遙控是指對被控對象進行遠距離的控制，這里所說的“遠”只是相對而言，它強調(diào)的是控制器與被控對象有一定的空間距離。近到用手機遙控玩具（圖6-1），遠到用跟蹤雷達控制航天飛機，這些都屬于遙控。
圖6-1 遙控玩具車
遙控分為有線遙控和無線遙控兩種。由于無線遙控具有控制距離遠、使用靈活方便的優(yōu)點，所以它是一種使用廣泛的遙控形式。本章將介紹“藍牙”遙控方式。不管哪類遙控方式，其基本組成都可用圖6-2表示。
圖6-2 遙控原理
控制信號發(fā)送電路控制信息，通過信號通道到達接收電路。對于有線遙控系統(tǒng)，信號通道是傳輸電纜或光纜；對于無線遙控系統(tǒng)，信號通道是大氣、水等。接收電路對接收到的信號進行放大、處理，由執(zhí)行機構(gòu)完成動作的執(zhí)行。
第一次聽到“藍牙”這個詞也許會覺得它與無線通信技術(shù)沒有聯(lián)系（圖6-3）。先別糾結(jié)藍牙的名字，來認識一下什么是藍牙。
藍牙其實是一種無線電技術(shù)，它支持設(shè)備之間短距離通信，能在移動電話、PDA、無線耳機、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等之間進行無線信息交換。利用“藍牙”技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠簡化設(shè)備與因特網(wǎng)之間的通信，從而使數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速、高效，如手機和無線藍牙耳機（圖6-4）、手機通過藍牙傳輸數(shù)據(jù)等。
圖6-3 藍牙技術(shù)
圖6-4 無線藍牙耳機
藍牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用、無須申請許可的2.4GHz ISM頻段，其數(shù)據(jù)速率為1～3Mb/s。
藍牙這個名稱真的與藍色的牙齒有關(guān)系嗎？10世紀的歐洲一位丹麥國王哈拉爾藍牙王，因為喜歡吃藍莓，牙齦每天都是藍色的，而這位偉大的國王口齒伶俐，善于交際，在其掌權(quán)期間又將當時的挪威、瑞典和丹麥統(tǒng)一，可以說功勛卓越。而藍牙行業(yè)協(xié)會正在籌備階段，需要一個極具表現(xiàn)力的名字來命名這項高新技術(shù)。協(xié)會組織人員在經(jīng)過一夜關(guān)于歐洲歷史和未來無線技術(shù)發(fā)展的討論后，最終選用Blatand國王的名字命名該項技術(shù)。
藍牙的創(chuàng)始人是愛立信公司，1998年2月，愛立信聯(lián)合包括諾基亞、蘋果、三星等公司組成的一個特殊興趣小組（Bluetooth Special Interest, SIG），他們共同的目標是建立一個全球性的小范圍無線通信技術(shù)，即藍牙。而藍牙這個標志的設(shè)計取自Harald Blatand名字中的“H”和“B”兩個字母，用古北歐字母來表示，將這兩者結(jié)合起來就成為藍牙的Logo（圖6-5）。
藍牙通信是一種主從關(guān)系。藍牙技術(shù)規(guī)定每一對設(shè)備之間進行藍牙通信時，必須一個為主角色，另一個為從角色才能進行通信。通信時，必須由主端進行查找，發(fā)起配對，建鏈成功后，雙方即可收發(fā)數(shù)據(jù)。理論上，一個藍牙主端設(shè)備，可同時與7個藍牙從端設(shè)備進行通信。一個具備藍牙通信功能的設(shè)備，可以在兩個角色之間切換，平時工作在從模式，等待其他主設(shè)備來連接；需要時，轉(zhuǎn)換為主模式，向其他設(shè)備發(fā)起呼叫。一個藍牙設(shè)備以主模式發(fā)起呼叫時，需要知道對方的藍牙地址、配對密碼等信息，配對完成后，可直接發(fā)起呼叫。
圖6-5 藍牙標志的由來
【試驗?zāi)康摹?/b>
