Dominando a Interface Bluetooth: Guia Prático para Conectar Módulos Bluetooth com Arduino

Quando a maioria das pessoas começa a trabalhar com microcontroladores Arduino, elas não estão cientes de todos os módulos de expansão e shields disponíveis para elas. Embora o Arduino Uno seja um dos microcontroladores mais populares globalmente, ele não possui conectividade Bluetooth.

Certamente, você pode comprar uma placa com Bluetooth embutido como o Arduino BT ou o Raspberry Pi 4, que possui funcionalidade Bluetooth embutida. No entanto, estas placas são mais caras, mais volumosas e talvez menos divertidas de usar para seus projetos. Então, o que você faz quando quer adicionar conectividade Bluetooth a um microcontrolador que não tem?

Sua melhor opção é interligá-lo com um módulo Bluetooth. Consequentemente, este guia mostrará como interligar seu microcontrolador com um módulo Bluetooth. Isso permitirá que você conecte sem fio seu microcontrolador a dispositivos com Bluetooth, como smartphones e computadores.

O que é Interface Bluetooth

Hoje, Bluetooth é um dos padrões de conexão sem fio mais ubíquos no mundo. Usamos para transferir e trocar dados entre dispositivos. Interface Bluetooth descreve usar ou habilitar um dispositivo Bluetooth. Embora usemos padrões como Wi-Fi para conexões de longo alcance, usamos Bluetooth para conexões de curta distância e transferência de dados. No entanto, o padrão Bluetooth mais recente (5.2) pode alcançar alcances de até 400m com uma taxa de dados de 2 Mbps.

Podemos esperar que versões futuras alcancem distâncias de alcance maiores com limiares e vazões mais altos. No entanto, cada vez que você usa seu celular para transferir dados ou conectar a outro dispositivo, isso é essencialmente interface Bluetooth. Novamente, muitos microcontroladores não vêm com funcionalidade Bluetooth embutida. Assim, se você quiser alcançar interface Bluetooth com eles, precisa estendê-los ou adicionar outra placa.

Em seguida, mostraremos como adicionar interface Bluetooth a um microcontrolador usando um módulo Bluetooth.

Módulos Bluetooth e Como Eles Funcionam

Módulos Bluetooth permitem que você interligue seu microcontrolador e computadores de placa única com dispositivos externos. Também podemos nos referir a eles como sensores Bluetooth. No entanto, estes dispositivos são apenas necessários se sua placa não tiver nenhuma capacidade Bluetooth embutida. Os módulos Bluetooth mais comuns são HC-05 e HC-06.

Quando você compra um módulo Bluetooth, você o encontrará como um retângulo verde em um pedaço quadrado de placa breakout azul. A placa breakout fornece ao módulo Bluetooth pinos que permitem conectá-lo facilmente a uma protoboard.

Para aplicações simples, o HC-05 e HC-06 funcionam identicamente em seus modos escravo. No entanto, sugerimos que você use o HC-05 porque ele permite alternar entre modo escravo e modo mestre. Em contraste, só é possível operar o HC-06 como um dispositivo escravo. Assim, se você quiser conectar dois projetos Arduino, precisará de um módulo Bluetooth HC-05 para que ele possa iniciar uma conexão Bluetooth e configurá-la.

A Estrutura de um Módulo Bluetooth

Se você olhar para a parte de trás do módulo Bluetooth, encontrará rótulos para os pinouts. Na maioria dos casos, tudo com que você precisará se preocupar são os pinouts de alimentação. Principalmente VCC e terra (GND). No entanto, além destes pinos, também temos os pinos de dados – RXD e TXD.

RXD recebe dados enquanto TXD envia dados. Se você estiver usando o HC-05, notará dois pinos que o HC-06 não tem. Nos referimos a estes pinos como enable (EN) e pino de saída de estado (STATE). Você também pode ouvir pessoas se referirem ao pino enable como pino key.

Ao trabalhar com módulos Bluetooth, você precisa prestar atenção cuidadosa à tensão de alimentação. Qualquer coisa entre 3,6 volts e 6 volts é seguro. Os pinos de dados exigirão sinais digitais de 3,3 volts.

Como Interligar Módulo Bluetooth com Seu Projeto Arduino e Telefone

Para mostrar como a interface Bluetooth funciona, incluímos um tutorial básico sobre como conectar seu projeto Arduino ao seu telefone celular usando um módulo Bluetooth.

