موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

السبت، 11 يوليو 2020

وحدة البلوتوث Bluetooth Module HC-05



شرح وحدة البلوتوث النمطية

في كثير من التطبيقات الحياتية المختلفة، نهتم في موضوع التحكم عن بعد، أو اللاسلكي wireless، كالتحكم بالأجهزة في المنازل الذكية Smart homes أو Smart Houses، والتحكم في الروبوتات، وغيرها الكثير.
تتعدد تكنولوجيا الاتصال السلكية واللاسلكية المستخدمة في التحكم عن بعد، وإليكم أهمها.

تكنولوجيا الاتصال السلكية واللاسلكية والاتصال عن بعد

هنالك أربع طرق أساسية لربط الدارات الكهربائية والتحكم بها بشكل سلكي أو لاسلكي، أي عن بعد وهي:
1- التحكم بواسطة الاشعة تحت الحمراء IR.
2- التحكم بواسطة الموجات الراديوية RF.
3- التحكم عن طريق الإيثرنت أي خط شبكة الإنترنت (الإيثرنت Ethernet).
4- التحكم عبر شبكة الاتصالات الخليوية GSM.
سنتناول في هذا الدرس تقنية البلوتوث Bluetooth للتحكم عن بعد، وهي أحد تقنيات التحكم بواسطة الموجات الراديوية RF. إن تقنية البلوتوث تقنية رائعة تمكننا من نقل البيانات عن بعد لمسافات قصيرة، ويمكن أن تستخدم في التحكم بالأجهزة الكهربائية عن طريق الحاسوب، أو الهواتف الذكية.
كما وسوف نسلط الضوء في الدروس القادمة، على كيفية التحكم باستخدام الأوردوينو Arduino، والاتصال بها عبر البلوتوث باستخدام الحاسوب، أو الهواتف الذكية المدعمة بنظام الأندرويد.

وحدة البلوتوث Bluetooth Module

تعد وحدة البلوتوث النمطية HC-05 من الوحدات المناسبة والجيدة التي تستخدم تقنية البلوتوث للربط والاتصال مع المتحكمات الدقيقة، ولوحات التحكم مثلBasic stamp, Arduino , Raspberry Pi ، وذلك لأغراض القياس، والتحكم عن بعد بالأجهزة الموصولة بلوحات التحكم، والتي تتيح إرسال إشارات التحكم من جهاز الحاسوب، أو الهاتف الذكي إلى المتحكم الدقيق، وكذلك استقبال البيانات المرسلة من المتحكم الدقيق، لعرضها على شاشة الحاسوب، أو الهاتف، كما يمكن استخدام تلك الوحدات للتواصل بين لوحات الأوردوينو، وهي من أشهر الأنواع التي تستخدم الأوردوينو، وتمتاز هذه الوحدة بسهولة برمجتها، وسعرها المنخفض نسبياً.

خصائص ومواصفات وحدة البلوتوث النمطية HC-05

1- وحدة بلوتوث تعمل على نقل البيانات بتسلسل وبشكل متتالي للأردوينو وغيرها من المتحكمات الدقيقة.
2- جهد التشغيل: من 4 إلى 6 فولت (بشكل نموذجي + 5 فولت).
3- تيار التشغيل: 30 مللي أمبير.
4- النطاق الاستجابة: أقل من 100 متر.
5- يعمل مع الاتصال التسلسلي (USART) ومتوافق مع تقنية TTL.
6- يتبع البروتوكول القياسي IEEE 802.15.1
7- يستخدم تقنية طيف انتشار التردد بين القفزات (FHSS).
8- يمكن أن تعمل في وضع Master أو Slave أو Master / Slave.
9- يمكن توصيله بسهولة مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو الهواتف المحمولة مع بلوتوث.
10- معدل الباود المدعوم: 9600، 19200، 38400، 57600، 115200، 230400، 460800.