以手機或安卓4.3設(shè)備藍牙配對Dfrobot Bluno控制板，手機發(fā)送數(shù)據(jù)包，Dfrobot Bluno控制板收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)發(fā)回此手機。
【試驗器材】
試驗所用器材如表6-1及圖6-6所示。
表6-1 實驗所用器材
【試驗步驟】
（1）打開Arduino IDE軟件（推薦使用Arduino 1.5.x）。
（2）將下列程序代碼復制在Arduino IDE窗口中。
這個程序的作用：把收到的串口數(shù)據(jù)都發(fā)回去。
（3）選擇菜單Tools（工具）→Board（板卡）→Arduino Uno命令。
（4）下載程序到BLUNO（下載程序時，請斷開藍牙連接）。
（5）在安卓設(shè)備上安裝下列的APK文件BlunoBasicDemo。
（6）運行程序出現(xiàn)下列界面，單擊Scan按鈕開始搜索設(shè)備，如圖6-7所示。
（7）當出現(xiàn)以下界面時，請在BLE Device Scan浮動窗口上單擊；否則它一直停留在這個界面，如圖6-8所示。
圖6-7 BlunoBasicDemo
圖6-8 BLE Device Scan
（8）連接之后，在文本框中輸入需要發(fā)送的字符，單擊Send Data鈕發(fā)送數(shù)據(jù)給Bluno，如圖6-9所示。
（9）Bluno會回復相同的數(shù)據(jù)。收到的數(shù)據(jù)將在Received Data處顯示，如圖6-10所示。
圖6-9 藍牙數(shù)據(jù)收發(fā)發(fā)送
圖6-10 藍牙數(shù)據(jù)收發(fā)接收
第6.1節(jié)通過Bluno主控板與手機建立通信，完成了一個簡單數(shù)據(jù)收發(fā)試驗。實際應(yīng)用中通常需要用傳感器來采集環(huán)境信息，用聲光電設(shè)備加以反饋。從而使Arduino豐富的開源硬件資源得以充分體現(xiàn)。本節(jié)使用Bluno Accessory Shield擴展板讓它給大家?guī)碡S富的體驗。
【試驗?zāi)康摹?/b>
本節(jié)將設(shè)計制作一個基于手機藍牙控制的房間電器互動模型，具體功能實現(xiàn)如下。
（1）手機藍牙控制RGBLED的開關(guān)及調(diào)色。
（2）手機藍牙控制實時獲取房間內(nèi)溫度、濕度。
（3）手機藍牙控制蜂鳴器、繼電器設(shè)備。
（4）手機發(fā)送數(shù)據(jù)信息在OLED屏幕上顯示。
【試驗器材】
試驗所用器材如表6-2及圖6-11所示。
表6-2 試驗所用器材
Bluno Accessory Shield擴展板集成器件如表6-3所示。
表6-3 Bluno Accessory Shield擴展板集成器件
【試驗步驟】
（1）打開Arduino IDE軟件（推薦使用Arduino 1.5.x）。
（2）將下列程序代碼復制在Arduino IDE窗口中。
（3）安裝PlainProtocol庫文件（PlainProtocol參考文檔）、U8glib庫文件（U8glib參考文檔）和BlunoAccessory庫文件。
（4）執(zhí)行菜單欄的Tools（工具）→Board（板卡）→Arduino Uno命令。
（5）下載程序到BLUNO（下載程序時，請斷開藍牙連接）。
（6）在安卓設(shè)備上安裝下列的APK文件Bluno地址：APK應(yīng)用程序見光盤
（7）運行程序出現(xiàn)下列界面，單擊Scan按鈕開始搜索設(shè)備。
（8）同樣，在出現(xiàn)BLE Device Scan浮動窗口上仍然需要單擊一下。
（9）出現(xiàn)如圖6-12所示的手機界面，就可開始藍牙互動體驗了，這里不再介紹。
表6-12 手機APP界面
（10）觀察OLED屏會發(fā)現(xiàn)，在手機中輸入的文本跟屏上原有的文本重疊了。如何解決這個問題呢？
把OLED顯示函數(shù)里的溫度、濕度、RGB值等直接刪掉或者直接注釋掉即可。
【試驗觀察】
