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樹德科技大學

電腦與通訊系碩士班

碩士論文

結合藍芽模組與控制晶片之

無線系統研究開發及實現

Research and Application Design Using Bluetooth Module with

Microcomputer System Chip

研究生：王嘉暐

指導教授：陳武男博士

中華民國一百零二年六月

結合藍芽模組與控制晶片之無線系統研究開發及實現

Research and Application Design Using Bluetooth Module with

Microcomputer System Chip

研究生：王嘉暐

指導教授：陳武男博士

樹德科技大學

電腦與通訊系碩士班

碩士論文

A Thesis

Submitted to

Department of Computer and Communication

Shu-Te University

In Partial Fulfillment of the Requirements

For the Degree of

Master of Science

June 2013

Kaohsiung, Taiwan, Republic of China

中華民國一百零二年六月

i

樹德科技大學電腦與通訊系碩士班

學生：王嘉暐指導教授：陳武男博士

結合藍芽模組與控制晶片之無線系統研究開發及實現

摘要

本論文應用國際規範通訊協定的藍芽裝置(模組)，結合MCS-51控制晶片設計

相關之無線通訊系統，控制晶片以單晶片 C 語言來撰寫韌體程式、智慧型手機內

之應用程式介面運用開發Android作業系統的線上雲端平台MIT App Inventor來編

輯。研究部分主要針對藍芽模組之系統控制以及開發相關系列之產品。

第一部份為藍芽模組的特性簡介(如：藍芽技術、傳輸方式、通訊協定架構

等…)，再結合MCS-51控制晶片，以單晶片 C語言撰寫韌體語言和 Java拖移式物

件導向方式編排手機內部應用程式，設計一套可攜式情境音響喇叭系統。

第二部分則以單晶片 C 語言撰寫韌體語言，控制直流馬達轉速，對於距離以

及穩定性作探討。另外，測試模組之間接合性之運用等。

關鍵字：ISM Band、藍芽模組、A7125無線收發模組、可攜式情境音響喇叭系統。

ii

Shu-Te University

Department of Computer and Communication

Student：Jia-Wei Wang Advisors：Dr. Wu-Nan Chen

Research and Application Design

Using Bluetooth Module with Microcomputer System Chip

ABSTRACT

This thesis subjects on applications of bluetooth module of international

communications protocol, combined with MCS-51 control chip to design a wireless

communication system.

The MCS-51 control chip firmware is programmed in C language. The Application

Program Interface(API) in smartphone use MIT App Inventor to develop the Apps for

Android system.

The first part is to introduce and characteristic of bluetooth module (e.g, Bluetooth

technology, transmission mode, structure of communications protocol and so on.). The

second part is the exploring and the development of the remote motor control and its

related application.

Finally in wireless product development, a portable lighting speaker system is

designed. The above system is programmed in C language and drag and plug

object-oriented program(oop) to the apps in Java platform.

Keyword：ISM Band、Bluetooth module、A7125 module、portable lighting speaker

system.

iii

誌謝

首先要感謝我的父母親，供我吃穿讀到大學碩士班，家人總是最支持我的力

量及動力。如今在碩班生涯，也是目前求學的最後階段，可以跟家人們一起分享

這份榮耀時刻。

再來感謝這兩年來一起在研究室度過無數的日日夜夜各位、同屆的俊平、偉

倫、怡婷、丞翰、弘智、啟雄、正佑、明守、仲杰、仲烜、書豐、偉哲、威村、

亞良，每當有學習上的困難或研究上的瓶頸，總能互相得求問。及學弟妹們，聖

文、歡賢、嘉豪、志賓、柏村、亞辰、彥印、文宏、霆皓、煥宇，學習是一條無

止盡的道路，在各領域上都要互相，再次祝福各位學弟妹們能順順利利。

當然也要謝謝已經畢業的學長姊們，孟謙、奕寰、柏翰、宏偉、張簡、翰澤、銘

傑、孟恒、勅孝、翔羽、育昇、禾修、協峰、哲賢、弘傑、竣元、俊維、俊儒、伯穎、良

展、璽文、坤憲、舜弘、智盛、冠亨、鳳坤、建周、健志，不論是還在求學攻讀博士班

或已在業界工作前輩們，帶領著我們更先進入未知的階段。

最後感謝各位電通系上的老師們，也很榮幸讓「陳武男」教授擔任指導老師，

從老師學到許多的專業知識，也透過武男老師認識業界上許許多多人物，並教導

我們對任何人事物的極積性與效率性，這樣初步社會，才不因抗壓性不足所擊敗。

iv

目錄

摘要 ................................................................................................................................... i ABSTRACT ..................................................................................................................... ii 誌謝 ................................................................................................................................. iii

目錄 ................................................................................................................................. iv

表目錄 ............................................................................................................................. vi

圖目錄 ............................................................................................................................ vii

第一章緒論 .................................................................................................................... 1

1.1 研究動機 ........................................................................................................... 1

1.2 論文架構與綱要 ............................................................................................... 2

第二章 ISM Band RF晶片之系統分析 ......................................................................... 3

2.1 藍芽模組 ........................................................................................................... 3

2.2 藍芽模組介紹 ................................................................................................... 4

2.3 藍芽模組特性 ................................................................................................... 7

2.4 藍芽技術 ........................................................................................................... 8

2.5 藍芽傳輸方式 ................................................................................................. 10

2.6 藍芽通訊協定架構 ......................................................................................... 12

第三章可攜式情境音響喇叭系統 .............................................................................. 14

3.1 系統特色 ......................................................................................................... 15

3.2 系統功能簡介 ................................................................................................. 16

3.3 系統流程 ......................................................................................................... 18

3.3.1 應用程式內部程式流程 .............................................................................. 18

3.3.2 作品內部程式流程 ...................................................................................... 25

3.4 系統操作流程 ................................................................................................. 28

3.5 系統相關簡介 ................................................................................................. 30

第四章無線振動器之直流馬達控制與應用 .............................................................. 32

4.1 系統流程 ......................................................................................................... 33

4.1.1 遙控端 .......................................................................................................... 33

4.1.2 遙控接收端 .................................................................................................. 36

4.2 硬體架構 ......................................................................................................... 38

第五章相關藍芽模組與無線收發模組結合MCS-51控制晶片作應用之探討 ...... 40

5.1 A7125 RF晶片模組介紹 ................................................................................. 40

5.1.1 A7125 RF晶片模組特性 .............................................................................. 43

5.1.2 重要暫存器介紹 .......................................................................................... 44

5.1.3 串列介面控制(3 or 4 wire serial interface) ................................................. 45

5.1.4 SPI介面的動作原理 .................................................................................... 47

5.2 測試架構 ......................................................................................................... 48

v

5.3 測試平台 ......................................................................................................... 49

5.4 測試流程 ......................................................................................................... 50

5.4.1 使用者端 ...................................................................................................... 50

5.4.2 主機端 .......................................................................................................... 51

5.4.3 子機端 .......................................................................................................... 52

