基于蓝牙控制的智能照明设计

基于蓝牙控制的智能照明设计绪论众所周知，现在LED灯在我们的周围已经很普遍了，它散发出来的灯光无时无刻的伴随在我们的身边，它给我们生活带来了极大的方便，而现如今控制它的开关也在随着科技的发展也在慢慢的发生变化，而蓝牙作为一种短距离无线控制技术，它的特性能否应用到我们所熟悉的LED灯上呢？日常生活中我们的开关掌控着电灯，假如把这开关换为更为先进的无线控制，不是更能方便我们的生活，那LED灯的控制器怎样去设计与实现呢？因此，基于低功耗蓝牙技术控制的LED 灯设计就很有必要了，而这其中最关键的就是怎样在蓝牙模块与单片机模块、单片机模块与LED灯模块之间建立起通信，而在这种方案设计前我们必须要了解蓝牙的工作原理，单片机的工作原理，以及开关元器件的工作原理。

凭借着蓝牙短距离无线通信技术的特性，我们可以实现无线操控，所以在单片机与LED灯之间加入的元器件就很重要了，经过思考，我们用MOS管来控制LED灯，那么这个无线控制器的基本构成模块就很清楚了，本设计就是是利用手机蓝牙来实现无线电灯开关的工作。

1 蓝牙的发展1.1蓝牙我们所说的蓝牙一词是从英语单词"Bluetooth"中音译而来的，实际上它就是我们所谓的一种短距离无线通信技术，而且利用这种蓝牙技术它能使我们更加的方便有效，在笔记本电脑、移动电话手机、以及各种信息化设备和医疗设备之间大大增加了通信效率，进而使这些通信终端设备之间的联系在通过Internet 上的信息传递变得快捷有效，这为无线通信技术奠定了基础。

换而言之，那就是蓝牙技术让我们的移动通信设备能够无线上网，一些我们方便携带的的现代化设备在没有通过有线电缆连接时，我们可以在移动中上网。

其实际范围它还可以延伸到其它领域，如各种家电产品、汽车产业、个人消费电子设备和医疗设备等各种物联网的产物，这些通信设备在蓝牙技术的基础上形成一个庞大的无线通信网络。

蓝牙技术的最初设计目的是为了方便现代化的信息产品，使这些数字化的电子产品不用通过有线电缆的连接，想着更加现代化迈进，以低成本的运作、低功率的消耗代替原来的有线连接，从而构造成一种单向发散式的网络，让那些拥有移动通信设备的的人在网络领域里能够实现资源共享。

据国外的一些权威机构预测，蓝牙技术将会越来愈多的应用到各个领域，全球会有成百上亿的数字移动通信设备把蓝牙的无线接口作为一种标准配置，蓝牙技术将会以更加迅猛的姿态屹立在信息科技的舞台。

自从在1998年提出了蓝牙技术以来，蓝牙的发展就异常迅速。

蓝牙（Bluetooth）以一种另类的无线通信标准迅速被我们所接纳，所以世界上就有了一个关于蓝牙的组织：世界蓝牙组织Bluetooth SIG。

而这也引发了越来越多的科学研究机构和通信技术公司对它感兴趣，这些公司和机构在期待着的能够挖掘更多的利益的源动力下，不知疲倦的研究发展它，结合世界蓝牙组织以版本标准公开化的方式的推广，蓝牙它已经渗透到了我们生活中的各个角落。

凭借着它在全球高新技术中的独树一帜，在全世界已经有3000多家的设备制造商成为了它的拥簇，而这一种无线通信技术标准令工业界默默认同，无声统一的以此为规范是令人罕见的。