Bluno擴展板上的功能是針對手機APP上的功能開發(fā)的，功能會有局限。但是Arduino為Bluno提供了豐富的硬件擴展，可以用傳感器擴展板V7以及豐富的傳感器，搭建出所需要的功能。
第6.2節(jié)通過Dfrobot的Bluno主控板和Bluno Accessory Shield擴展板的使用已經(jīng)能夠充分感受到其強大的功能。本節(jié)將繼續(xù)利用其功能來完成藍牙多功能夜燈的創(chuàng)意設(shè)計。
【試驗?zāi)康摹?/b>
利用上節(jié)Bluno集成藍牙4.0主控板的部分功能，完成多功能夜燈的創(chuàng)意設(shè)計。
【試驗器材】
試驗所用器材如表6-4所示。
表6-4 實驗所用器材
【試驗步驟】
圖6-13 夜燈效果
（1）外觀設(shè)計。本作品設(shè)計為一個外表光滑的圓形燈罩，加上棱角分明的立方體底座，將兩種截然不同的風格有機結(jié)合（圖6-13）。同時臺燈的色彩搭配上采用了乳白色的燈罩，體現(xiàn)出現(xiàn)代都市生活的現(xiàn)代感。底座使用牛皮紙黃的效果，體現(xiàn)出一種復古的風格。既有現(xiàn)代感，又有復古風格，讓現(xiàn)代與復古兩種不同的風格融為一體。
（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計。一盞形態(tài)美觀的燈具，由內(nèi)部的合理結(jié)構(gòu)作為支撐。而通常燈具結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)、核心結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。從本節(jié)創(chuàng)意夜燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖中可以看出，電池盒、主控板分別被固定在上下隔層上，既相互獨立，又相互聯(lián)系，如圖6-14所示。
（3）功能設(shè)計。燈具基本功能指燈具直接與消費者接觸，進行物質(zhì)能量交換，滿足使用的要求。我們的設(shè)計在燈的開關(guān)、調(diào)光、房間溫濕度偵測顯示等角度進行。首先通過手機藍牙的方式與燈具進行通信，通過手機APP來控制燈的開關(guān)、調(diào)光等功能，同時為了能讓用戶及時了解房間的溫濕度情況，在燈的底座中增加了偵測溫、濕度的傳感器（圖6-15）。不過大家已經(jīng)注意到了，本節(jié)內(nèi)容并沒有使用Bluno Accessory Shield擴展板，而使用了RGB燈盤，從而提高夜燈的亮度。
圖6-14 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（燈盤底座內(nèi)部結(jié)構(gòu)）
圖6-15 溫、濕度
（4）器材安裝。將RGB燈盤的R、G、B、GND這4根引腳分別插在Bluno藍牙主控板的數(shù)字口9、10、3上，將DH11的3根引腳分別插在Bluno藍牙主控板的數(shù)字口2、SCL、SDA上，如圖6-14所示。將電池盒用螺釘固定在燈盤底座的下層，Bluno藍牙主控板固定在燈盤底座的上層。
（5）將第6.2節(jié)中的代碼燒錄至Bluno藍牙主控板后，打開手機APP程序即可使用。
（6）結(jié)構(gòu)三視圖如圖6-16所示。
圖6-16 結(jié)構(gòu)三視圖
（7）效果如圖6-17所示。
圖6-17 模型實物
【試驗觀察】
通過手機APP能否開關(guān)RGBLED，能否對其進行調(diào)光。
Bluno擴展板雖然提供了豐富的硬件資源，并且把軟硬件資源封裝好了，使操作起來更加方便，但問題往往要從兩方面看，帶來方便的同時也帶來了一些“限制”。因為Bluno擴展板上的功能是針對手機APP上的功能開發(fā)的，功能局限。
【試驗?zāi)康摹?/b>
