手把手教你做智能LED灯（二） 硬件端的开发

第2节 硬件端的开发

现在，我们开始实现智能LED灯硬件相关部分的设计。

2.1 硬件连接

选择了Arduino MEGA 、HC-06蓝牙模块、LED灯模块和三引脚按钮开关以后，我们就需要把它们组合起来，为我们所用了。

因为同一个开发板要连接多个外接硬件，这时就需要Arduino扩展板出场了。

Arduino拥有很多的扩展板，其中有一种扩展板可以把Arduino开发板中的引脚，按照引脚－电源VCC－接地GND这样的组合，一组一组的扩展出来，方便开发者插拔。这个开发板就能很方便的解决我们现在遇到的VCC接口不够用的问题。

将Arduino开发板和扩展板上下插入后，引脚就扩展出来了，

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HC-06蓝牙模块有4个引脚需要与开发板连接，这里我们选择使用MEGA开发板的Serial2作为蓝牙模块的通信端口。Serial2使用D16作为TX、D17作为RX，

扩展板引脚	连接	蓝牙模块引脚
17组V	<—>	电源VC
17组G	<—>	接地GND
16组S(TX)	<—>	输入RX
17组S(RX)	<—>	输出TX

没有选择Serial（D0和D1引脚）是因为，希望用它来输出调试信息到电脑的串口，如果都使用Serial的话，同一个通路就会出现两类完全没有联系的信息，

＊如果你对蓝牙模块详细的使用方式感到陌生的话，请先参考蓝牙传输一文。

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LED灯模块有3个引脚需要与开发板连接。这里我们选择MEGA板的D45引脚作为LED灯的PWM控制引脚（当然可以选择任何其它具有PWM功能的引脚），

扩展板引脚	连接	LED灯模块引脚
45组V	<—>	＋
45组G	<—>	G
45组S	<—>	S

＊如果你对LED灯模块详细的使用方式感到陌生的话，请先参考控制LED灯一文。

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最后，将按钮开关接入Arduino MEGA开发板的D44引脚，

扩展板引脚	连接	LED灯模块引脚
44组V	<—>	中间未标注
44组G	<—>	-
44组S	<—>	S

＊如果你对按钮模块详细的使用方式感到陌生的话，请先参考按钮开关一文。

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全部组装好后，如下图，

2.2 代码实现

2.2.1 亮度调节命令

要控制LED灯，就要给LED灯发送命令。因此我们需要定一个命令的格式，让Arduino开发板读懂操作者的意图。

为了简单，我们将命令定义成最简单的形式：一个命令只有一个字节（1byte），一个字节有八位（8bit）。而调解LED灯模块的PWM引脚刚好有256级，也就是8bit的大小（00000000～11111111，刚好是256级）。所以我们定义，手机控制端每发送给LED灯的每一个字节的内容，就是要求LED灯显示的亮度。

发送的命令	对应的亮度
0x00	0级
0x01	1级
…	…
0x2F	47级
…	…
0xFF	255级

2.2.2 控制逻辑

1. 初始化时，在setup()函数中，

   //定义LED灯模块使用的引脚编号，
   //这里使用的是数字引脚45，
   //这是一个具有PWM功能的引脚
   int LED_PIN = 45;
   
   //定义按钮开关使用的引脚编号，
   //这里使用的是数字引脚44，
   int BUTTON_PIN = 44;
   
   void setup()
   {
      //设置LED灯的引脚为输出
      pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
   
      //设置按钮开关的引脚为输入
      pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);
   
      //初始化与电脑串口通信的串口，
      //以后的调试信息就通过Serial发送出去
      Serial.begin(9600);
   
      //初始化与蓝牙模块通信的串口，
      //以后通过蓝牙接收调试命令就通过Serial2
      Serial2.begin(9600);
   }

2. 系统运行当中，不断的尝试从蓝牙模块读取命令，一旦接收到命令，就根据命令的内容，调整LED灯的灯光亮度。

   //创建读取数据用的缓存
   char buffer [1];
   
   void loop()
   {
       //如果蓝牙串口可以读取数据
       if (Serial2.available())
       { 
           //读取数据到buffer中
           int nReadSize = Serial2.readBytes(buffer, 1);
   
           //如果成功读取到数据，就根据读到的值设置LED灯的亮度
           if(nReadSize > 0)
           {
               //输出调试信息到电脑上的串口，
               //电脑串口可以打印出内容
               Serial.print("Receive command:");
               int cmd = buffer[0];
               Serial.println(cmd);
   
               //设置LED灯的亮度             
               analogWrite(LED_PIN, buffer[0]);  
           }
       } 
   }

3. 增加对按钮开关的逻辑控制，

   char buffer[1];
   
   //累计按钮按下和松开的次数，
   //根据次数来判断当前应该打开电源还是关闭电源
   int keyPressCount = 0;
   
   //记录前一个按钮的开关状态
   int oldButtonState = HIGH;
   
   void loop() 
   {    
       int buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);
       bool powerChange = false;
   
       //判断当前是否是按下按钮
       if ((buttonState == LOW) && (oldButtonState == HIGH))
       {
           Serial.println("power press down");
           keyPressCount++;
           powerChange = true;
           oldButtonState = buttonState;
       }
   
       //判断当前是否是松开按钮
       if ((buttonState == HIGH) && (oldButtonState == LOW))
       {
           Serial.println("power press up");
           keyPressCount++;
           powerChange = true;
           oldButtonState = buttonState;
       }
   
       //按键消息累积为偶数时，说明用户完成了一次按钮操作
       if (powerChange && (keyPressCount % 2 == 0))
       {
           //如果当前是开灯状态，那么现在就要关闭灯
           if (powerOnOff) 
           {
               Serial.println("power off");
               analogWrite(LED_PIN, 0);
               powerOnOff = false;
           }
           //如果当前是关灯状态，那么现在就要开灯
           else
           {
               Serial.println("power on");
               analogWrite(LED_PIN, 255);
               powerOnOff = true;
           }
   
           return;
       }
   
       if (Serial2.available())
       {   
           int nReadSize = Serial2.readBytes(buffer, 1);
           if (nReadSize > 0)
           {
               Serial.println("Receive command");
               int cmd = buffer[0];
               Serial.println(cmd);
   
               //手机遥控调节灯光强度，
               //说明当前是开灯的状态
               powerOnOff = true; 
               analogWrite(LED_PIN, buffer[0]);
           }
       } 
   }

4. 将程序部署到Arduino MEGA开发板上。

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