5.5 問題探討 ......................................................................................................... 53

第六章結論 .................................................................................................................. 54

參考文獻 ........................................................................................................................ 55

vi

表目錄

表 2-1、藍芽模組腳位工作表 ........................................................................................ 4

表 5-1、Electrical specification ..................................................................................... 42

表 5-2、A7125模組腳位工作表 .................................................................................. 42

表 5-3、重要暫存器功能說明 ...................................................................................... 44

表 5-4、SPI介面的指令格式 ....................................................................................... 45

vii

圖目錄

圖 2-1、藍芽模組實體圖 ................................................................................................ 3

圖 2-2、具有立體聲音頻編解碼功能之藍芽模組實體圖 ............................................ 3

圖 2-3、藍芽模組腳位圖 ................................................................................................ 6

圖 2-4、藍芽模組尺寸圖 ................................................................................................ 6

圖 2-5、藍芽裝置連接一對一的 Piconet示意圖 .......................................................... 9

圖 2-6、藍芽裝置連接一對多的 Piconet示意圖 .......................................................... 9

圖 2-7、藍芽傳輸搜尋示意圖 ....................................................................................... 11

圖 3-1、系統示意圖 ...................................................................................................... 14

圖 3-2、智慧型手機可開發相關作品等圖 .................................................................. 15

圖 3-3、智慧型手機內部應用程式介面 ...................................................................... 16

圖 3-4、作品內部結構 .................................................................................................. 17

圖 3-5、應用程式內部程式流程圖 .............................................................................. 18

圖 3-5-1、初始化動作 .................................................................................................. 20

圖 3-5-2、燈光效果按鍵動作 ...................................................................................... 21

圖 3-5-3、雷射光投影效果及控制音量大小聲按鍵功能 .......................................... 22

圖 3-5-4、情境效果按鍵功能 ...................................................................................... 23

圖 3-5-5、離開應用程式按鍵功能 .............................................................................. 24

圖 3-6、作品內部程式流程圖 ...................................................................................... 25

圖 3-6-1、作品內部程式簡介 ...................................................................................... 27

圖 3-7、手機與作品做藍芽配對連線示意圖 .............................................................. 28

圖 3-8、進入應用程式內所展示介面 .......................................................................... 29

圖 3-9、動作對應示意圖 .............................................................................................. 29

圖 3-10、App Inventor開發平台整體架構圖 ............................................................. 30

圖 3-11、Keil uVision3軟體撰寫 C程式介面圖 ........................................................ 31

圖 4-1、無線振動器示意圖 .......................................................................................... 32

圖 4-2、遙控端程式流程圖 .......................................................................................... 33

圖 4-3、遙控端應用程式方塊圖 .................................................................................. 34

圖 4-4、遙控端應用程式介面 ...................................................................................... 35

圖 4-5、遙控接收端程式流程圖 .................................................................................. 36

圖 4-6、遙控接收端程式簡介 ...................................................................................... 37

圖 4-7、遙控接收端實體圖 .......................................................................................... 38

圖 4-8、遙控接收端電路示意圖 .................................................................................. 39

圖 4-9、遙控接收端電路佈局圖 .................................................................................. 39

圖 5-1、射頻收發模組實體圖 ...................................................................................... 40

圖 5-2、射頻收發模組電路佈局圖 .............................................................................. 40

圖 5-3、射頻收發模組系統方塊圖 .............................................................................. 41

viii

圖 5-4、A7125模組腳位圖 .......................................................................................... 41

圖 5-5、3-Wire串列介面-讀取時序圖 ........................................................................ 46

圖 5-6、架構示意圖 ...................................................................................................... 48

圖 5-7、測試架構圖-主機端 ........................................................................................ 49

圖 5-8、測試架構圖-子機端 ........................................................................................ 49

圖 5-9、使用者端程式流程圖 ...................................................................................... 50

圖 5-10、主機端程式流程圖 ........................................................................................ 51

圖 5-11、子機端程式流程圖 ........................................................................................ 52