在近些年来,便携式设备的存在从传统的笔记本电脑到完全成熟的智能手机，我们已经笼统的介绍了低成本，而总是在线不间断的网络连接对社会有重大的意义。

网络应用程序设计的沟通和连接，为人们提供了随时随地的移动网络结构设施。

数字通信时代来临,例如短信和社交网络,连接了个人的沟通和交流，它不断扩大信息流动,同时越来越多的互相交织在一起。

是否有引人注目的社会问题，像这样的数字社会互动是自然的修饰和人类社会相互作用的频率结果。

研究人员在这一领域的一个关键指标是这些网络促进了面对面的相互作用还是这些网络阻碍了面对面的相互作用。

在我们国内同样的也有对此感兴趣的机构，所以对于蓝牙技术的开发也就应运而生了，纵然我们的研究发展相较于国外而言接触起步晚，但蓝牙产品的应用和发展却很快，这时候一些关于蓝牙产品的实现，也就水到渠成了。

由来自国家主管部门、企业界、学术界以及研究生产机构的领导、专家、教授等权威人士发起成立的中国蓝牙技术发展与应用论坛，吸引了大批对蓝牙技术感兴趣的各个领域的技术人员，此次的论坛还促成了国内各个领域的相关人员与世界蓝牙组织SIG的优秀代表共聚一堂，就蓝牙技术问题在未来的趋势与发展有了更深层次的交流。

并就双方今后在进一步加强联系、共享蓝牙技术信息资源、共同促进蓝牙技术在中国的推广与应用等方面上达成共识。

1.2 低功耗蓝牙1.2.1 蓝牙的版本从蓝牙发展积累的时间所看蓝牙有很多种版本，在很早的时候，也就是最初1998年，蓝牙刚刚起步，随着技术成熟而发布了最早的蓝牙V1.1版本，其实在这之前也有1.0版本和1.0B版本，但这两个版本都出现了问题，在应用中是不成熟的。

而蓝牙V1.1版本在以前的版本规格中改进了很多，在基于原来的基础上增加了一些能够修复技术漏洞的可能性。

随后的蓝牙1.2版本与1.1的版本传输率在实际应用中有一些提升，也增加了对射频干扰的抵抗，蓝牙2.0是对1.2版本的进一步完美，传输速率大幅度的提升了，还可以一边作语音通讯，一边发送文件图片，而蓝牙的2.0 + EDR版本在2004年公布，它传输数据的速率更快，工作周期短从而降低了工耗。

蓝牙技术联盟在2009年又一次的推出了新的版本，即蓝牙 3.0 + HS版本，这一个版本的数据传输速率在理论上更是达到了24 Mbit/s，这与我们想象中向着速度更快、消耗更低的方向发展相一致，而这个版本的核心是一种全新的交替射频技术。

仅仅在次年就推出了蓝牙4.0版本，蓝牙4.0最显著的的特性就是低功耗，它包括了传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术这三个子规范，所以由此我们不难看出蓝牙低功耗就是蓝牙4.0版本的一个部分，它在各个方面都有所改进了，功能耗用更低导致的电池续航时间变长，低功耗就是它的代名词，在以后的几年，蓝牙技术联盟陆陆续续的推出了蓝牙4.1、蓝牙4.2版本。

蓝牙4.0版本是个里程碑，而今天我们设计所需要的就是研究蓝牙4.0版本。

1.2.2 蓝牙4.0版本蓝牙4.0版本是在蓝牙3.0+HS版本上的改进升级，它支持两种模式：单模式和双模式。

单模式是针对那些集成度较高、结构紧凑复杂的设备，在启动轻量级连接层(Link Layer)的情况下，它能提供的超低的峰值、平均和待机模式的功耗，较为简单的应用设备恢复和一面对多面的数据传输，还能让我们应用设备中的网络连接传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的顺序，同时它还具备连接时能够安全加密。

蓝牙4.0与3.0版本最大的进步就是功耗大幅度的降低了，它与3.0版本相比功耗较降低了90%，在数据传输上性能更省电这可能是它最大的优点。

随着现如今社会的发展，蓝牙在智能手机、笔记本电脑、智能设备和汽车等向着物联网、汽车自动化行业和个人设备等领域的发展，它对低功耗的要求只会越来越高。

蓝牙4.0给我们的第一印象或许就是低功耗，但它在以前的版本上确实有了里程碑式的发展，它在传输速率、防串扰时的跳频、智能式的主控制、连接设置的延迟、响应范围内的搜索、和安全加密性等方面有了相当大的进步及完善。

