基于蓝牙的无线控制终端的设计

赵凯　王璐

LED点阵屏以低廉的价格和鲜艳醒目的显示效果，在低成本商业广告显示设备中占据了主导地位。目前的LED点阵屏需要两部分硬件设备，即LED点阵显示部分和PC机。LED点阵用来显示广告信息，PC机运行上位机控制软件与LED点阵屏通信实现控制功能。随着智能手机的普及，使用智能手机替代PC的控制功能，为LED点阵屏增加蓝牙通信功能，可迅速满足LED点阵屏在移动过程中的控制，拓展其使用空间。

1 硬件总体设计

硬件部分设计分为三个模块，蓝牙模块、LED点阵显示模块和主控制板模块，整个硬件采用开关电源进行供电。其中蓝牙模块和主控制板模块将作为控制卡接收手机的蓝牙命令，控制LED点阵屏更新信息。

1.1 蓝牙模块

蓝牙模块选用HC-06，是广州汇承公司出品的适用于各种蓝牙设备互联的蓝牙模块，它使用CSR公司BC41713B蓝牙芯片，完全兼容蓝牙2.0协议规范，带EDR功能，可嵌入到任何需要蓝牙功能的设备中。输出功率满足Class2的要求，它提供有UART、USB标准HCI接口[1]，可方便地实现与主机之间的通信。

该模块采用SMD贴片工艺，体积小巧，它内置2.4Ghz天线，不需要用户再调试天线。它成本低廉，高性能无线收发，低电压3.3V工作，可以与各种带蓝牙功能的电脑、PDA和手机等终端配对，是蓝牙无线控制的理想解决方案。

1.2 主控制板

MCU选用美国silicon公司的单片机C8051F410。该芯片是一款高性能产品，FTQP-32封装大大减小了体积。使用片内24.5MHz的内部时钟，其运行速度大约是普通8051单片机工作在12MHz时钟时的24倍[2]；自带的16K/32KFLASH，可存储大约lK个汉字。蓝牙模块和LED点阵显示电路都非常精密，应避免使用变压器，用5V大功率开关电源供电；主控MCU、蓝牙模块和字库模块都是3.3V电压，使用ASM1117-3.3芯片进行电压转换。

由于显示信息经常改变，采用字库芯片是个可行的办法。选择GT21L16S2W标准汉字字库芯片。该芯片是一款内含11×12点阵和15×16点阵的汉字库芯片，支持GB2312国标简体汉字、ASCII字符及GB2312与Unicode编码互转表。根据字符点阵在芯片中的地址，就可从该地址连续读出字符点阵信息。字库芯片与MCU通过SPI接口连接。

点阵屏选用市场上应用最为广泛的P10单红户外单元板，每块单元板是一个16×32点阵显示屏，采用1/4扫，有利于节省引脚。使用单元板便于扩充显示单元，控制灵活，软件设计相對也较为简单。与单片机连接，只需要占用6个IO引脚即可实现点阵屏的显示。

2 软件设计

单片机的初始化包括：（1）时钟初始化，选择片内24.5MHz内部时钟。（2）引脚配置：配置P0.0-P0.3为SPI接口，与字库芯片通信；配置P0.4和P0.5为串口，P0.6-0.7为数字I/O，与蓝牙模块实现通讯；配置P1.0-P1.3、P2.0和P2.1为数字I/O，实现对显示屏的控制。（3）中断、定时器/计数器和FLASH相关寄存器初始化。

初始化后系统将主动读取FLASH指定地址范围内的数据，并将数据（Unicode字符集）转换得到对应的GB2312字符集代码在字库芯片的地址码，然后将该地址码送给字库芯片提取该地址所对应的GB2312字符集，再通过字库芯片转化提取相对应的16×16点阵代码，通过SPI口送给单片机。进而单片机将点阵代码送给点阵屏，并控制点阵屏将数据显示出来。

手机通过蓝牙发送数据，蓝牙模块将接收数据并通过串口发送出去，如果单片机识别到有效数据的开始位为“#”，那么系统将认为该命令是控制命令，即控制LED显示的亮度、速度、移动方向。例如“#35左”，意思为：“#”为控制标志位，3控制亮度（控制范围为0-9，数值越大亮度越高），“5”控制速度（控制范围0-9，数字越大速度越慢），“左”为方向控制位。如果有效数据的开始位不为“#”，那么将默认此次数据为LED要显示的新内容，系统将把数据按顺序存入指定的FLASH地址，待复位后新数据将显示于屏幕上。

3 结束语

本设计较好的实现了基于蓝牙的无线控制终端，可以通过手机蓝牙传递信息实现点阵LED显示屏更新信息，实现了LED点阵显示屏的移动控制，方便又快捷，大大降低了控制端的成本，具有较高的实用价值。

参考文献

[1]陈鑫，胡荣强，蒋寅国. 基于C8051F041单片机的无线颜色采集系统设计[J].仪表技术，2011，6：43-45.

[2]陈松. 基于单片机的蓝牙应用系统的设计[J].辽东学院学报：自然科学版，2008：15（4）：210-213.