1

第一章緒論

1.1 研究動機

藍芽技術被廣泛應用在電腦、行動電話、或其它家電用品上作為無線傳輸等

功能技術開發。除了可以達到數位資料的傳輸外，也可以傳送(多媒體)聲音。藍芽

可以進行一對一或一對多的連接方式，有效傳輸範圍最遠達到 10公尺。而藍芽所

帶來的不只是一個更遠、更快、更安全、更方便的網路傳輸方式；更重要的，藍

芽是一種共通的標準，無論是通訊、資訊、媒體（消費性電子）等可攜式終端機。

近年來，國人使用智慧型手機越來越普及，相對的也帶來智慧型手機周邊相

關的趨勢，其中又以應用程式(App)更為風潮，我們利用智慧型手機上的應用程式

(APP)，再透過手機內建藍芽裝置，與我們的作品做藍芽上的配對及連線，並以智

慧型手機操作，結合多媒體與燈光控制及多種情境模式等功能變換。

藍芽商邊商品也有許多不同應用，但其功能只為單一操控，而本作品運用到

將藍芽模組中有同時支援 A2DP 和 SPP 型態的傳輸格式，並將多媒體和字元傳輸

結合，達到可同時撥放音樂(可控制選曲歌曲的音訊大小)和切換 LED燈變化(紅、

綠、藍三元色組合)等工作，目前市面無此相關產品，可作為新一波的產業化商品。

本論文運用於結合藍芽模組與MCS-51控制晶片，同時撰寫以 Android作業系

統為主的智慧型手機內的應用程式(App)；設計一套符合使用者簡易上手且普及大

眾化的系統；除了藍芽模組的無線傳輸之功能，也對本藍芽模組作些相關性的專

題製作，以提升藍芽模組可運用性之機會。

2

1.2 論文架構與綱要

本論文共規劃為六章，各章綱要分別敘述如下：

第一章：緒論。敘述本論文研究動機及研究目的。

第二章：ISM Band RF晶片之系統簡介。介紹 ISM Band RF相關藍芽模組之功能

與模組特性等。

第三章：可攜式情境音響喇叭系統。運用 MCS-51 控制晶片結合藍芽模組，並撰

寫 Android 作業系統的智慧型手機內應用程式(App)以手機作為操控端；

設計一套符合使用者簡易上手且普及大眾化的系統。

第四章：無線振動器之直流馬達控制與應用。將市有有線的控制方式，改為結合

藍芽模組，並透過MCS-51控制晶片控制直流馬達，達到藍芽有效收發距

離控制之無線振動器。

第五章：相關藍芽模組與無線收發模組結合MCS-51控制晶片作應用之探討。

第六章：結論。

3

第二章 ISM Band RF晶片之系統分析

目前不論在數位或無線通訊系統的發展都為非常迅速，無線通訊設備的使用

也大幅度的增加，通訊產品正朝著功能強、價格低、重量輕、體積小、耗電低的

目標前進，頻段的運用往更高頻發展中，且應用也非常之廣泛，如家庭自動化系

統、無線資料傳輸、無線鍵盤、無線滑鼠、2.4GHz ISM頻帶通訊系統等。

2.1 藍芽模組

藍芽用於在不同的裝置之間進行無線連線，例如連線電腦和外圍裝置等。藍

芽可以支援功能更強的長距離通訊，用以構成無線區域網路。而藍芽這種射頻收

發模組就是能透過無線發射與接收的模組，資料傳送安全度高、比一般傳統式紅

外線傳輸更快更遠，且不用對準兩個傳輸埠成一直線。

圖 2-1及 2-2為市面上一般兜售的藍芽模組，功能性上大致相同，不同於是圖

2-2 具有語音、多媒體傳輸及立體聲音頻編解碼功能，有支援傳輸型態為 SPP、

A2DP、AVRCP、Headset、Handsfree等，在第三章節有運用到此藍芽的 SPP(Serial

Port Profile)及 A2DP(Advenced Audio Distribution Profile)支援型態來達到功能之可

行性，前者藍芽模組僅支援 SPP 傳輸型態。本章節僅對圖 2-1 之藍芽模組來做相

關簡介及功能描述，而圖 2-2之藍芽模組只比圖 2-1之藍芽模組多出具有語音、多

媒體傳輸及立體聲音頻編解碼功能，因不做相關功能描述。

圖 2-1、藍芽模組實體圖

圖 2-2、具有立體聲音頻編解碼功能之

藍芽模組實體圖

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BAhttp://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%A4%96%E5%9B%B4%E8%AE%BE%E5%A4%87&action=edit&redlink=1http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%97%A0%E7%BA%BF%E5%B1%80%E5%9F%9F%E7%BD%91

4

2.2 藍芽模組介紹

表 2-1、藍芽模組腳位工作表

PIN Name PIN# Pad type Description

GND 13.21.22 VSS Ground pot

3.3 VCC 12 3.3V Integrated 3.3V(+) supply with On-chip linear

regulator output within 3.15~3.3V

AIO0 9 Bi-Directional Programmable input/output line

AIO1 10 Bi-Directional Programmable input/output line

PIO0 23 Bi-Directional RX

EN Programmable input/output line, control output for

LNA(if fitted)

PIO1 24 Bi-Directional TX

EN Programmable input/output line, control output for

PA(if fitted)

PIO2 25 Bi-Directional Programmable input/output line










RESETB 11 CMOS input with

weak internal pull-up

Reset if low. Input debouncde so nust be low for > 5MS to cause a reset

UART_RTS 4 CMOS output,

tri-stable with weak internal pull-up

UART request to send, active low

UART_CTS 3 CMOS input with

weak internal pull-down

UART clear to send, active low

5

UART_RX 2 CMOS input with


UART Data input

UART_TX 1 CMOS output, Tri-stable with internal pull-up

UART Data output

SPI_MOSI 17 CMOS input with


Serial peripheral interface data input

SPI_CSB 16 CMOS input with

weak internal pull-up

Chip select for serial peripheral interface, active low

SPI_CLK 19 CMOS input with


Serial peripheral interface clock

SPI_MISO 18 CMOS input with


Serial peripheral interface data Output

USB_- 15 Bi-Directional

USB_+ 20 Bi-Directional

NC 14

PCM_CLK 5 Bi-Directional Synchronous PCM data clock

PCM_OUT 6 CMOS output Synchronous PCM data output

PCM_IN 7 CMOS input Synchronous PCM data input

PCM_SYNC 8 Bi-Directional Synchronous PCM data strobe

6

圖 2-3、藍芽模組腳位圖

圖 2-4、藍芽模組尺寸圖

7

2.3 藍芽模組特性

此藍芽是一個具有 SPP 傳輸協定且使用簡便的模組。符合藍牙 2.0 帶

EDR(Enhanced Data Rate：增強型傳輸速率)、3Mbps調制度。

它採用 CSR BC04 藍芽晶片技術、CMOS 技術、AFH(Adaptive Frequency

Hopping Feature：可調式跳頻技術)功能，且體積小、外圍電路設計容易。

1. 硬體架構特性

靈敏度可達到-80dBm

高達+4 dBm的 RF發射功率

低功耗

低電壓 3.3V工作

可選 PIO控制

具有 UART傳輸介面接口

可編程序的鮑率設定

內置集成天線(使用者無需調試天線)