以兩塊Arduino Mega 2560 V3.0控制器作為主控板，通過兩塊DF-Bluetooth V3藍牙串口模塊進行主從配對，進行數(shù)據(jù)傳輸。實現(xiàn)觸摸主模塊上的開關(guān)，主模塊上的LED（黃色）亮起，同時從模塊上接收到主模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信號點亮從模塊的LED（綠色），從而實現(xiàn)基于藍牙的無線控制。
【試驗所用器材】
試驗所用器材如表6-5及圖6-18和圖6-19所示。
【試驗步驟】
（1）切換藍牙模塊到AT模式。圖6-20所示為DF-BluetoothV3藍牙串口模塊，模塊有一個2位撥碼開關(guān)，1號開關(guān)LED Off是LINK燈的開關(guān)，可以關(guān)閉LINK省電，撥到ON為開，撥到另一端為關(guān)；2號開關(guān)AT Mode是AT命令模式開關(guān)，撥到ON進入AT命令模式，撥到另一端退出AT命令模式。
表6-5 試驗器材清單
（2）連接到USB to Serial模塊。將DF-BluetoothV3藍牙串口模塊按接口順序插在USB to Serial轉(zhuǎn)串口上，如圖6-21所示。
圖6-20 DF-Bluetooth V3藍牙串口模塊
圖6-21 USB to Serial轉(zhuǎn)串口工具
（3）USB to Serial模塊需要安裝驅(qū)動程序。安裝成功后，在設(shè)備管理器中顯示為一個串口，圖6-22所示的設(shè)備管理器端口中Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge（COM15），這個COM口是用來配置藍牙模塊的。
圖6-22 設(shè)備管理器端口
（4）通過串口指令來配置藍牙模塊。在這里需要用串口監(jiān)視器來完成配置。有很多串口調(diào)試軟件都可以完成，當然也可以用Arduino IDE自帶的串口監(jiān)視器。在這里就選用Arduino IDE自帶的串口監(jiān)視器來完成配置。首先，打開IDE，查看是否顯示串口，這里選擇COM4，打開串口監(jiān)視器界面，設(shè)置波特率為38400baud，選擇Both（換行和回車模式），如圖6-23和圖6-24所示。
圖6-23 串口監(jiān)視器（1）
圖6-24 串口監(jiān)視器（2）
注意：
①在AT模式中，波特率默認為38400，和通信時設(shè)置的波特率無關(guān)。
設(shè)置完成后，在串口中輸入AT（不區(qū)分大小寫），測試藍牙模塊與USB串口是否建立連接，如果連接成功，會顯示[OK]。按同樣的方法在串口輸入相關(guān)的AT指令就能進行配置了。
②當AT指令設(shè)置完畢后，將開關(guān)另一端退出AT命令模式，重新上電后設(shè)置才生效。
（5）設(shè)置主從模塊。兩塊藍牙模塊進行配對時，需要將其中一個設(shè)置為主，而另一個設(shè)置為從。在IDE窗口中分別輸入AT+ROLE=1和AT+ROLE=0，設(shè)置其分別為主、從模塊。
【知識拓展】
AT指令集的說明見表6-6～表6-11。
表6-6 測試指令
表6-7 模塊重啟指令
當模塊無法被適配器、主機搜索到或無法連接時，需配置該參數(shù)，配置為AT+CMODE=1。
表6-8 設(shè)置和查詢模塊連接模式
表6-9 設(shè)置和查詢模塊角色
模塊角色說明：①從角色（Slave）——被動連接，可以和任意藍牙適配器配對使用；②主角色（Master）———查詢周圍從設(shè)備，并主動發(fā)起連接，從而建立主、從藍牙設(shè)備間的透明數(shù)據(jù)傳輸通道；③回環(huán)角色（Slave-Loop）——被動連接，接收遠程藍牙主設(shè)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)原樣返回給遠程藍牙主設(shè)備。
表6-10 設(shè)置和查詢配對碼
表6-11 設(shè)置和查詢串口參數(shù)
