周志英，劉 輝，謝明華

(1.長沙大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)系，湖南 長沙410003;2.長沙大學(xué)電子與通信工程系，湖南 長沙410003)

在多媒體教學(xué)中，教師為了方便、快捷地通過和計(jì)算機(jī)交互，來控制幻燈片的播放、翻頁，暴風(fēng)影音暫停、播放、全屏與縮放、快進(jìn)、聲音大小控制等操作，往往只能在距離講臺(tái)和計(jì)算機(jī)的一個(gè)小范圍內(nèi)移動(dòng)，活動(dòng)受到限制，教學(xué)效果不是很理想.本文設(shè)計(jì)一種基于藍(lán)牙無線通信技術(shù)的多媒體控制器，遙控完成計(jì)算機(jī)的上述操作，提高教學(xué)和演講的效果.

1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)總體方案如圖1所示.系統(tǒng)由主控制器，鍵盤輸入模塊、激光發(fā)射模塊、藍(lán)牙LED指示燈、藍(lán)牙收發(fā)模塊和通用藍(lán)牙USB適配器組成.主控制器獲取鍵盤信號(hào)，根據(jù)觸發(fā)按鍵功能的不同生成相應(yīng)的編碼，并做一定通信協(xié)議算法處理，再通過藍(lán)牙收發(fā)模塊向USB藍(lán)牙適配器發(fā)送數(shù)據(jù).計(jì)算機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，向windows系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的操作，完成對(duì)計(jì)算機(jī)的相關(guān)操作.

圖1 總體結(jié)構(gòu)框圖

2 主要硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 控制電路設(shè)計(jì)

主控制器采用ATmega8單片機(jī)，它是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī).AT-mega8可以達(dá)到接近1MIPS/MHz的性能，運(yùn)行速度比普通CISC單片機(jī)高出10倍［1］，符合本設(shè)計(jì)的要求.

單片機(jī)外圍電路如圖2所示，單片機(jī)的 XTAL1和XTAL2接晶振電路，RESET接復(fù)位電路，RXD和TXD分別接藍(lán)牙收發(fā)模塊的 RXD和 TXD引腳;PC0－PC5，PB0－PB2，PD2、PD3和PD4接鍵盤輸入電路，PD4是激光燈控制電路的輸出引腳，用于控制激光燈的開和關(guān).

圖2 單片機(jī)控制電路

2.2 藍(lán)牙收發(fā)電路

本設(shè)計(jì)中采用HC－06版本藍(lán)牙串口模塊，此模塊采用CSR主流藍(lán)牙芯片，藍(lán)牙V2.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，兼容性極強(qiáng).模塊工作電壓3.3V、波特率為采用9600bps，可以與藍(lán)牙筆記本電腦、電腦加藍(lán)牙適配器、PDA等設(shè)備進(jìn)行無縫連接［2］.模塊分主機(jī)和從機(jī)，主機(jī)能和從機(jī)配對(duì)通信，從機(jī)與從機(jī)之間或主機(jī)與主機(jī)之間不能通信，從機(jī)能和電腦、手機(jī)等的藍(lán)牙配對(duì)通信，本設(shè)計(jì)采用主機(jī)模塊.

藍(lán)牙收發(fā)模塊與主控制器的連接電路如圖3所示.藍(lán)牙收發(fā)模塊串口的發(fā)送端RXD和接收端TXD引腳分別連接在主控制器串行口的PD1(TXD)和PD0(RXD)引腳上，主控制器通過藍(lán)牙收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線發(fā)送［3］.

圖3 藍(lán)牙模塊連接電路

2.3 激光燈控制與電源指示電路

激光燈控制電路如圖4所示，當(dāng)單片機(jī)端口PD4輸出低電平時(shí)，激光燈打開，激光二極管射出一束激光，該光束投射到屏幕上，可以形成一個(gè)光點(diǎn)，用于指示演講者正在講述的內(nèi)容.如圖5所示，為電源、藍(lán)牙指示燈控制電路，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)，電源指示燈常亮，藍(lán)牙指示燈閃爍等待配對(duì)，配對(duì)成功后停止閃爍并熄滅.

圖4 激光燈控制電路

圖5 電源指示電路

2.4 鍵盤接口電路

鍵盤接口電路如圖6所示，單片機(jī)的端口PC0－PC5，PB0 －PB2，PD2、PD3和 PD4 接鍵盤輸入電路，其中 PD2、PD3為常用輕觸開關(guān)按鍵，其余采用電容觸摸按鍵.

圖6 鍵盤接口電路

2.5 PC端接收電路

PC端硬件連接比較簡(jiǎn)單，將藍(lán)牙USB適配器直接通過USB連接到PC上即可，插上適配器后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)裝載藍(lán)牙適配器驅(qū)動(dòng)程序.

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

包括手持終端控制器程序和PC端接收程序兩部分.