具有表面貼連接之引腳半孔

2. 基本參數定義

預設傳輸率：38400、資料位元：8、同位檢查：無、停止位元：1、

流量控制：有

支援 9600、19200、38400、57600、115200、230400、460800 傳輸

率

8

2.4 藍芽技術

短距離無線通訊技術中，藍芽(bluetooth)是一種用來替代個種機器間盤根錯節

的電線，所開發出來的短程無線傳輸技術。藍芽無線技術除了所帶來的是一個更

快、更安全、低價位、低功率消耗和更方便的傳輸方式之外，還能取代紅外線傳

輸這種必須點對點傳輸上的不方便。

藍芽可以是一對一(point to point)或一對多(point to multi-point)的方式溝通，並

以主(master)從(slave)式的方式進行資料傳輸，藍芽的封包傳輸以分時雙工(TDD,

time division duplex)的方式進行，傳輸封包所花費的時間單位稱為時槽(time slot)，

每一時時槽 0.625毫秒(ms)。

藍芽的使用頻段為無須額外授權的 2.4GHz ISM工業、科學以及醫療頻帶上，

傳輸距離依照電波發射功率的不同可在 10公尺到 100公尺之間。由於在此頻帶運

作的無線設備皆能在世界各國使用，且無須事先申請也無須繳納頻率的使用費，

因此許多無線傳輸標準如 IEEE 802.11b/g等皆於此頻帶內運作，然而為了避免與同

樣在此頻帶上的其他通訊規格相互干擾，必須具備抗干擾能力以降低電波衰減的

情況，所以藍芽使用跳頻展頻(FHSS, frequency hopping spread spectrum)技術。

9

FHSS是將該頻帶切割為 2402~2480MHz等 79個 1MHz的頻道，以每秒 1600

次的跳頻速率，將基本的傳輸時槽切割為 0.625毫秒(ms)。而跳頻的順序由主動建

立連線的藍芽設備(master)在連線之初即依照其本身的設備位址所決定，被動建立

連線的藍芽設備(slave)在進入連線時獲得其跳頻序列，藉由時脈同步的方式，雙方

可於同一個時槽跳躍到相同頻率傳送接收封包。

在現行的藍芽技術裡，主動提出連線需求的一方稱為 Master，而被動接受連

線的一方稱為 Slave。當藍芽的連線建立之後，即形成一個 Piconet，Piconet 為藍

芽基本運作單位，圖 2-5為一對一的 Piconet示意圖，圖 2-6為一對多的 Piconet示

意圖，Piconet中最多可以由一個Master以及七個 Slave組成，在 Piconet中的跳頻

順序及傳輸順序等控制皆由 Master端主導，目的是避免發生資料碰撞(collision)與

衝突(conflict)的情形發生。

圖 2-5、藍芽裝置連接一對一的 Piconet示意圖

圖 2-6、藍芽裝置連接一對多的 Piconet示意圖

10

2.5 藍芽傳輸方式

根據傳輸的資料型態，藍芽可以分為兩種不同的連線方式：一種則是封包交

換(Packet Switching)的 ACL(Asynchronous Connection-Less)連線，另一種是電路交

換(Circuit Switching)的 SCO(Synchronous Connection-Oriented)連線。

SCO 連線是在固定的時槽間隔中進行傳輸，大部分都應用在聲音等具有時效

性的資料傳輸上；而 ACL連線則是運用剩餘的時槽，進行時效性較低的數據資料

傳輸。由於藍芽有分時多工的特性，所以必須隨時維持 Piconet中時序的同步以防

止發生錯誤，因此藍芽設備在進行資料傳輸時，必須遵守時槽的限制，以避免多

個封包同時在 Piconet中傳輸而發生碰撞。

在藍芽的 Piconet進行封包傳輸時，藍芽規格中規定Master端只能利用偶數時

槽將封包送出，而 Slave 端只能利用奇數時槽將封包傳給 Master 端，Master 送出

的封包在標頭(Header)中記載了指定的 Slave位址，每一個 Piconet中的 Slave此時

就會開始注意頻道上的封包，並依據標頭中記載的 Slave位址進行比對，若記載的

位址與本身位址不符則停止接收，只有其中一個 Slav 在核對位址無誤之後會將封

包收下，而收到封包的 Slave必須依照藍芽規格中的規定，在接下來的時槽將佇列

中的封包傳給Master，如果該 Slave沒有任何封包需要傳送，也必須回傳占用一個

時槽的封包告知Master端有關封包接收的成功與否等資訊。

另外，藍芽規格中規定 Slave 端只有在收到 Master 送來的封包後才能將本身

佇列中的封包送出，因此當 Master 沒有資料需要與 Slave 進行傳輸時，為了避免

Slave 封包延遲過長的現象，仍然需要在偶數時槽中送出一個記載該 Slave 位址的

訊號給Master端，以便詢問該 Slave是否有封包需要傳輸。

11

當Master與多個 Slave進行資料傳輸時，便以循環的方式輪流對每個 Slave進

行訊問並交換封包，除了可藉此達到對每個 Slave公平的服務之外，也能夠藉由平

均服務的方式進行降低各個 Slave端的封包延遲，圖 2-7即為 Master與多個 Slave

以循環的方式進行封包傳輸的示意圖，圖中黑色格子代表 Master 與 Slave 時槽的

時間間隔，在 Master 的時槽中有與 Slave1、Slave2 顏色相同的方格，代表這兩個

Slave的資料封包，裡面的箭頭代表資料搜尋的方向。

圖 2-7、藍芽傳輸搜尋示意圖

12

2.6 藍芽通訊協定架構

藍芽通訊技術為了方便提升藍芽的效能，以階層式的架構運作，這樣各階層

的設備就可以各類型廠商來設計與製造，也可以方便各階層的修改與制訂。依照

藍芽架構中各種協定的作用可分為以下幾類：

1. 藍芽核心協定(Bluetooth Core)：

藍芽核心(Bluetooth Core)的通訊架構是由 5個通訊協定所構成。由上到下

層的依序為：邏輯連結層、語音層、連結層、基層及實體層。

邏輯連結層(Logic Link Control and Adaptation Protocol)

邏輯連結負責建立及管理與上層之間資料傳遞的邏輯頻道

(Channel)，以及處理資料的切割與重組。

語音層(Voice)

當連結層建立起傳遞語音用的通訊連結時，有語音層負責傳遞編碼後

的語音資料。但也因為過荷(Overhead)往往是語音層在傳遞資料時造

成速度緩慢的最大因素，所以藍芽將語音層定位於比較下層，以便提

升傳送的速度。

連結層(Link Manager Protocol)

連結層負責控制基層的通訊連結的各項參數的設定。連結層以傳送控

制封包的方式來設定這些參數。

13

基層(Baseband)

基層是藍芽技術的重要核心，在這一層內也制訂了最多的標準，其負

責的範圍包括提供傳輸從上層接受到資料的通訊連結、跳頻序列計

算、時序同步方式、資料傳輸型態、語音編碼、錯誤修正、封包結構

以及設備的各種連接狀態切換等。

實體層(RF)

