下跌。蓝牙技术中的芯片成本的应用是低，并且 在发展，在单芯片的方向已开发除了在电池中的嵌入的单芯片，蓝牙芯片将越来越小，价格 更越来越低。
9、5. 加强合作的发展趋势。蓝牙技术的发明者是瑞典电信巨头爱立信。鉴于蓝牙技术的应 用前景，爱立信，英特尔，IBM,东芝和诺基亚的目标，1998年，经协商，成立了蓝牙特别 兴趣小组，蓝牙技术措施的产业转移，实现了蓝牙技术的全球统一标准。1999年，微软, 摩托罗拉，朗讯和3 COM加入该群，成为新的创始成员。添加这些企业增加了蓝牙技术的 研究和开发实力。到2000年，蓝牙特别兴趣小组的成员有1883年，来自各行各业，包括汽 车，媒体等的合作它的发展趋势是因为蓝牙技术涵盖了公司，使蓝牙技术是一种开放性的全 球技术。2系统控制本系统的控制结构如卜，手机有专门的app软件，手机通过软件和蓝牙模块相连，
10、蓝牙模块通过串丨I和单片机相连，Led灯通过并行I I和单片机相连。组成了一个四级结构，中间有蓝牙模块作为通讯桥梁，有单片机作为led灯的直接控制器。Android应用程序的流程如下:Android程序启动打开蓝牙连接蓝牙模块进入界面r点击扌安钮Bf Sill编石马发送点击手机启动界面的图标，程序启动。在程序启动的过程中，程序会检查蓝牙是否打开，如 果蓝牙未打开，则打开蓝牙，开始寻找程序默认的蓝牙模块的连接字符串连接蓝牙。；如果 蓝牙打开，则直接开始寻找程序默认的蓝牙模块的连接字符串连接蓝牙。如果没有寻找到相 应的蓝牙模块，则给出通知，程序关闭。如果连接成功，则告知用户，等待用户操作。 单片机
11、程序执行结构如卞：程序启动但单片机供电时，程序启动，执行串丨|初始化程序，包括初始化中断开关，串丨I中断开关, 设置串II的工作方式，初始化定时器设置波特率，设置标志寄存器。当这些工作完成后，单 片机会进入循坏等待程序等待串丨I数据的到来，但检测到串丨I数据的到来之后，按字节读取 数据，根据编码的特征，按其特征分辨数据所属关系。并按标志进行解码，解码后得到的数 据交给单片机的定时器。这是设置定时器的工作方式，标志位，延迟时间等，并且断开串II 接收程序。断开串II接收程序后，将连接led等的并行II的对应的寄存器的值置为低电平, 使led灯点亮，此时启动定时器，当定时器到达设置好的时间之后，产
12、生定时器中断，在定 时器的中断处理程序中，关闭定时器，并将led灯的所在寄存器的值置为高电平，led灯熄 灭，之后启动串II接收程序，使之等待下一次数据的到来，如此循环，是单片机不断地接受 和处理蓝牙模块提供的数据，机android手机发送来的数据。实现了 led灯的智能控制。3实现方案3.1编码方案根据数据发送的要求，数据的长度为4字节整形数据，发送的数据为单子节组成的字节 数组，在保证数据类型格式的说明卞添加数据位校验和尾部校验。当位校验和尾部校验不一 致时，我们认为数据错误，单片机将抛弃这次数据。其中数据编码格式如卜：帧长 68H 30H 类型 数据长度 DATA1 DATA2 . DA
13、TAn CRCH CRCLIB 2B IB IB4B2B注:IB表示1个字节,2B表示2个字节等等,4B表示4个字节等等.1）帧长，类型，数据长度，校验和字（CRCH-高字节CRCL-低字节）-16进制值（帧中出现顺序按字 节相反）；2）DATAi或16进制值（帧中出现顺序按字节相反）为，或为压缩BCD码（按顺序出现在帧中）；3）帧长二本次发送的帧字节数，不包括帧长自身的长度；4）数据长度为有效数据部分的字节数；5）校验和字=68H+30H+类型+数据长度+DATAl+DATA2+.+DATAn其中CRCH=校验和字的高字节,CRCL=校验和字的低字节6）类型：固定为00000001字节数：1
14、1;3.2解码方案单片机在读取串丨I数据时，总要每次寻找到数据的开始和结尾，本编码方案由固定的头 标志为，即68h和30h,当检测到数据为68h和30h时将数据压入栈中，当数据栈中的数 据长度达到11位时，开始解码，即读取第6位的字节数，和中间4个字节数据，第六位的 字节为当前数据字节数组的逻辑与或值，得到位校验，最后读取栈中数据的最后两位，最后 两位为这5个字节的代数和，由此组成尾部校验。如此双重校验的编码方案保证了数据的正 确率和安全性。4编码实现程序4.1 android编码的实现下面的这段程序将int的数据转化为4字节的数据Public byte getByte(int l)11 in
15、t java.lang.Float.floatTolntBits(float value);/ Returns an integer correspond!ng to the bits of the given IEEE 754 single precision/ float value. All Not-a-Number (NaN) values are converted to a single NaN representatio n/ (0x7FC00000) (compare to floatToRawlntBits(float)./ int java.lang.Float.floatToRawlntBits(float value)/ Returns an integer correspond!ng to the bits of the given IEEE 754 single precision/ float value NotaNumber (NaN) values are preserved (compare to floatTolntBits(float).byte b = new byte4; /单精度浮点数用4字节表示for (int i = 0; i 4; i+) bi = (byte)
