基于Android平台和蓝牙的太阳辐照度采集系统

1 系统程序流程

辐照度采集系统由标准太阳电池测试太阳辐照度，集成环境温度、电池板温度等测试功能，下位机通过蓝牙模块连接具有蓝牙接口的Android移动终端，以利用便携式Android设备来实时监控和记录系统采集数据。程序执行的流程图如图1所示。

打开上位机Android软件，进入到蓝牙配置界面，首先打开蓝牙，匹配蓝牙模块，然后搜索蓝牙设备并显示搜索到的蓝牙设备名称，点击需要匹配的蓝牙模块名称项目进行匹配，匹配成功即可点击按钮进入到采集数据界面，设置好测试间隔时间之后，按启动按钮进行数据采集，按停止按钮结束采集。选上记录复选框，自动保存采集数据结果至设备根文件目录下。

2 Bluetooth模块匹配连接

在采集系统中，下位机通过标准太阳电池测得太阳辐照度数据，其蓝牙接口与Android设备蓝牙模块匹配之后，建立连接，进行数据采集。蓝牙模块的匹配是数据采集的前提，下面简述匹配步骤。

(1)开启蓝牙

要使用蓝牙，必须取得蓝牙适配器，我们可以通过BluetoothAdapter的getDefaultAdapter()方法来取得本地蓝牙适配器：

public BluetoothAdapter bluetooth= BluetoothAdapter.
　　getDefaultAdapter();
　　然后打开蓝牙：bluetooth.enable();

(2) 搜索蓝牙模块

在蓝牙打开之后，需要搜索蓝牙设备，然后才能进行匹配操作。搜索蓝牙设备需要使用BluetootDevice类，可以使用BluetoothAdapter类的getRemoteDevice方法来得到一个指定地址的BluetoothDevice。搜索蓝牙设备的具体流程如图2所示。

根据图2，获得蓝牙设备需要分别注册搜索完成和发现设备两类广播消息，并调用startDiscovery()方法。每次系统广播事件发生后，系统就会创建对应的BroadcastReceiver实例，并自动触发它的onReceive()方法，onReceive()方法执行完后，BroadcastReceiver的实例就会被销毁。在该BroadcastReceiver实例的onReceive()方法中，我们处理注册的广播消息，将发现的蓝牙设备放在设备列表中进行显示。在点击蓝牙模块匹配按钮之后，调用startDiscovery()方法开始搜索。

( 3)蓝牙模块匹配

在蓝牙设备搜索完成之后，采集系统下位机的蓝牙模块名称和MAC地址显示在蓝牙设备列表中，下面是Android蓝牙与下位机蓝牙模块实现连接的部分代码：

通过蓝牙设备的MAC地址获取BluetoothDevice对象： device = bluetooth.
　　getRemoteDevice(BlueToothAddress);
　　BluetoothDevice对象通过UUID号创建一个Socket连：socket =
　　device.createRfcommSocketToServiceRecord(UUID.
　　fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB"));
　　连接远程蓝牙适配器：socket.connect();

至此，蓝牙模块匹配连接完成，将匹配的结果显示在蓝牙匹配信息列表中。

3 数据采集显示与记录

在Android蓝牙与下位机蓝牙模块匹配成功之后，点击蓝牙配置界面中的数据采集按钮，即可以进入到数据采集界面。数据采集界面支持竖屏和横屏两种显示，以方便Android设备中手机和平板的使用。

(1)横竖屏显示

Android横竖屏要解决的两个问题：布局和重新载入。布局问题的解决，首先获得逻辑显示屏信息，比较宽度和高度的大小，判断当前横屏还是竖屏，分别设置不同的XML文件定义的界面布局，核心代码如下：

// 如果是横屏
　　if (width > height)
　　{
　　Orientation = ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_LANDSCAPE;
　　// 设置使用datacollectlandscape.xml文件定义的界面布局
　　this.setContentView(R.layout.datacollectlandscape);
　　}
　　// 如果是竖屏
　　else
　　{
　　Orientation = ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_PORTRAIT;
　　// 设置使用datacollectportrait.xml文件定义的界面布局
　　this.setContentView(R.layout.datacollectportrait);
　　}

重新载入问题的解决，AndroidManifest.xml文件中添加android:configChanges="orientation|keyboardHidden| screenSize"，然后重写onConfigurationChanged函数。在该函数中，实现横竖屏切换时保持屏幕原有方向：

this.setRequestedOrientation(Orientation);

这样在确定横竖屏显示之后，再旋转屏幕，界面保持不变，数据采集不会中断。

(2)发送采集命令

允许设置测试间隔时间，Android蓝牙向下位机蓝牙模块按照测试间隔时间定时发送采集命令，通过设置定时器任务来实现。每次启动一个发送采集命令的任务，部分代码如下：

// 获得输出流
　　OutputStream os = socket.getOutputStream();
　　// 向输出流中写入采集命令
　　for (int i = 0; i < len; i++)
　　{
　　socket.write(cmd[i]);
　　}

(3)接收数据，处理显示

首先创建读取线程，在读取线程中读取下位机蓝牙模块发来的数据。部分代码如下：

// 获得输入流
　　InputStream mmInStream =socket.getInputStream();
　　//读取数据
　　readCount += mmInStream.read(buffer, readCount, countAll - readCount);

这样采集的数据放在了buffer数组中，下面的工作即是根据通信协议，对数组中的数据进行处理，数据错误提示错误缘由，数据正确则构造Message信息，采用Handler消息传递机制显示在对应的文本框中。

(4)记录采集数据

选中记录复选框，可以自动记录测试结果，将测试结果以文本格式保存至Android设备中，部分代码如下：

// 以指定文件创建 RandomAccessFile对象
　　RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(targetFile, "rw");
　　// 将文件记录指针移动到最后
　　raf.seek(targetFile.length());
　　// 输出文件内容
　　raf.write(content.getBytes());
　　raf.close();

4 系统功能测试

在手机端运行上位机软件，进入到蓝牙配置界面，依次进行打开蓝牙、蓝牙模块匹配操作，匹配结果如图3所示。然后点击数据采集，根据手机屏幕进入到采集数据界面的横屏或者竖屏显示，设置好测试间隔时间，点击启动按钮，采集结果如图4、图5所示。采集结束，点击停止按钮，按返回键至蓝牙配置界面，点击退出，确认。经过测试，系统支持100米距离蓝牙连接，运行正常，健壮性良好。目前已成功应用于一款太阳辐照度计仪表中，并参展2014年国际太阳能产业及光伏工程(上海)展览会，获得好评。