摘 要

本论文主要研究的内容是基于蓝牙控制的智能LED灯，主要提出一种基于蓝牙控制的智能灯泡系统的设计方案。通过在传统的LED灯泡上增加蓝牙控制模块的方式，以手机或者平板电脑等设备作为控制手段，通过无线数据传输技术控制灯泡的开关、亮度和颜色。用户可以通过手机APP，根据环境需要来调节LED灯组的开关，颜色和亮度，从而营造一种舒适惬意的光照环境。

本文首先提出了多种设计方案，并从硬件成本、开发成本等角度分析了其制造成本，最终使用了利用51单片机以及HC-06蓝牙模块的组合实现了一种低成本的智能LED解决方案。随后，本文又介绍了智能LED的硬件部分的工作原理，并给出框图予以说明。

最后本文以模块化的方式，详细的描述了软件的设计。这样的设计方式既便于扩展和更改，也使得程序的逻辑关系简单明了。本系统以单片机技术为基础，蓝牙通信技术为媒介，Android开发为核心，实现了智能LED灯的设计。

关键词：智能LED；蓝牙模块；单片机；Android开发

Abstract

The main research content of this paper is based on the intelligent LED lamp, which is based on the Bluetooth control. The design scheme of the intelligent light bulb system based on the low power Bluetooth 4 technology is proposed. On the basis of traditional LED lighting add Bluetooth control module, and the mobile phone or tablet computers and other mobile devices as the control center, through wireless, short distance transmission technology control lighting off state, brightness and luminous color by. The user can adjust the switch, color and brightness of the LED lamp group according to the environment, thus creating a comfortable and comfortable light environment according to the environment needs of the APP.

Are presented firstly in this paper several design schemes, and hardware cost, the cost of development from the perspective of the analysis of the manufacturing cost, final use 51 MCU and combination of hc-06 Bluetooth module to achieve a low cost intelligent LED solutions. Then, this paper introduces the working principle of the hardware part of intelligent LED, and gives the block diagram. This system based on single-chip technology, Bluetooth communication technology as the media, Android development as the core, to achieve the design of intelligent LED lamp.

At last, this paper describes the design of the software in a modular way. This design method is easy to expand and change, but also makes the logic of the program is simple and clear.

Key words: intelligent LED; Bluetooth module; MCU; Android development

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文研究内容及章节安排 2

第2章 总体设计 3

2.1遥控端通信技术选择 3

2.2 LED端控制器件方案选择 4

2.2.1 基于蓝牙芯片的设计方案 4

2.2.2 基于单片机和蓝牙串口模块的设计方案 5

2.3 LED灯控制 5

2.3.1 LED灯亮度控制方案设计 6

2.3.2 LED颜色控制方案设计 6

第3章智能LED灯的硬件设计 7

3.1 智能灯泡的电路结构图 7

3.2 芯片选型 7

3.2.1主控芯片选型 7

3.2.2蓝牙芯片选型 8

3.3主控模块设计 8

3.4蓝牙通信接口设计 9

3.5 LED灯接口设计 10

3.6系统总体电路原理图 11

第4章 智能LED灯的软件设计 12

4.1 LED灯端程序设计 12

4.1.1 脉冲宽度调制（PWM）与单片机中的PWM模仿 12

4.1.2 主函数模块的设计 13

4.1.3PWM模拟模块的设计 13

4.1.4 串口服务函数模块 15

4.2 移动终端APP设计 16

4.2.1 APP界面设计 16

4.2.2 APP编写思路与主流程图 16

4.2.3 APP设计方案 18

4.2.4 蓝牙响应权限配置 18

4.2.5 配置本地蓝牙设备 18

4.2.6 搜索蓝牙设备 19

4.2.7 设备连接以及通过蓝牙套接字实现数据传输 19

第5章电路组装与测试 18

5.1电路组装 21

5.2 功能测试 21

5.2.1 蓝牙匹配功能测试 21

5.2.2 亮度控制功能测试 22

5.2.3 颜色控制功能测试 23

5.2.4 关闭、复位功能测试 23

5.3 总结 24

第6章 结论与展望 25

参考文献 27

致谢 28

附录 29

绪论

1.1 目的及意义

近年来，随着电子信息技术的不断发展，物联网技术逐渐成为全球关注的热点。物联网技术成为了人们认为继互联网之后最重大的科技创新。其中，智能家居被认为是物联网技术的一种重要应用^[1]。而智能照明作为智能家居的重要一环，也正向着低成本和无线控制的方向不断发展。

由于物联网技术的发展，经济水平以及生活质量的提高，人们对于家电自动化、智能化、便捷化的要求越来越高。因此智慧照明有着良好的发展前景以及巨大的市场。目前国外市场上销售火热的飞利浦HUE Light，通过手机或者平板就可以控制灯泡的通断并改变颜色。但是HUE Light的使用需要通过一个中间设备进行控制，没有办法利用手机直接控制且售价昂贵。并且，分析其成本，蓝牙模块的硬件成本已经降低到合理水平，那么让蓝牙技术成为灯泡的控制手段是一种不错的方案。

另一方面，与普通灯泡相对比，LED灯在节能、无汞、长寿等方面，已经被普遍的认为成为新时代灯泡的代替品。并且随着LED市场的成熟及发展，LED除了用来取代传统照明系统，还能与其他技术结合，做出很多实用的产品。例如在照明方面，人们LED与无线技术相结合设计出的整体方案来实现智能家居的功能。目前广泛使用的无线传输技术有Wifi、Zigbee、蓝牙等技术，与蓝牙相比，Wifi和Zigbee的开发成本、功耗较大且对终端硬件的要求较高。因此对于智能照明来说，蓝牙技术既突破了功耗的瓶颈，又可以广泛应用于智能手机中，这样样的智能照明技术就拥有了技术和成本两方面的优势。

1.2 国内外研究现状

照明智能控制技术随着科学技术的不断发展，已经经历了电器、微电子、计算机和网络通信时代四个时代。如今人们将光源技术、电气技术、通信技术和网络技术相结合，发展成为现代照明智能控制技术。

智能照明是一种利用由计算机、无线通讯、电力载波技术、信息化智能化处理等技术构成的遥控控制系统来满足照明系统信息智能化控制目的的解决方案，根据系统的大小和用途可分为城市智能照明系统和家庭智能照明系统，成为发展智慧城市和智能家居的核心及不可缺少的部分。