شرح أطراف التوصيل الخاصة بوحدة البلوتوث HC-05

رقم طرف التوصيل
اسم طرف التوصيل
وصف وشرح وظيفة ذلك الطرف
1
Enable / Key
يستخدم هذا الدبوس للتبديل بين وضع البيانات Data Mode (عندما لا يوجد إشارة - منخفض) ووضع الأمر AT أي AT Command (عندما يوجد إشارة - مرتفع). حيث تكون بالشكل الافتراضي في وضع البيانات أي Data Mode.
2
Vcc
وهو الطرف الذي يقوم بتشغيل الوحدة. حيث يتم توصيل التيار الكهربائي مع فرق جهد +5 فولت.
3
Ground
الطرف أو دبوس الأرض للوحدة النمطية، ويوصل بالقطب السالب للنظام GND.
4
TX – Transmitter
ينقل البيانات التسلسلية المتتالية خارج وحدة البلوتوث الي المايكروكنترولر الخارجي المرتبط بها أي MCU. حيث أن البيانات المرسلة جميعها الخارجة من هذا الطرف ستكون على شكل بيانات تسلسلية أو متسلسلة أي Serial Data.
5
RX – Receiver
يستقبل البيانات المتسلسلة Serial Data الداخلة الى وحدة البلوتوث والقادمة من المتحكمات الخارجية المرتبطة بها. حيث أن البيانات التي تم استقبالها جميعها الداخلة الى هذا الطرف ستكون أيضاً على شكل بيانات تسلسلية أو متسلسلة أي Serial Data.
6
State
وهو دبوس الحالة، وهو موصول بـالثنائي الضوئي LED الموجود على اللوحة، ويمكن استخدامه كتغذية راجعة لفحص والتحقق مما إذا كانت موديول الـ Bluetooth تعمل بشكل صحيح أم لا.
7
LED
يشير إلى حالة الوحدة بحسب الومضة، كما يلي:
- يومض مرة واحدة كل ثانيتين: دخلت الوحدة في وضع الأوامر AT Command Mode.
- الوميض المتكرر: في انتظار الاتصال في وضع البيانات Data Mode.
- يومض مرتين في الثانية الواحدة: نجح الاتصال في وضع البيانات Data Mode.
8
Button
يستخدم للتحكم في دبوس المفتاح / تمكين للتبديل بين البيانات Data Mode ووضع الأمر AT Command Mode.

مكونات وحدة البلوتوث HC-05 وأهم أجزاءها الداخلية

الشكل التالي، يوضح أهم مكونات وحدة البلوتوث HC-05 الداخلية
 

كما نلاحظ فإن موديول البلوتوث ذات الطراز HC-05 يتكون من الأقسام التالية:
1- كريستالة بتردد 26 ميجا هيرتز.
2- شريحة ذاكرة داخلية.
3- شريحة الترددات الراديوية.
4- هوائي (Arial) مدمج باللوحة.
5- ثنائي ضوئي.
6- أطراف توصيل لتسهيل تثبيت وحدة البلوتوث على لوحة التوصيل (Breadboard)، وأهمها:
أولاً: GND، VCC طرف الأرضي وطرف تغذية الطاقة.
ثانياً: TXD وترمز إلى Transmit Pin أي طرف الإرسال.
ثالثاً: RXD وترمز الى Receive Pin أي طرف الاستقبال.
تستخدم وحدة البلوتوث الاتصال التسلسلي Serial Communication، ويمكن أن تعمل بطريقتين، الأولى طريقة الأوامر Command Mode حيث يتم فيها إرسال أوامر الـ AT للوحدة. والطريقة الثانية هي طريقة البينات Data Mode، حيث يمكن إرسال البيانات إلى وحدة بلوتوث أخرى واستقبالها.

الإعدادات الافتراضية لوحدة البلوتوث HC-05

- اسم البلوتوث الافتراضي: "HC-05"
- كلمة المرور الافتراضية: 1234 أو 0000
- طبيعة الاتصال الافتراضي Default Communication هو الوضع: Slave
- الوضع الافتراضي: وضع البيانات أي Data Mode
- معدل ال Data Mode Baud Rate هي: 9600 ، 8 ، N ، 1
- معدل الـ Command Mode Baud Rate هي: 38400 ، 8 ، N ، 1
- برامج التشغيل الثابت الداخلي فيها أي الـ Firmware: 2.0-20100601 by HC/Wavesen

