基于BC03蓝牙模组的无线有源音箱设计

 

　　蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般10 m内)的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，使数据传输变得更加迅速高效。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4 GHz ISM(即工业、科学、医学)频段，采用时分双工传输方案实现全双工传输，数据速率为1 Mb/s。蓝牙技术实质是一种短距离无线通信标准。

　　选择C8051F020单片机作为该无线通信系统的处理和控制器，BC03MM蓝牙模块作为该无线通信系统的收发模块，通过串口通信使单片机和蓝牙终端设备相互连接，通过编写相关控制程序，实现键盘信号通过单片机模块处理转化后给蓝牙模块发送相关命令，从而控制对应的蓝牙终端(手机)进行播放音乐，拨打电话等功能。采用单片机作为蓝牙模块的命令控制和数据显示处理和控制器，具有电路结构简单、控制灵活、成本低廉、可移植性等优点。

　　1 整体方案设计

　　方案的主要任务是通过C8051F020单片机UART0完成与蓝牙模组通信和控制，实现蓝牙手机或者PC电脑与BC03蓝牙模组的互连，完成免提(Hand Free Profile，HFP)和音乐播放(Advanced Audio Distribution Profile，A2DP)功能。该系统由键盘、单片机、LCD显示器、固化了电缆通信协议(RFCOMM)的BC03MM蓝牙模块组成，其中键盘用来输入控制信号，LCD用来显示通信数据从而方便系统操作，单片机用来控制系统的运作，接收键盘的命令信号并传输给蓝牙模块，BC03蓝牙模块是用来连接外部蓝牙终端(手机或者PC电脑)，并通过发送命令控制其连接的终端实现系统功能。

　　2 硬件电路设计

　　2.1 硬件总体设计

　　整个系统采用一片C8051F020单片机和CSRBC03蓝牙模组来完成系统设计。其中UART0被配置在C8051F020的P0.0(TXD)和P0.1(RXD)，通过串接1 kΩ电阻与BC03模组串口连接。由于C8051F020和BC03蓝牙模组均为3.3 V系统，所以不需要增加额外的电平转换串口通信电路，简化了系统设计。C8051F020的端口P3控制LCD1602的命令和数据显示，端口P2完成键盘信息的输入。对于BC03MM蓝牙模块部分，通过驻极体传声器完成语音信号的输入，蓝牙模块的音频信号输出则通过TDA2030A以驱动负载。系统总体电路设计框图如图1所示。

　　

 

　　2.2 蓝牙模块接线设计

　　BC03MM蓝牙模块接线部分主要涉及到三个部分：

　　(1)语音信号的输入部分。语音信号输入由驻极体传声器和滤波处理电路完成，设置为单端输入方式。

　　(2)16位立体声音频解码部分的SPK立体声输出。对于蓝牙模块的两路立体声输出，选用TI公司的立体声音频功率放大芯片TPA6112进行前置放大，增益可以自行设定。

　　(3)与MCU的连接。

　　2.3 MCU控制和通信电路

　　MCU控制和通信电路包括：串行数据通信电路、控制信号输入和通信数据显示三个部分。

　　C8051F020内置增强型串口UART0和数字交叉开关，通过配置交叉开关控制寄存器XBR0和XBR2，将UART0的TXD和RXD数字信号配置在端口I/O引脚。本文中UART0被配置在C8051F020的P0.0(TXD)和P0.1(RXD)，通过串接1 kΩ电阻与BC03MM模组的UART(RX和TX)连接，完成串行数据的接收和发送。

　　控制信号输入部分主要由C8051F020 I/O端口P2控制矩阵式4×5键盘完成。使用矩阵式键盘，具有占用I/O资源少，程序编制简单等特点。系统需要实现HFP和A2DP功能，按键功能如图2所示。SHIFT为功能切换按键，在HFP和A2DP之间进行切换。按键0～3为多功能按键，在SHIFT键没有按下时，表示拨打电话的数字按键0～3或者接听来电、挂断电话、拒接来电和重新拨号功能;在SHIFT键按下时，依次表示音乐暂停/开始、连接蓝牙音乐、下一曲和上一曲功能。按键D，E，F和G为系统预留功能扩展按键，按下无作用。

　　

 

　　显示部分通过C8051F020的端口P3作为与LCD1602通信的8位数据线，主要完成通信数据和状态信息的显示。