蓝牙智能APP开关的制作

杨刚

（湖南信息学院，湖南长沙，410151）

0　引言

本文主要介绍的是蓝牙技术、触摸开关及HMI技术共同实现对开状态的控制。蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，它具备抗干扰能力强、体积小便于集成、低功耗低成本等特点。电容式触摸及接近感应开关IC，通过检测手指接近时，金属电极与手指之间微小的电容变化，来检测触摸动作，然后输出信号。HMI（Human Machine Interface）即“人机接口”，也叫人机界面，是系统和用户之间进行信息交换的媒介。使用者先使用HMI的画面组态软件制作“工程文件”，再通过PC机和HMI 产品的串行通讯口，把编制好的“工程文件”下载到HMI的处理器中运行。待HMI触摸屏发布指令控制设备操作实现对开关状态的控制。

1　蓝牙控制系统设计

蓝牙控制系统由移动终端、蓝牙模块、输出负载三个部分组成。其中移动终端是控制系统的控制端，是整个系统的核心部分，负责发送指令。蓝牙模块作为被控制端，接受移动终端发送的指令并将指令传达给负载。而负载则是控制命令的状态显示，将终端发送出来的指令通过物理现象表现出来。

1.1　移动终端

本文采用的蓝牙技术要求手机支持蓝牙V2.1或以上版本。通过智能移动上的智控APP的控制程序来控制开关通断电，其中智控APP和蓝牙模块通过相应的蓝牙通信控制协议发送相应指令来实现对蓝牙模块的控制输出，进而联系单片机控制三极管的通断，从而达到对负载的通断电控制。

1.2　蓝牙模块

本文采用的是BLE蓝牙模块，手机通过智控APP与其尝试配对，读取相关信息，将读取到的信息发送相应请求到服务器端，服务器端向手机发送请求指令，手机接受到指令，通过蓝牙再把指令发送给蓝牙模块进行控制输出。

该蓝牙模块具有10个I/O口，A1-A10端口控制，输出模式有高电平、低电平、自锁、0.3等级点动定时输出。5V、GND分别为5V电源正负极（2组任选一组输入）。INT为蓝牙状态指示口（连接上手机输出高电平，为连接输出低电平）。

图1　控制面

图2　模块结构

1.3　负载

开关运用继电器的工作原理去控制电器的通断电。当单片机STC15W408ASI/O输出电压由+5V变为0V时，三极管由饱和变为截止，继电器线圈无电流流过，则继电器断开。当输入为+VCC时，三极管饱和，继电器线圈有电流流过，则继电器吸合。而续流二极管D1防止线圈两端产生较大的反向电动势损坏三极管。故续流二极管D1的作用是将这个反向电动势进行放电，使三极管集电极对地的电压最高不超过5.7V，从而有效地控制负载电路的通断。

图3　负载

2　触摸芯片

开关采用的是单通道触摸(UTouch01B)IC, 该IC是一款单通道单按键电容式触摸及接近感应开关，其用途是替代传统的开关。其采用CMOS工艺制造，结构简单，性能稳定。

2.1　保持/同步模式

当PIN脚TOG悬空时，默认下拉为低电平，置同步模式。设置TOG=0，则为同步模式；当TOG=1，则选择保持模式。

2.2　输出模式选择

UTouch01B可设置多种输出模式，当PIN脚(AHLB)设置为低电平，则触摸输出响应为高电平，反之则为低电平。

3　HMI技术

触摸屏是连接人和机器的人机界面，简称HMI。通过对触摸屏的组态设计，实时读取温度器件DS18B20传来的数据，实现温度的监控并将其显示出来。与此同时，HMI与单片机STC15W40AS构成上位机与下位机的主从关系，在单片机中，需要编写通信中断服务程序，处理来自HMI的通信请求，单片机响应后输出高低电平，从而控制三极管的导通，进而控制继电器的通断电。

4　结束语

本文通过移动智能终端APP及HMI技术对智能开关的设计，实现了手机和触摸屏对开关的控制。系统以智能终端为控制中心，触摸屏为辅助控制，开关作为外围设备，通过手机蓝牙与蓝牙模块的通信协议，实现了手机APP对开关的自动控制功能，通过电路仿真及实物测试，该系统操作简单、成本低、低功耗且灵敏度高，可以满足用户的需求。