藍芽的實體層(RF)採用在免執照的 2.4GHz 無線電頻帶，以跳頻展頻

技術來進行無線傳輸。輸出功率 1mW，可以達到約 10公尺左右的通

訊距離，必要時還可將輸出功率提升到 100mW，此時通訊距離最長

可以達到 100公尺左右。

2. 纜線移除協定(Cable replacement protocol)：

為了模擬傳統的 RS232串列埠內控制和資料信號，進而讓藍芽核心協定能

與現有使用串列埠 RS232介面的應用軟體溝通，因此在藍芽協定當中，制

訂了纜線移除協定(Cable replacement protocol)這項協定以增加藍芽與其他

高層應用協定的擴充性。

3. 電信控制協定(telephony control protocol)：

主要負責控制電信通話方面所制定的一種協定，目的是使得藍芽裝置能與

傳統電話設備、行動電話和具有藍芽系統的裝置相互結合，如手機用的藍

芽耳機、具藍芽功能的音響等。

14

第三章可攜式情境音響喇叭系統

藍芽技術當今成熟發展，被運用在語音傳輸上更為居多(例：藍芽耳機)，但也

只為單一功能。本作品與業界科技公司之合作產商共通開發，作品內部包括

MCS-51 控制晶片的結合，並且透過藍芽模組所支援型態 (Advenced Audio

Distribution Profile and Serial Port Profile：簡略為 A2DP和 SPP)進行多媒體及字元

傳送，再以目前蓬勃發展的智慧型手機產業做 Android 作業系統手機內應用程式

(App)開發，符合一般使用者且容易大眾化，相信在未來的趨勢勢不可擋。

技術描述：此作品是屬於一般藍芽模組有效接收範圍(約十米)之無線傳輸系

統，此系統包含一個適用 Android作業系統手機的應用程式與單向接收電路。系統

運用 2.4GHz射頻收發藍芽模組結合 MCS-51控制晶片，以 8051單晶片 C語言編

寫 MCS-51控制晶片內部之程式、並部分使用 PCB板來實現硬體功能。在此系統

開發中的 Android作業系統手機內的應用程式可轉換成 QR code，讓具有 QR掃描

之手機方便下載安裝，圖 3-1為系統示意圖。

圖 3-1、系統示意圖

15

3.1 系統特色

圖 3-2、智慧型手機可開發相關作品等圖

本作品運用智慧型手機內 APP 及藍芽技術等功能，也研究出些目前功能可運

作的作品集(如圖 3-2所示)，藍芽技能當近技術成熟，而再加上智慧型手機應用程

式的開發，加以運用控制，便已可生活化大眾。其系統特色如下述：

1. 具備有藍芽之手機，皆可與作品配對連線，並進行媒體撥放。

2. 所撰寫之 APP可轉換成 QR code，讓具有 QR掃描之手機方便下載安裝

3. 本作品攜帶方便且大小適中易收納。

4. 室內、外(有供應電源插座)均適用，提升便利性。

16

3.2 系統功能簡介

圖 3-3、智慧型手機內部應用程式介面

圖 3-3所示為應用程式介面，其功能如下述：

1. 圖示 logo：可放入指定的圖片或 logo。

2. 雷射投影：可開啟雷射投影光並切換投影效果。

3. 音量調節鍵：將所選取的歌曲來達到音量控制。

4. 燈光按鍵：可切換不同燈光之變化。

5. 情境模式：可選擇不同情境效果，如派對、用餐、星光、睡眠、放鬆等。

6. 歌曲選擇：可從手機指定目錄底下抓取歌曲。

17

圖 3-4、作品內部結構

圖 3-4所示為作品內部結構，其功能如下述：

1. 藍芽模組：作為與手機溝通之傳輸工具。

2. MCS-51單晶片：與藍芽模組 UART連接(Tx/Rx)，執行接收指令。

3. 直進馬達：可控制雷射光投影變化。

4. 雷射光投影：雷射光影。

5. LED矽基板：顏色燈光。

6. 喇叭：作為音訊輸出。

18

3.3 系統流程

3.3.1 應用程式內部程式流程

圖 3-5、應用程式內部程式流程圖

19

應用程式內部程式說明：

由於本應用程式開啟後就會作品進行連線，是因內部設定對應的藍芽位址，

所以開啟應用程式來連線前，請先將手機與作品進行藍芽配對。

1. 由使用者點擊手機內應用程式並開啟。

2. 開啟後會立即與作品進行連線。

若有其他使用者連線中都視為連線失敗並退出應用程式。

3. 連線成功後則手機畫面會顯示出應用程式介面。

4. 應用程式介面中有許多圖示按鍵，當點擊對應的圖示按鍵則會發送出對

應的資料給作品接收。

當藍芽連線距離超出範圍，則點擊按鍵後介面會出現提醒話語。

當點擊退出應用程式的圖示按鍵時，則會再次跳出確認選單。

5. 當傳送成功，則作品會將接收到的資料對應並執行動作。

20

程式方塊動作講解：

圖 3-5-1、初始化動作

進入手機內應用程式後，所立即執行的動作。如圖 3-5-1說明，作藍芽裝置連

線與否判斷條件，連線成功(條件判斷為 YES)則在手機介面顯示文字提示及發送藍

芽字元資料；連線失敗(條件判斷為 NO)則在手機介面顯示文字提示。

21

圖 3-5-2、燈光效果按鍵動作

當使用者點擊對應的按鍵後所執行Button內部動作。如圖 3-5-2說明，作Button

圖片切換判斷條件，一為發送字元資料(燈光效果開啟)及其他燈光 Button 圖片改

變；另一為發送字元資料(燈光效果關閉)及自身 Button圖片切換。

22

圖 3-5-3、雷射光投影效果及控制音量大小聲按鍵功能

當使用者點擊對應的按鍵後所執行 Button內部動作。如圖 3-5-3說明，在雷射

光投影方面為作 Button 圖片切換判斷條件，並發送字元資料(馬達或雷射功能

ON/OFF)及 Button 圖片切換；在音量調整方面為作音量上下限判斷條件，發送字

元資料(音量調節 UP/DOWE)作為控制晶片腳位脈衝輸入。

23

圖 3-5-4、情境效果按鍵功能


圖片切換判斷條件，並發送字元資料(情境功能 ON/OFF)、Button圖片切換、視窗

及其他情境模式的關閉。

24

圖 3-5-5、離開應用程式按鍵功能


點擊後跳出選擇視窗並告知退出應用程式資訊，選擇 YES則執行藍芽斷線及退出

應用程式；選擇 NO則返回應用程式介面。

25

3.3.2 作品內部程式流程

圖 3-6、作品內部程式流程圖

26

作品內部程式說明：

由於本應用程式開啟後就會作品進行連線，是因內部設定對應的藍芽位址，

所以開啟應用程式來連線前，請先將手機與作品進行藍芽配對。

1. 確定作品目前是否有無電力提供。

2. 在開機狀態下，判斷有無使用者連線中。

有：則其他連線動作都視為無效，連線失敗。

無：等待使用者連線。

3. 連線成功後，等待使用者方傳送資料。

4. 當接收到資料後，進行資料對應並執行該動作。

若接收失敗則無動作反應，並等待下次資料接收。

27

圖 3-6-1、作品內部程式簡介

圖 3-6-1說明作品內部的控制晶片的程式碼簡介，包含標頭檔引用、宣告函式

的定義、主程式內功能簡述及副程式內動作迴圈。

1. 程式碼第 004 行到第 006 行：本程式專案包含這些的標頭檔，可以於程

式專案一起編譯除錯。

2. 程式碼第 011 行到第 013 行：宣告函式，有延遲副程式、情境效果副程

式等函式。示 123

3. 程式碼第 018 行到第 113 行：主程式內部包含一些變數的命名及定義、

傳輸速率設定、接收狀態判斷式、對應指令的動作判斷式(例：燈光切換、

雷射投影、情境模式及硬體音量控制等動作指令)等。

4. 程式碼第 118行後：副程式為情境模式的動作迴圈。

28

3.4 系統操作流程

以下步驟為系統的操作流程。每支智慧型手機的產牌不同，內部的裝置或作

業系統也會有差異，而在本作品所用智慧型手機是 HTC Sensation XL with Beats