3.1 手持終端控制器程序設(shè)計(jì)

圖7 手持終端控制器程序流程圖

ATMEL AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境(IDE)與Win AVR聯(lián)合可進(jìn)行C語言編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)牙USB多媒體控制器部分的程序編寫.程序主要完成I/O端口、定時(shí)器和串口的初始化，藍(lán)牙模塊驅(qū)動(dòng)、按鍵事件識(shí)別、按鍵事件分組處理、設(shè)備配對(duì)處理以及向PC機(jī)發(fā)送按鍵對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)編碼等功能，程序流程圖如圖7所示.設(shè)備配對(duì)處理程序是通過串口中斷接收并應(yīng)答PC機(jī)實(shí)現(xiàn)的聯(lián)系信號(hào)實(shí)現(xiàn)的.系統(tǒng)初始化時(shí)將串口波特率設(shè)置為9600kbps，允許中斷，雙工工作方式，使串口能接收和發(fā)送數(shù)據(jù).PC機(jī)發(fā)送0xfa、0X22至手持終端，表示正在請(qǐng)求認(rèn)證設(shè)備類型，以便打開相應(yīng)串口，收到回復(fù)0x99，配對(duì)設(shè)備成功.設(shè)計(jì)程序略.

3.2 PC端軟件設(shè)計(jì)

3.2.1 藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)程序

藍(lán)牙驅(qū)動(dòng)程序采用目前行業(yè)內(nèi)最流行的藍(lán)牙PC軟件、支持Windows 2000，Windows XP，Windows7，Windows Vista，WinCE，Linux等種平臺(tái)的BlueSoleil，它能實(shí)現(xiàn)臺(tái)式機(jī)或筆記本等各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)間的無線連接，并且還能無線訪問種類繁多的支持藍(lán)牙功能的設(shè)備，例如手機(jī)，耳機(jī)，打印機(jī)等等.同時(shí)，利用BlueSoleil的卓越無線功能，還可以無線接入Internet、搭建藍(lán)牙無線網(wǎng)絡(luò)，并能夠隨時(shí)和其它計(jì)算機(jī)或掌上電腦(PDA)交換信息、共享資源.其界面如圖8所示.

圖8 BlueSoleil主界面

3.2.2 PC 端接收程序

PC端對(duì)接收數(shù)據(jù)處理利用vb6.0設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)，主要通過調(diào)用系統(tǒng)API完成相應(yīng)操作［4］，PC端接收程序流程圖如圖9所示.開啟后自動(dòng)完成設(shè)備配對(duì)，可進(jìn)行彈出速度顯示，以及模式選項(xiàng)，操作極為方便，界面如圖10所示.

圖9 PC端接收程序流程圖

圖10 上位機(jī)操作過程界面

長按模式選擇鍵(PB2)3秒，啟動(dòng)菜單窗口于屏幕正中央，單擊PB2選擇對(duì)應(yīng)模式.

(1)自由模式

1)八個(gè)方向鍵(PC0－PC5，PB0，PB1)控制鼠標(biāo)移動(dòng).

2)PD2，PD3實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)左擊，右擊功能.

3)加減鍵(PD6，PD7)控制鼠標(biāo)移動(dòng)速度.

(2)PPT模式

1)鼠標(biāo)左右單擊按鍵功能.

2)鼠標(biāo)光標(biāo)控制功能.

3)鼠標(biāo)光標(biāo)移動(dòng)速度控制功能.

4)PPT全屏切換功能.

(3)娛樂模式

1)聲音加減(方向上下).

2)快進(jìn)(方向左右)Ctrl+? 和 Ctrl+(.

3)全屏切換.

4)暫停功能.

4 系統(tǒng)操作與使用

如圖11，按鍵按功能不同分為四組，各組鍵功能如下:

第一組:PC0－PC5，PB0、PB1:用來控制電腦光標(biāo)移動(dòng)的八個(gè)方向，上下方向按鍵同時(shí)兼有控制PPT上下翻頁和暴風(fēng)影音播放視頻時(shí)的聲音控制以及pdf文檔查看時(shí)上下移動(dòng)頁面功能;PB2:功能為PPT全屏控制.

第二組:PD6、PD7:控制光標(biāo)移動(dòng)速度的加減.

第三組:PD2、PD3:實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)的左右鍵單擊功能.

第四組:PD5:控制激光燈開關(guān).

同一組按鍵中當(dāng)檢測(cè)到有多個(gè)按鍵按下，僅選取一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的發(fā)送給計(jì)算機(jī)，不同組的按鍵可同時(shí)按下.

圖11 系統(tǒng)實(shí)物效果圖

5 結(jié)論

本文針對(duì)目前市場(chǎng)上多媒體控制器存在的弊端進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，研發(fā)了一種基于藍(lán)牙通信技術(shù)以及電容觸摸技術(shù)的多媒體器.系統(tǒng)采用電容觸摸方式進(jìn)行控制，使得操作更加人性化;同時(shí)電容觸摸檢測(cè)利用Atmega8 I/O口本身特性設(shè)計(jì)，還可以降低生產(chǎn)成本.

通過實(shí)踐驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，簡(jiǎn)單實(shí)用.

［1］張軍.AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］朱剛，談?wù)褫x，周賢偉.藍(lán)牙技術(shù)原理與協(xié)議［M］.北京:北方交通大學(xué)出版社，2002.

［3］張曉冬，曹雷.基于藍(lán)牙技術(shù)的單片機(jī)與 PC機(jī)無線數(shù)據(jù)通信［J］.信息技術(shù)，2009，(1):115 －117.

［4］許永和.8051單片機(jī)USB接口Visual Basic程序設(shè)計(jì)［M］.北京:北京航天航空大學(xué)出版社，2007.