Componentes Necessários

• Módulo Bluetooth HC-05 ou Módulo Bluetooth HC-06
• Protoboard
• Arduino Uno
• Resistor 2,2kΩ
• Resistor 5,7kΩ
• Fios de núcleo sólido
• Software Arduino IDE

Instruções

Configurando o Hardware

• Conecte fios dos pinos 5V e GND no seu Arduino Uno, ajuste-os aos trilhos de alimentação na sua protoboard; e então alimente-os ao seu módulo Bluetooth, conectando aos pinos VCC e GND.
• Conecte o pino de transmissão do seu Arduino Uno à protoboard enquanto usa seus resistores para criar um divisor de tensão em série com GND. O centro deve derivar e conectar ao pino RXC. Isso é porque o módulo Bluetooth requer um nível de tensão de transmissão mais baixo.
• Alimente o pino TXD no HC-05 roteando um fio através da protoboard do pino de recepção no seu Arduino Uno.

Se você seguir os passos de fiação acima corretamente, seu projeto deve parecer algo assim:

Configurando o Software

Para nosso projeto funcionar corretamente, precisamos escrever código que nos permita ouvir dados e recebê-los de uma fonte Bluetooth. Então, imprimiremos o resultado de volta ao computador usando nossa porta serial.

Então, essencialmente usaremos este projeto como um receptor Bluetooth para o computador. Assim, devemos escrever um sketch para o terminal Bluetooth.

Passo 1

Precisamos usar algumas funções e classes da biblioteca Software Serial. Elas permitirão que o Arduino se comunique via Bluetooth. Assim, você deve incluí-la no sketch.

Passo 2

Uma vez que você importou a biblioteca, você precisa especificar quais pinos seriais você está usando para enviar e receber dados. No nosso exemplo acima, estamos usando Pino 9 para nosso pino de recepção (rxPin), e Pino 8 para nosso pino de transmissão (txPin).

Passo 3

Em seguida, instancie um objeto serial de software (SoftwareSerial) usando os valores que definimos no passo anterior como argumentos. No exemplo acima, nomeamos nosso objeto serial de software BTSerial.

Passo 4

Em seguida, defina uma nova função chamada setup. Ela define quais pinos são para entrada e saída. Por padrão, o módulo Bluetooth HC-05 se comunica com o Arduino a 9600 baud; podemos modificar isso. No entanto, mantivemos o mesmo no nosso exemplo porque é mais próximo da taxa de baud precisa.

Passo 5

Em seguida, defina duas variáveis String que usaremos para mensagens. Finalmente, crie uma função loop do Arduino com um loop while. Usaremos este loop para ouvir qualquer comunicação entre o Arduino e dispositivos Bluetooth.

Se o Arduino receber quaisquer dados, ele os imprimirá, usando um ponto e vírgula como terminador de linha.

Uma vez que você escreveu o sketch, precisa fazer upload dele para seu Arduino. Em seguida, você precisará parear seu telefone ao seu projeto Arduino. Isso permitirá que seu telefone celular se comunique com o módulo Bluetooth.

Comunicando com o Dispositivo Bluetooth

Quando você liga o Arduino usando o botão, você deve notar uma luz vermelha piscando do módulo Bluetooth. Isso sugere que está em modo de pareamento. Você precisa ir nas configurações de Bluetooth do seu telefone e escanear por dispositivos próximos.

Em dispositivos disponíveis, você deve ver uma entrada que se relaciona com seu módulo. Selecione a entrada e pareie com seu telefone. Ele pedirá um código de pareamento. O código de pareamento geralmente é "1234". Agora que você pareou o dispositivo, pode começar a se comunicar com ele. No entanto, você precisará de um aplicativo móvel para fazer isso.

Navegue até a loja de aplicativos do seu telefone e baixe um aplicativo Serial Bluetooth Terminal. O aplicativo precisa de um terminal que permita digitar mensagens e então enviá-las ao seu projeto. Adicionalmente, você também precisa ser capaz de ver avisos que recebe do dispositivo também.

Certifique-se de que o aplicativo que você decidir usar seja compatível com Bluetooth Clássico (Bluetooth Classic), ou pode não funcionar com seu projeto.

Uma vez que você baixou o aplicativo, volte ao seu computador, abra a Arduino IDE e abra o monitor serial para o sketch Bluetooth. Certifique-se de que o monitor serial está usando 9600 bauds ou o número de bauds que você especificou anteriormente.

Volte ao aplicativo terminal Bluetooth no seu telefone e selecione o projeto Arduino Bluetooth como dispositivo. Uma vez que conecta, você pode digitar uma mensagem no aplicativo terminal. Certifique-se de adicionar um ponto e vírgula (;) no final da mensagem para significar o fim da mensagem.

Resumo

Se você seguir os passos acima corretamente, deve receber uma saída informando que o projeto Arduino recebeu uma mensagem. A mensagem também deve aparecer na tela do seu computador através do terminal serial da Arduino IDE. Novamente, este é um projeto simples adequado para novatos e iniciantes. Uma vez que você entenda o básico, pode buscar projetos mais complexos. Por exemplo, você pode adicionar um botão, LED embutido, ou motor DC. Você pode até usá-lo para enviar posts via email. No entanto, esperamos que você tenha achado este guia útil. Como sempre, obrigado por ler.