Audio音感機作為使用者的操控端平台。

Step.1開啟手機內藍芽並與作品內部的藍芽模組做配對連線。如圖 3-7

圖 3-7、手機與作品做藍芽配對連線示意圖

29

Step.2配對連線後進入手機內的應用程式。如圖 3-8

圖 3-8、進入應用程式內所展示介面

Step.3對應應用程式內的 ICON進行機台控制。如圖 3-9

圖 3-9、動作對應示意圖

30

3.5 系統相關簡介

本作品開發工具與技術是使用 App Inventor 雲端平台來編輯智慧型手機內的

應用程式，並運用 Keil uVision3軟體來撰寫 MCS-51系列的單晶片內部控制指令

程式等並當作程式語言編譯器用，在以下簡介做描述：

1. 撰寫智慧型手機之 APP 所開發平台為 MIT App Inventor，起源為 App

Inventor 原是 Google實驗室（Google Lab）的一個子計畫，由一群 Google

工程師與勇於挑戰的 Google 使用者共同參與(更多介紹)。App Inventor

於 2012年 1月 1日移交給麻省理工學院行動學習中心，並已於 3月 4日

以MIT App Inventor名稱公佈使用。其優點特色如下：

全雲端。

適用於智慧型手機作業系統為 Android 2.0以上。

程式撰寫方法為使用拖移式物件方式(Create Mobile Apps)。

適合無 Java基礎背景的初學者學習。

支援 NXT樂高機器人。

圖 3-10、App Inventor開發平台整體架構圖

31

2. 撰寫MCS-51單晶片內部程式為組合語言跟 C語言兩種，使用軟體為 Keil

uVision3，起源為美國 Keil Software公司出品的 51系列，在程式語言的

功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而容易學習也

方便使用。

Keil uVision3 是一套適合內嵌式系統的 IDE 開發介面，功能性完整，可

單步除錯、模擬單晶片的 I/O電位輸出狀態、可設定監看模式。且編譯出

來的 HEX檔，可供單晶片燒錄之用。

圖 3-11、Keil uVision3軟體撰寫 C程式介面圖

32

第四章無線振動器之直流馬達控制與應用

市面上有許多類型的無線振動器，而本章節提出一系統傳輸控制概念及使用

者操作淺顯易懂等來呈現，系統接收端以運用 2.4GHz射頻收發藍芽模組來傳輸資

料並結合 MCS-51 控制直流馬達轉速快慢及轉向，另一個則為使用者可透過

Android作業系統的智慧型手機來遙控接收端，應用程式介面簡潔明瞭、操作容易。

圖 4-1、無線振動器示意圖

33

4.1 系統流程

4.1.1 遙控端

圖 4-2、遙控端程式流程圖

遙控端應用程式說明：

1. 經由使用者點擊手機內應用程式後開啟。

2. 在應用程式介面上，選擇所要連線的藍芽裝置。

3. 連線成功後，可透過應用程式介面上按扭來發送控制命令。

若連線過程中距離超出範圍，或特殊情況等則介面會出現提醒話語。

34

程式方塊動作講解：

圖 4-3、遙控端應用程式方塊圖

如圖 4-3為藍芽裝置選擇按鍵(點擊後會列出已配對之藍芽裝置名稱與位址)、

功能按鍵(直流馬達轉速大小效果)及拖移式滾輪方塊程式(用滑動式操作)。

35

遙控端應用程式介面說明：

圖 4-4、遙控端應用程式介面

圖 4-4所示為遙控端應用程式介面，其功能如下述：

1. 裝置選擇按鍵：列出手機已配對之藍芽裝置名稱與位址。

2. 功能按鍵 1：啟動/關閉直流馬達轉動，分三階段強中弱效果。

3. 功能按鍵 2：啟動/關閉直流馬達轉動，用時間延遲方式呈現。

4. 拖移式滾輪：用滑動式拖移啟動直流馬達轉速大小效果。

36

4.1.2 遙控接收端

圖 4-5、遙控接收端程式流程圖

遙控接收端內部程式說明：

1. 在開機狀態下，判斷有無使用者連線中。

有：則其他連線動作都視為無效，連線失敗。

無：等待使用者連線。

2. 判斷有無接收到「遙控端」所發送的控制命令。

3. 接收到的資料後，判斷直流馬達轉速快慢及轉向。

直流馬達轉速快慢是因單晶片內部延遲副程式設定所達到此功能。

37

圖 4-6、遙控接收端程式簡介

圖 4-6說明遙控接收端內控制晶片的程式碼簡介，包含標頭檔引用、宣告函式

的定義、主程式內功能簡述及副程式內動作迴圈。

1. 程式碼第 001行到第 003行：本程式專案包含這些的標頭檔，可以於程

式專案一起編譯除錯。

2. 程式碼第 016行：宣告延遲函式。

3. 程式碼第 018行到第 134行：主程式內部包含一些變數的命名及定義、

傳輸速率設定、接收狀態判斷式、對應指令的動作判斷式(例：直流馬達

轉速大小強中弱區別等動作指令)等。

4. 程式碼第 135行後：副程式為時間延遲的動作迴圈。

38

4.2 硬體架構

本系統由於遙控端用手機作為操控平台，遙控端架構上為應用程式韌體撰寫

為主。在此僅介紹遙控接收端的硬體架構，如下述說明：

圖 4-7、遙控接收端實體圖

圖 4-7所示為遙控接收端實體結構，其功能如下述：

1. 電源座：提供接收端的電源。

2. 馬達端座(控制命令輸出)：將MCU的輸出透過電晶體連接到直流馬達。

3. 藍芽模組：作為與手機溝通之傳輸工具。

39

圖 4-8、遙控接收端電路示意圖

圖 4-9、遙控接收端電路佈局圖

40

第五章相關藍芽模組與無線收發模組結合

MCS-51控制晶片作應用之探討

本章節探討模組之間的功能性，再加以於控制晶片的結合，能創造更多的可

運用技術發展，因此使用笙科科技(AMICCOM)於 2008年七月量產的一款 ISM頻

帶(2400MHz~2483MHz) 的無線射頻收發晶片模組，A7125無線收發模組，並與藍

芽模組及控制晶片作 UART及 SPI資料傳輸連接方式。

礙於一般低功率類型的藍芽模組收發距離有限，所以結合了另一無線收發模

組 A7125，它擁有數位傳輸與中長距離傳輸特性，且資料傳送安全度高。希望可

改善收發距離有限之問題點，並且增加實用性與應用層面相關製作，但仍需考量

到成本與市場需求等。本章節先介紹 A7125 無線收發模組之重要暫存器、工作頻

率以及模組特性等，再講述與藍芽模組及控制晶片的結合功能之研究。

5.1 A7125 RF晶片模組介紹

A7125內部結合了低雜訊放大器（LNA）、功率放大器（PA）、混頻器（MIXER）、

壓控震盪器（VCO）、鎖相迴路（PLL）、石英振盪器(XOSC)等射頻的架構，也包

含了類比數位轉換器調節器(ADC)，如圖 5-3為 A7125內部結構。A7125無線射頻

晶片可使用MCU透過 SPI介面來控制傳送、接收、輸出功率等功能。

圖 5-1、射頻收發模組實體圖

圖 5-2、射頻收發模組電路佈局圖

41

圖 5-3、射頻收發模組系統方塊圖

圖 5-4、A7125模組腳位圖

42

表 5-1、Electrical specification

Item Specification Remark

Supply 2.0~3.6V

Frequency 2400~2483 MHz ISM band

Transmit output power 0 dBm@Room temperyure

Rx Sensitiivity -90 dBm(tipical)2Mbps Dev

= 500kHz

Modulation FSK

Interface 4X2 pin 2.45mm header

Dimension 24mm(L) x12.4mm(W)

x 4.2mm(H)