1.2.3 蓝牙4.0的应用蓝牙4.0版本应用范围很广，它一直伴随在我们现今生活的周围，在我们常常不离身的手机、个人电脑及掌上电脑相机、摄像机及电视等视讯等上面。

蓝牙低功耗技术是基于蓝牙低功耗无线技术核心规格的升级版，它为开拓智能家居、远程控制、及运动感应器等具有应用发展前景市场的应用打下了很好的基础。

目前就有不少企业随着蓝牙技术的成熟而推出了迷你型便携式蓝牙音箱，这是将传统数码和多媒体音箱结合应用的蓝牙技术，它能让消费者放下让人纠结的有线连接的羁绊，自由自在的以各种方式与音乐打交道。

但现如今，最有发展前途的应该是蓝牙技术在智能家居上的应用，智能家居是我们迈向更加自动化的一步，试想我们通过蓝牙传递信息来控制家里的各种电器设备，这岂不是异常的方便快捷，蓝牙是短距离传输信息的发起者，假如我们想调节LED灯的亮度和色调，我们可以通过蓝牙把我们想表达的意思以不同种类的方式无线传递出去，这就是我们不同于平常的家居生活，不需要人为的去物理操控它们，躺在被窝里我们或许就可以控制灯的开关与亮暗类似于家里的电扇、冰箱、空调等各种电器设备。

这一切的一切都是要基于在低功耗的性能上面，蓝牙4.0版本就是我们生活进步上的产物。

2 灯控开关的思路目前利用普通开关来控制电灯开关的方法有两种：单控开关和双联双控开关。

前者只起灯的单一地点控制通断作用；后者可实现二地可控制电灯通断作用。

人们在日常生活中经常遇到以下情况，躺在床上看书或看电视时，书可以随手放在枕头边上，电视也可以用手中的遥控器来开关，但是灯电灯如何方便的控制呢？现有的常见开关有如下缺点：（1）方便性，要控制必须人为的去物理操作；（2）安全性，有时候因为情况出现了漏电；（3）控制地点少，最多只能实现两地的控制。

为了解决以上问题，在设计过程中想到了生活中无处不在的无线技术，如无线鼠标、无线耳机、无线路由器、无线遥控器、无线收音机等等，其实无线技术主要有调频无线技术、红外无线技术和蓝牙无线技术三种。

其中蓝牙无线技术实际上是一种短距离无线通信技术。

说得通俗一点，是蓝牙技术使现代一些易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等家电，组成一个巨大的无线通信网络。

红外无线技术是设备或者系统通过红外辐射传递数据的一种无线技术。

调频无线技术也最早使用的无线电技术。

只要利用这三种技术中的一种我们就可以实现无线控制电灯开关了。

日常我们生活中的印象就是一个LED灯亮着，它接受这电源给它提供的功率，而一个开关元器件来斩断它与连通它，断掉它的能源供给的路线，它就熄灭了，反之，能够发亮。

我们设计所运用到无线技术不是直接来控制整个电路的导通与断开，它是间接的通过传递数据的方式，来经过信息处理来实现控制器的的通断。

3 无线开关的选择为什么想要用蓝牙做无线开关呢？蓝牙对于我们来说并不是很陌生，它就在我们的周围，由蓝牙技术联盟管理着，在我们的身边无声无息的发挥着它的作用，遍布于我们生活中的各个领域，如电子信息工程、计算机、电子商务、信息传递、文件接收等等。

设想我们只要通过智能手机，就可以操控生活中各式各样的电气设备，无论是体积庞大的工程机器还是体积渺小的电子器件。

在如今的社会中，手机几乎成为了我们日常生活中必不可缺的一部分，在走路步行、搭车出门、工作学习、吃饭睡觉等等。

手机都无时无刻的陪伴着我们，而智能手机上的蓝牙就能够短距离传递信息，设想我们用自己身边的日常品去操控电灯的话，岂不是很方便。