基于51单片机的智能手环蓝牙模块设计

王烈进 王游司 陈洪燕 孙超 卢宇

摘要：随着通信技术的发展，无线通信也日趋成熟，蓝牙就是其中之一。现在的蓝牙通信技术都已经应用在手机、耳机、便携电脑等各种设备中。本文主要介绍智能手环的蓝牙系统，本文采用蓝牙模块HC-06，HC-06模块是专为智能无线数据传输而打造的，采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.0+EDR蓝牙协议。蓝牙模块HC-06是一款支持多种接口，支持SPP蓝牙串口协议，具有体积小、成本低、灵敏度高等优点。本文主要简介蓝牙技术、蓝牙通信模块的硬件电路设计、蓝牙通信模块的软件设计以及系统测试。

关键词：单片机；智能手环；蓝牙；模块设计

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）23-0260-02

1蓝牙技术简介

直至蓝牙4.0版本推出后低功耗蓝牙技术才于智能穿戴设备联系在一起，这些都是从最初蓝牙耳机时代逐渐演变过来的，现在蓝牙技术应用的智能穿戴设备几乎成为现在年轻一代的标志。其实在我们的生活中蓝牙技术已然在悄无声息地改变着我们的学习与生活。我们已经习惯于将智能手机通过蓝牙与车载语音系统进行连接，从而可以安全地通过汽车音响完成拨打或接听电话等操作；在家里时，智能手机或者PDA同样也可以通过蓝牙与智能机顶盒连接，从而将智能设备中的图片，影像资料同步到超清电视机屏幕上。蓝牙（bluetooth）就是一种工作在2.4GHZ（即ISM）频段的一种无线短波通信技术，是一种大容量近距离无线数字通信技术标准。蓝牙是一种异步全双工的通信方式，其核心技术就是跳频技术。蓝牙的通信必须要按照蓝牙通信协议进行，蓝牙协议规范允许开发人员开发基于可互操作的无线模块和数据通信协议的交互式服务和应用， 目的是使符合该规范的各种应用之间能够实现互操作。

2蓝牙模块硬件电路设计

2.1 HC-06模块介绍

HC-06模块是专为智能无线数据传输而打造的，采用英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片，遵循V2.0+EDR蓝牙协议。蓝牙模块HM-06是一款支持多种接口，支持SPP蓝牙串口协议，具有体积小、成本低、灵敏度高等优点。支持通用AT指令，可以用很简单的程序实现蓝牙连接与数据发送等一系列操作。

2.2蓝牙模块硬件电路设计

现在的人基本都会随时把智能手机随身携带，智能手环作为智能穿戴设备采用蓝牙连接的方式就可以实现与手机之间的连接与数据通信，现在市面上大多数的智能手环也是采用蓝牙的方式连接手机。现在每一部智能手机都有蓝牙模块，蓝牙的普遍性已经可以在任何时间、任何地点连接上智能手机和其他有蓝牙的智能设备。蓝牙作为智能手机的另一种通信方式，方便了便携式智能设备的开发与使用。

为了实现蓝牙传输的功能，就必须要知道蓝牙的配对方式，蓝牙芯片分为主机、从机、主从一体机，其中主机能与从机通信，从机也能与主机通信，但是主机与主机不能通信，从机与从机也不能通信。本文将智能终端的蓝牙模块作为主机，所以才在本文设计上采用HC-06从机模块，这样可以实现在智能终端进行搜索和连接。本文将蓝牙模块与51单片机相连。电路图如下图所示，选择单片机的理由是操作方便可以通过简单的程序就可以完成相应的功能。蓝牙模块传输数据是串口传输，所以蓝牙模块的UART_TXD与UART_RXD要与单片机的串口相连。51单片机也有串口中断，所以完成数据传输就更加简单方便。

3蓝牙模块软件设计

智能手环与智能手机的通信过程是智能手机与智能手环建立蓝牙连接后，就可以进行蓝牙通信传输手环所记录的运动数据。它们之间的蓝牙通信过程为：首先当用户按照以上方式连接好智能手环后，由智能手环主动将数据传输到手机端，然后根据所传输的数据更新手机端所存储的数据资料并记录时间。在这个过程中，当采集到的数据都发送完毕后，智能手环将清除自身所存数据并停止传输，然后在开始记录新的运动数据。

本文软件设计采用C语言和Keil进行编程，采用51系列单片机进行测试。因为HC-06支持通用的AT指令，所以可以通过单片机的串口中断对蓝牙模块进行一系列的操作，同时也方便对系统进行更好地进行维护与更新。软件流程图如下，首先主從端通过配对码进行配对，如果配对没有成功则结束，反之就进入串口中断在串口中断里进行建立连接并发送数据 ，最后检验数据是否发送完成，在此之间是使用HC-06的通用AT指令。

4系统测试

本文使用proteus进行仿真测试，因为传输的数据不便直接观察，所以就在单片机P1口接了八个LED通过LED的亮灭来测试程序与是否正确，在从端发送数据0XFE通过主端接收后点亮相应的LED灯，具体结果如下图所示，从端向主端发送数据，主端接收后将数据储。

5 总结

从蓝牙发展至今低功耗蓝牙技术才于智能穿戴设备联系在一起，现在蓝牙技术广泛应用在便携式智能设备上，我们的生活也在这种不断进步的技术下悄悄的改变。集成了英国CSR公司BlueCore4-Ext芯片的蓝牙模块HC-06是专为智能无线数据传输而打造的蓝牙模块，并且遵循V2.0+EDR蓝牙协议。蓝牙模块HC-06是一款支持多种接口可以应用在不同的场合，并且HC-06支持SPP蓝牙串口协议，具有体积小、成本低、灵敏度高等优点。本文将智能手环蓝牙模块作为从机，智能手机作为主机，目的是为了使智能手环与智能手机通信，实现了对智能手环采集到的数据进行传输，通过仿真测试，实现了主从机之间的蓝牙通信。如果想应用在手环上则只需要编写一个安卓程序在手机端即可搜索连接手环端的蓝牙模块。

参考文献：

[1] 钟晨.基于单片机技术的可穿戴智能手环设计[J].微处理机，2017（6）：76-77.

[2] 马旭平.智能手环系统的实现[J].电脑知识与技术，2016（12）：100-102.

[3] 付蔚，童世华，唐铭，王蓉.基于蓝牙芯片的无线通信模块设计与开发[J].微计算机信息，2009（10）：178-179.

【通联编辑：光文玲】