Operating temperature -40~85 C

Current consumption

1.5uA @ Sleep Mode

1.9mA @ Stand-by Mode

15.8mA @ Tx Mode

14.5mA @ Rx Mode

表 5-2、A7125模組腳位工作表

Pin No. Symbol Function Description Remark

1 GND Ground

2 REGI RF Nodule Supply Voltage Input 2.0V~3.6V

3 NC No Connection

4 SCS SPI Chip Selection

5 SCK SPI Clock

6 SDIO SPI Data I/O

7 GIO1 General Purpose I/O 1

8 GIO2 General Purpose I/O 2

43

5.1.1 A7125 RF晶片模組特性

A7125無線射頻晶片是由笙科科技(AMICCOM)生產，低成本且適用於 2.4GHz

ISM 頻段的無線應用射頻晶片，此射頻晶片內含高靈敏度的接收器(2M bps@-90

dBm)，所以在 18m 以內的應用產品，可以大幅下降 RF 的發射能量( 0 dBm -10

dBm )，以避免射頻產品對人體造成可能的損害。

1. 數位介面部分：

支援 4-pin或 3-pin串列介面控制(SPI)。

在資料傳輸的處理，有兩種工作模式提供選擇：

FIFO模式：利用內部的記憶體先儲存要發射或接收的資料。在

FIFO模式下，另外支援 CRC、FFC、Data Whitening(資料加密)

的編/解碼。

Direct模式：直接對資料進行調變與編碼後傳送。

內建 RSSI及溫度的感應器，偵測環境對 RF IC的影響。

內建一個 Channel ADC，可對外部電壓作類比的比較轉換。

內建無線喚醒機制(Wireless Wakeup System)，可延長電池壽命。

2. 暫存器設定部分：

無線射頻晶片的工作頻率是可程式化設置，傳輸速率(Data Rate)可由

500K bps到最高為 2M bps。

讀寫 FIFO資料量(1byte-64 bytes)。

可設定工作頻率、傳輸通道、輸出功率、調變開啟選項、傳輸資料、

ID辨識等功能。

44

5.1.2 重要暫存器介紹

無線射頻收發晶片有 57個控制暫存器，透過MCS-51(以組合語言或 c語言為

韌體開發工具)，透過 3或 4 pin串列相容的介面設定所需的控制暫存器，即可將資

料透過無線射頻收發晶片進行傳輸。

表 5-3、重要暫存器功能說明

暫存器名稱暫存器工作內容

Mode Control Register Direct / FIFO 模式選擇

FIFO Register I TX / RX 資料長度設定

FIFO DATA Register FIFO資料(讀/寫)設定

ID DATA Register ID資料(讀/寫)設定

GIO1 Pin Control Register I

WTR (non – standby state ) output

(WTR模式:發射與接收資料時間)

Data Rata Clock Register 傳輸速率設定

PLL Register I LO 通道設定

PLL Register II 通道間隔設定

PLL Register III LO 頻率設定 (MHz)

PLL Register IV LO 頻率設定 (KHz)

PLL Register V LO 頻率設定 (Hz)

TX Register I TX 相關調變致能選擇

TX Register II 頻率偏移量設定

45

5.1.3 串列介面控制(3 or 4 wire serial interface)

A7125 RF chip 控制暫存器係藉由 3或 4-wire 串列介面操作讀出或寫入資料

(SCS, SCK, SDIO or GPIOx)，再透過 SPI傳輸格式分別給予資料。

SPI 為一種同步序列資料協定，適用於可攜式裝置平台系統，串列介面為

3-Wire或 4-Wire傳輸，則本研究使用 3-Wire串列介面來操作讀出或寫入資料。

表 5-4、SPI介面的指令格式

Address Byte(8 bits)

Data (8bits)

