【導讀】科技的飛速發(fā)展引發(fā)智能燈控的推陳出新。iPhone的APP也能通過燈泡內紅綠藍三原色的LED混合出1600萬種顏色的燈光。這一技術成為業(yè)界人士研究的熱點。本研究采用藍牙技術,結合手機藍牙與單片機通信產生可調占空比PWM波信號來控制LED驅動電路,從而實現(xiàn)LED調光和DIY調色,研究結果讓人大開眼界。
脈沖寬制(PWM)調光技術
PWM調光是一種利用簡單的數字脈沖,反復開關LED驅動器的調光技術。應用者的系統(tǒng)只需要提供寬、窄不同的數字式脈沖,即可簡單地實現(xiàn)改變輸出電流,從而調節(jié)LED的亮度。PWM調光的優(yōu)點在于調光范圍大,只要帶寬足夠,任何模擬值都可以使用PWM進行編碼,PWM調光可以在精確控制LED的亮度的同時,也保證LED發(fā)光的色度。
1、調光原理
利用人眼睛視覺惰性,按固定頻率操作占空比實現(xiàn)LED亮度調節(jié),只要調光比即PWM波頻率大于200Hz人眼就不會感覺到LED的閃爍。具體調光實現(xiàn),通過控制LED的亮滅時間,從而控制LED亮度,從電力學來看就是控制一定周期內電流的有效值。這種方法在改變電流有效值大小的同時不改變電壓和電流的大小,這樣就保證了LED的發(fā)光色度,這是模擬調光和可控硅調光無法實現(xiàn)的。
2、調光比
調光比則是按下面的方法計算:
Foper=工作頻率,F(xiàn)pwm=調光頻率,調光比率=Foper/Fpwm。
其實也就是調光的最低有效占空比,比如Foper=100khz;Fpwm=200Hz,則調光比為:100k/200=500.
3、占空比
占空比是指高電平在一個周期之內所占的時間比率。方波的占空比為50%,占空比為0.5,說明正電平所占時間為0.5個周期。Ts為脈沖周期,Tw為脈沖寬度,占空比τ=Tw/Ts×100.
占空比的解釋可以歸納為如下幾種:(1)在一串理想的脈沖序列中(如方波),正脈沖的持續(xù)時間與脈沖總周期的比值。(2)在一段連續(xù)工作時間內脈沖占用的時間與總時間的比值。(3)在周期型的現(xiàn)象中,現(xiàn)象發(fā)生的時間與總時間的比。也就是電路釋放能量的有效時間與總釋放時間的比。
藍牙模塊組成
1、藍牙技術基礎
藍牙技術是一種無線數據與語音通信的開放性全球規(guī)范,它以低成本的近距離無線連接為基礎,為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別連接。手機之間通過藍牙實現(xiàn)數據共享已成為常理,將手機變身為遙控器為人們的生活帶來無限方便。藍牙技術由三部分組成,包括藍牙無線電技術、藍牙協(xié)議棧和藍牙互操作性。
2、藍牙無線電技術
藍牙無線電工作在全球通用的2.4 G H zISM(即工業(yè)、科學、醫(yī)學)頻段,支持全雙工傳輸,使用IEEE802.15協(xié)議。藍牙設備即連即用,抗干擾能力強、使用方便
3、藍牙協(xié)議棧
藍牙協(xié)議棧包含一個軟件棧和一個硬件棧。藍牙硬件協(xié)議棧由藍牙硬件提供,藍牙軟件協(xié)議棧由軟件實現(xiàn)。藍牙軟件協(xié)議棧提供Java藍牙API給程序開放人員使用。
4、藍牙互操作性
藍牙互操作性包括三方面內容:①通用訪問Profile定義了設備管理功能性;②服務發(fā)現(xiàn)應用Profiles定義了服務發(fā)現(xiàn)方面的內容;③串口Profiles定義了互操作設備和模擬串口電纜的能力3.2 HC-O6藍牙模塊
BC04外置8M Flash,帶EDR模塊HC-06為民用級,兼容HC-04工業(yè)級。其中,HC-06模塊的TX管腳跟STC15F204EA單片機的P3.0管腳相接,RX管腳跟P3.1接。HC-06模塊接收手機端發(fā)來的數據,然后在通過串口TR,TX管腳與單片機通信。
藍牙2.0帶EDR,2Mbps-3Mbps調制度,內置2.4GHz天線,外置8Mbit FLASH,低電壓3.3V工作(3.1V~4.2V)配對時30~40MA波動,配對完畢通信8MA,可選PIO控制標準HCI端口(UART or USB),數字2.4GHz無線收發(fā)射,CSR BC04藍牙芯片技術,自適應跳頻技術,藍牙Class 2功率級別,工作溫度為-25至+75,協(xié)波干擾為2.4MHz,發(fā)射功率3dBm,有效控制距離為10m.
手機APP設計
藍牙連接相關程序設計
首先,初始化本地藍牙設備,建立LocalDevice類,包括取得本地設備實例、藍牙名稱、設置發(fā)現(xiàn)模式、獲得發(fā)現(xiàn)代理。創(chuàng)建public int BTS_Init()類函數,實現(xiàn)藍牙初始化判斷,尋找默認藍牙設備,打開藍牙。
啟動藍牙設備搜索,創(chuàng)建public voidBTS_StartScan()類函數,開始尋找從機藍牙設備,注冊搜尋函數,創(chuàng)建public int BTS_ConnectToDevice(String DeviceAddress)類函數,實現(xiàn)連接到一個指定的藍牙設備。
創(chuàng)建public int BTS_SendDates(Stringbuffer)類函數實現(xiàn)字符串發(fā)送到已連接好的藍牙設備上,創(chuàng)建public int BTS_Finish()類函數結束藍牙通信,最后創(chuàng)建接收ACTION_FOUND廣播的BroadcastReceiver privatefinal BroadcastReceiver mReceiver=newBroadcastReceiver()。
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