藍牙模塊電路連線如表6-12所示。
程序代碼如下。
表6-12 藍牙模塊電路連線
主模塊程序如下：
從模塊程序如下：
【試驗觀察】
本節(jié)試驗效果如圖6-25所示，當手指觸摸開關(guān)后，主、從模塊上的LED燈是否都亮？
圖6-25 試驗效果
【小任務(wù)】
請你依據(jù)本節(jié)所學內(nèi)容，對其進行改進，將主模塊上的觸摸開關(guān)換成大按鍵按鈕，從模塊上的LED換成RGBLED，當按鈕按一次，亮紅色；當按鈕按兩次，亮綠色；當按鈕按三次，亮藍色。
第6.4節(jié)實現(xiàn)了藍牙模塊的數(shù)據(jù)通信，實際上，該案例中數(shù)據(jù)通信的內(nèi)容只有兩個狀態(tài)，即燈的開和關(guān)，使用了數(shù)值型數(shù)據(jù)“0”和“1”表示燈的“閉”和“開”。如果數(shù)據(jù)通信的狀態(tài)不止兩種時該如何處理呢？通常情況下若被控對象狀態(tài)較多，可以采用數(shù)據(jù)編碼進行通信；若被控對象狀態(tài)不是非常多，可以通過傳輸字符完成數(shù)據(jù)通信。
本節(jié)將制作一套基于藍牙通信的自行車轉(zhuǎn)向指示器。任何一個有經(jīng)驗的自行車騎行者都會告訴你，在轉(zhuǎn)彎時要給別的司機信號，讓他們知道你要往哪邊轉(zhuǎn)是非常重要的。不用說，提前讓你的轉(zhuǎn)向被看見的可能性越高，你的出行安全就越有保障。
【試驗?zāi)康摹?/b>
以兩塊Arduino Mega 2560 V3.0控制器作為主控板，通過兩塊DF-BluetoothV3藍牙串口模塊進行主、從配對，進行數(shù)據(jù)傳輸。實現(xiàn)通過分別按下主模塊上的紅、綠按鈕開關(guān)，來控制從模塊上的指向LED燈帶，從而實現(xiàn)基于藍牙的無線控制的轉(zhuǎn)向指示器。
【試驗所用器材】
試驗器材如表6-13及圖6-26～圖6-29所示。
表6-13 試驗器材清單
【試驗步驟】
（1）按上節(jié)介紹的方法將兩個藍牙通信模塊分別設(shè)置為主模塊和從模塊，并將主、從模塊分別與兩塊主控板正確連接（連線方法見上節(jié)）。
（2）將輸入擴展板V2.0（集成搖桿／按鍵）插接在主模塊2560控制板上，再將藍牙主模塊插在輸入拓展板藍牙接口上，如圖6-30所示。
圖6-30 藍牙主模塊板卡疊加
將傳感器拓展板V7.1插在從模塊2560控制板上，再將藍牙從模塊插在傳感器拓展板藍牙接口上，如圖6-31所示。
圖6-31 藍牙從模塊板卡疊加
（3）將指向的左、右LED燈帶數(shù)據(jù)線分別接在從模塊數(shù)字口11、12上，VCC接+5V、GND接GND。兩條燈帶放在轉(zhuǎn)向器裝置中，如圖6-32所示。
圖6-32 RGBLED燈帶安裝
程序代碼如下。
通過藍牙模塊進行數(shù)據(jù)通信，當按下主模塊上藍色按鈕（LEFT）時，左轉(zhuǎn)向燈帶亮；當按下紅色色按鈕（RIGHT）時，右轉(zhuǎn)向燈帶亮。在此作品的功能中，可以看出燈的狀態(tài)有3種：左燈亮、右燈亮、兩燈都滅。因此，使用字符型a、b、c來進行三種狀態(tài)的數(shù)據(jù)通信。
主模塊程序如下：
從模塊程序如下：
【試驗觀察】
本節(jié)試驗效果如圖6-33所示，當分別按下主模塊上的藍色、紅色按鈕開關(guān)后，從模塊上的左、右轉(zhuǎn)向指示LED燈帶是否正確亮起？
圖6-33 試驗效果
【小任務(wù)】
（1）請把該轉(zhuǎn)向指示裝置安裝在書包上，遙控裝置安裝在自行車把頭，在上路騎行中，測試一下你的轉(zhuǎn)向器吧！
（2）增加以下功能，看看需要增添哪些設(shè)備。
①為車頭部分增加一盞大燈，用于黑夜照明，通過手柄控制。
②為控制器增加一個控制面板顯示裝置，用于顯示控制端操作類型。
③為轉(zhuǎn)向指示增加提示音。
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