طريقة وكيفية استخدام وحدة بلوتوث HC-05

تمتلك وحدة البلوتوث النمطية HC-05 على وضعين للتشغيل، أحدهما هو وضع البياناتData Mode الذي يمكنه إرسال البيانات واستلامها من أجهزة Bluetooth الأخرى، والآخر هو وضع AT Command حيث يمكن تغيير إعدادات الجهاز الافتراضية. يمكننا تشغيل الجهاز في أي من هذين الوضعين باستخدام دبوس المفتاح Enable / Key كما هو موضح في وصف الدبوس الذي في الجدول أعلاه.
من السهل جداً إقران وربط وحدة HC-05 بوحدات التحكم الدقيقة لأنها تعمل باستخدام بروتوكول المنفذ التسلسلي (SPP). فكل ما يلزم لذلك هو فقط تزويد الوحدة بالطاقة + 5 فولت وقم بتوصيل دبوس Rx للوحدة النمطية بـ Tx من MCU (Microcontroller Unit) ودبوس Tx للوحدة إلى Rx من MCU كما هو موضح في الشكل أدناه


أثناء التشغيل، يمكن تأريض دبوس المفتاح للدخول في وضع الأوامر، إذا تركه خالياً دون توصيل، فإنه سيدخل افتراضياً في وضع البيانات. بمجرد أن يتم تشغيل الوحدة، يجب أن تكون قادراً على اكتشاف جهاز الـ Bluetooth تحت الاسم "HC-05" ثم الاتصال به باستخدام كلمة المرور الافتراضية 1234 والبدء في الاتصال به. يمكن تغيير كلمة مرور الاسم والمعلمات الافتراضية الأخرى عن طريق الدخول إلى أوامر الـ AT Command.

نظام التحكم عن بعد باستخدام البلوتوث HC-05 مع الأردوينو والحاسوب

يوضح الشكل التالي مبدأ عمل نظام التحكم عن بعد باستخدام البلوتوث HC-05 مع الأردوينو



حيث يقوم المرسل- الذي يمكن أن يكون جهاز حاسوب يحتوي على اتصال بلوتوث وبرنامج اتصال تسلسلي، أو قد يكون جهاز هاتف ذكي يحتوي على تطبيق أندرويد- بإرسال بينات لوحدة البلوتوث الموصولة مع لوحة الأوردوينو، وذلك عند الضغط على مفتاح معين في البرنامج، أو التطبيق. وفي الطرف المستقبل عندما تستلم وحدة البلوتوث أي بيانات من الجهاز المقترن بها (الحاسوب أو الهاتف الذكي في هذه الحالة)، تقوم بإرسال هذه البيانات إلى لوحة الأوردوينو عن طريق الأطراف TXD وRXD.
يقوم البرنامج الموجود في ذاكرة لوحة الأوردوينو بفحص وتحليل البيانات التي تم استقبالها عن طريق وحدة البلوتوث النمطية HC-05، ثم يؤدي المهمة المراد إتمامها طبقاً لهذه البيانات، فإذا كانت 1 مثلا يقوم بإضاءة الثنائي الضوئي LED وإذا كانت هذه البيانات 0 يقوم بإطفاء الثنائي الضوئي.

تطبيقات استخدام وحدة البلوتوث HC-05

1. اتصال لاسلكي بين اثنين من وحدات التحكم الدقيقة.
2. التواصل مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المكتبية والهواتف المحمولة.
3. تطبيق تسجيل البيانات.
4. تطبيقات المستهلك والزبائن.
5. الروبوتات اللاسلكية والتحكم بالروبوت عن بعد.
6. أتمتة المنزل.

أسئلة شائعة عن تقنية البلوتوث

ما هي أوامر AT Commands؟

هي اختصار للعبارة Attention Command وهي مجموعة من الأوامر التي يستخدمها الحاسوب للتحكم والتواصل مع أجهزة الاتصالات الخارجية، مثل المودم، أو وحدة البلوتوث.

ما هو بديل وحدة البلوتوث HC-05؟

هنالك وحدة نمطية تصلح لأن تكون بديل ممتاز للوحدة النمطية HC-05 وهي وحدة البلوتوث النمطية HC-02.

هل هنالك وحدات بلوتوث أخرى مشابهة في عملها للوحدة HC-05؟

نعم، هنالك وحدات البلوتوث النمطية HC-04, HC-06, HM-11, ESP32, CSR8645

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

اترك لنا أي سؤال أو تعليق ونحن نسعد بخدمتكم وإجابة استفساراتكم

???????