Cmd R/W Address

7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0

Address bytes：

Bit7：Command bit

[0]：讀/寫控制暫存器

[1]：讀/寫控制 Strobe command

Bit6：R/W bit

[0]：暫存器寫入資料

[1]：暫存器讀出資料

Bit[5~0]：控制暫存器位址

Data：

Bit[7~0]：資料位元

46

圖 5-5、3-Wire串列介面-讀取時序圖

MCU對無線收發機下達命令，或讀取狀態值，必須透過 SPI(Serial to Parallel

Interface)介面，其分別有 4-Wire、3-Wire兩種控制方式。

我們使用 3-Wire，顧名思義，此控制方式分別使用了無線收發機的三個接腳，

SCS(晶片選擇)、SCK(時鐘脈波)、SDIO(資料 In/Out)，以串列傳輸方式，來達到與

MCU溝通的功能。

47

5.1.4 SPI介面的動作原理

1. 首先，P3.5輸出 0，使得無線收發機的 SCS(晶片選擇)為低電位，表示此

顆晶片被MCU選擇到。

2. 接著將資料經由 P3.0輸出至 SDIO(資料 In/Out)。

3. 最後利用 P3.4輸出一個不停在高低態之間轉換的脈波，作為 SCK的訊號

來源。

4. RF IC 會在第一個時鐘脈波的上升邊緣將位址位元栓鎖住。

5. 然後判斷這筆從 MCU 來的串流是對無線收發機下達命令或寫入/讀寫暫

存器內容值。

6. 若為寫入狀態則資料會從MCU流向無線收發機，這筆資料將成為該位址

的暫存器，最新的設定值。

7. 若為讀取狀態則資料將從無線收發機的暫存器，經由 SDIO流向MCU的

P3.0。

8. 若判斷為命令，則依據給定的命令，執行特定動作

48

5.2 測試架構

整體的電路架構如圖 5-X 所示，在 MCS-51 控制晶片上同時加上藍芽模組作

UART 串列傳輸、而 A7125 無線收發模組晶片則作 SPI串列傳輸。其測試目的為

能達到更遠的傳輸距離、多對多以上的系統操作使用等，且並希望增加實用性與

應用層面的相關專題製作。

圖 5-6、架構示意圖

49

5.3 測試平台

此測試架構包含一台智慧型手機與二個雙向收發通訊電路：「使用者端」、「主

機端」與 N個「子機端」。再使用麵包板作為測試平台，測試資料傳輸是否能傳送

到最後端及資料完整性等。

圖 5-7、測試架構圖-主機端

圖 5-8、測試架構圖-子機端

50

5.4 測試流程

此三端測試目的為傳輸資料有無傳送、資料正確性、及後端子機台能否

達到多數控制等功能性測驗。因此建立一個簡易的系統流程，以便除錯、更

正，將完整性達到最大之測試目標。

5.4.1 使用者端

圖 5-9、使用者端程式流程圖

使用者端程式說明：

1. 進入應用程式介面後，與主機端連線(藍芽模組)。

2. 發送字元(1.2.3…)傳送至主機端。

51

5.4.2 主機端

圖 5-10、主機端程式流程圖

主機端程式說明：

1. 程式開始後，進行 A7125模組內部暫存器設定。

2. 開啟MCS-51內的外部中斷 INT0、INT1向量。

3. 等待「使用者端」資料。

有：則排阻 LED顯示接收資訊(字元轉二進制)。

4. 判斷接收到的資料是為要發送到「子機端」時，則傳送出去。

52

5.4.3 子機端

圖 5-11、子機端程式流程圖

子機端程式說明：

1. 程式開始後，進行 A7125模組內部暫存器設定。

2. 開啟MCS-51內的外部中斷 INT0、INT1向量。

3. 等待「主機端」資料。

有：LED狀態顯示亮，代表接收成功。

無：則無動作，繼續等待接收。

53

5.5 問題探討

在以下提出一些相關測試過程中所發現之問題，及模擬問題對應之假設：

1. 藍芽模組與 A7125 RF Chip都為 2.4G ISM Band，是否會有互相干擾

頻帶的影響呢？

會的，但在 A7125 RF Chip內部暫存器中有工作頻率設定、及

ID 資料判斷，再加入兩者模組的解調變方式是不同。因此都可

降低干擾問題，就算收到後端的判斷也會視為雜訊。

2. 加入 A7125 RF Chip後，發收距離是否真有提升？

對於發收距離，主要是訊號強度偵測的穩定性，不僅要考慮到

環境、距離、遮蔽物以及電力所具有的影響。而 A7125 晶片擁

有不同之天線模組，在擁有不同天線的特性中，對於訊號強度

偵測以及在收發上的穩定性是具有明顯的變化及影響。

3. 為何需要用到三端之收發控制？

出發點是以手機做雙向溝通之控制為主，加入一主機端為與所

有的子機端作一連接平台，可免除掉藍芽無法多對一之局面等。

4. 為何會選用 A7125 RF Chip與藍芽模組作應用呢？

因藍芽在任何地方的通訊規範為統一，而選用 A7125 RF Chip

是本團隊作出相關之無線傳輸的專題製作也是用於 A7125 無線

收發模組晶片上，比較有進一步的瞭解運用。

54

第六章結論

本篇論文以開發相關無線系統並用藍芽模組之無線傳輸為主軸，再結合

MCS-51控制晶片設計相關無線通訊產品，最後探討模組之間優缺點並加以使用其

他無線發收晶片測試改善等。

無線收發控制方面，經由 MCS-51 控制晶片設定收發傳輸速率與藍芽模組鮑

率一致，以達到無線收發同步之功能。軟體設計方面，在可攜式情境音響喇叭系

統與無線振動器之直流馬達控制與應用中，以 MIT App Inventor 開發平台作為

Android作業系統的智慧型手機內的應用程式介面之操作端，且用單晶片 C語言作

為作品的韌體開發程式。

可攜式情境音響喇叭系統的構想，主要是因藍芽技術當今成熟發展，被運用

在語音傳輸上更為居多(例：藍芽耳機)，但也只為單一功能。而本作品與業界科技

公司之合作產商共通開發，作品內部包括 MCS-51 控制晶片的結合，並且透過藍

芽模組所支援型態(Advenced Audio Distribution Profile and Serial Port Profile：簡略

為 A2DP 和 SPP)進行多媒體及字元傳送，再以目前蓬勃發展的智慧型手機產業做

Android 作業系統手機內應用程式(App)開發，符合一般使用者且容易大眾化，相

信在未來的趨勢勢不可擋。在無線振動器之直流馬達控制與應用中，也是用於「可

攜式情境音響喇叭系統」的構想之其他專題製作延伸。

雖然藍芽技術在智慧型手機為內置功能且普遍化，但收發距離仍然不遠。因

此利用 A7125 無線收發晶片作為一轉接端，來提升收發距離及穩定性。A7125 無

線收發晶片，雖然價格低廉，但卻可達到中長距離的雙向傳輸，且內建許多功能(如

溫度感測與 RSSI 訊號強度偵測)。在無線紛紛取代有線的社會中，若能成功整合

目前的有線數位硬體設備，將能達到更廣泛的商業價值。

在這段實驗期間，從運用簡單的傳輸來了解無線收發模組的特性，再進而悉

知其內建暫存器所具有的功能。在經過控制收發模組的訓練與相關產品的開發經

驗之後，未來在其它無線晶片的控制與應用上，相信可以比較快速的掌握其特性。

55

參考文獻

[1] 張盛富、張嘉展，2007，無線通訊射頻晶片模組設計(設頻系統篇)，全華書局。

[2] 張盛富、張嘉展，2007，無線通訊射頻晶片模組設計(設頻晶片篇)，全華書局。

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[5] 曾吉弘、賴偉民、謝宗翰、林毓祥、薛皓云，2012，Android手機程式超簡單

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[7] W. N. Chen、W. J. Lin、A. F. Li，The Design and Analysis of the Wireless

Thansceiver Applying 89S51 and A7125，2009。

[8] 陳武男、賈維國、林慧菁、李藹蜂，2009，以 A7125無線收發機晶片與MCS-51

控制晶片實現多點雙向訊號無線傳輸系統，三軍官校研討會。

[9] 賈維國、林哲弘、陳武男、林慧菁，2010，以無線收發機晶片模組結合單晶

片程式設計製作中長距離主動射頻辨識系統，離島資訊研討會。

[10] 徐伯穎、陳武男、賈維國、楊竣元、陳敬壹、吳政憲，2011，應用 2.4GHz收

發機之無線考試系統，高雄應用科技大學電子通訊與應用研討會。

[11] 陳武男、賈維國、楊竣元、徐伯穎、趙鄭穩、王文宏，2011，結合 RS-232與

2.4G ISM收發模組之考試系統設計，樹德科技大學資通技術管理與應用研討

會。

[12] 陳武男、王嘉暐、徐伯穎、楊竣元、陳敬壹、趙鄭穩，2011，USB 介面之三

合一無線考試系統，勤益科技大學第一屆台灣創新發明應用研討會。

[13] 陳武男、王嘉暐、楊竣元、徐伯穎、趙鄭穩、陳敬壹，2011，三合一無線考

試系統，高雄應用科技大學 2011光電與通訊工程研討會。

[14] 陳武男、蕭書豐、王嘉暐、王文宏，2012，結合藍芽與MCS51之伴唱機，聖

r H t W L

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約翰科技大學 2012高速電路電子化設計與應用。

[15] 林鴻暐，2009，應用於 802.16e射頻接收機前端設計與 ISM Band 系統晶片應

用，碩士論文，樹德科技大學電腦與通訊所，高雄。

[16] 陳彥榮，2009，應用 RFID 與無線藍芽傳輸技術於 POS 點餐系統設計，碩士

論文，樹德科技大學電腦與通訊所，高雄。

[17] 林慧菁，2010，射頻收發機之電路設計與系統整合及應用產品之研究與開發，

碩士論文，樹德科技大學電腦與通訊所，高雄。

[18] 李藹蜂，2010，射頻收發機之電路設計與系統整合以及利用 MCS-51 控制

A7125無線收發晶片之 ISM Band主動式 RFID應用系統開發，碩士論文，樹

德科技大學電腦與通訊所，高雄。

[19] 徐伯穎，2012，應用 2.4GHz無線收發晶片之無線系統研究開發與實現，碩士

論文，樹德科技大學電腦與通訊所，高雄。

[20] 楊竣元，2012，射頻前端電路設計與無線考試系統的設計與實現，碩士論文，

樹德科技大學電腦與通訊所，高雄。

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