[AI2教程] App Inventor 2 手机蓝牙及语音控制

【学习目标】
　　1.掌握蓝牙客户端或服务端组件的使用；
　　2.学会编写手机蓝牙APP，并向Arduino发送控制指令；
　　3.学会编写手机语音控制程序，并能通过语音控制Arduino等设备。

　　【项目范例】
　　1. 情境
　　通过对APPInventor和Arduino的学习，我们对两个平台已经初步有了认识和了解，如何打通两个平台，实现利用手机对Arduino设备进行控制呢？
　　蓝牙是一个非常成熟的无限近程控制技术，通过蓝牙，我们可以将两者有机结合，再加上讯飞语音，甚至能够实现语音远程控制。
　　2.主题：手机蓝牙及语音控制
　　3.问题：
　　（1）手机如何与Arduino硬件建立联系？
　　（2）如何使用语音识别功能并用此控制其他设备？
　　4.规划：
　　（1）利用蓝牙，通过APPInventor程序连接Arduino蓝牙模块；
　　（2）利用蓝牙客户端组件编写手机蓝牙发送程序，发送动作控制Arduino上的LED灯；
　　（3）利用科大讯飞语音+程序，开发语音识别功能，并通过蓝牙对Arduino进行控制。
　　5.成果：
　　语音控制LED灯运行的截图如图13-1所示。

　　一、蓝牙知识准备
　　1. APP相关知识
　　列表选择框组件：便于用户从预设的条目中选择，如选择与手机配对的外部蓝牙设备；
　　蓝牙客户端组件：用于建立手机蓝牙与外部蓝牙设备的配对连接，并向外部蓝牙设备发送指令。
　　

　　2. 蓝牙模块HC-05
　　蓝牙技术设备在全球通用的频段为2.4GHz，数据速率为1Mb/s，可使相距30米以内的设备互相连接。 一般地，一个蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，马上就可以建立联系，而无须用户进行任何设置，而且系统稳定。
　　蓝牙模块HC-05是主从一体化模块，默认状态为从模块，若要变成主模块，可以进入AT状态，通过AT指令进行设置。 蓝牙模块HC-05与Arduino开发板的连接如图13-2所示。注意，除了RX、TX的交叉连接外，VCC应接Arduino开发板的3.3V。

　 图13-2 HC-05与Arduino开发板的连接

　　
　　二、蓝牙发送程序
　　登陆App Inventor网站，增加屏幕Screen，将屏幕“标题”属性设为“蓝牙控制LED”，并在手机上运行AI伴侣进行测试连接。
　　1. 界面设计
　　向界面编辑区拖入标签、按钮、列表选择框组件及蓝牙客户端组件，并进行相应的界面设计，如图13-3所示。

　 图13-3 手机App程序界面

　　2. 逻辑设计
　　进入逻辑设计状态后，按如下思路编程：
　　（1）利用“列表选择框”让用户选择已与手机配对的外部蓝牙设备；
　　（2）当“列表选择框”完成后，让用户知道外部蓝牙设备与手机蓝牙可以通信；
　　（3）根据“按钮”的功能（如“开”“关”等）让手机蓝牙向外部蓝牙设备发送指令。
　　具体的逻辑设计，如图13-9所示。

　 图13-4 手机APP逻辑设计

　　三、语音控制
　　在APPInventor中使用语音识别功能主要分为以下几步：
　　（1）安装TTS引擎：

语音控制需要用到手机的TTS（文本转语音）功能，很多手机都可能已经内置了此项功能，但实际使用效果较好较方便的如“科大讯飞语音+”，可通过在手机的应用市场中搜索“讯飞语音+”来查找该软件，如图13-5所示

　　（2）设置手机文本转语音（TTS）功能引擎：

　　开启手机TTS引擎中的语音识别接口即可实现将文本转化为语音，也可以实现将语音识别为文本。本例主要是实现将语音识别转为文本的功能，反之亦然。以讯飞语音为例，可进入手机系统的“设置”——“常规管理”——“语言和输入”——“文本转语音”菜单（不同手机，菜单进入顺序可能有所不同），选择讯飞语音+的设置功能，并开启其系统识别接口，如图13-6所示：

　　A. 设置蓝牙连接（见本节前述内容）；
　　B. 设置语音识别按钮和语音识别器组件，点击按钮调用语音识别功能；（如需将文字转换为语音，则此处应用文本语音转换器或语音合成器）
　　C. 当语音识别器完成识别后，取出识别结果（文本），对其进行判断，并调用蓝牙发送动作指令；

　　具体设计界面及代码如如13-7和13-8所示：

　 图13-7 语音识别程序界面

　 图13-8 语音识别程序代码

　四、Arduino接收程序
　　不管是通过通过按钮控制还是通过语音识别控制，其最终的指令均通过蓝牙进行传输，因此其Arduino端的程序都是一样的，主要过程为：
　　（1）利用蓝牙模块HC-05从串口读取手机蓝牙发来的指令并存入变量getstr中；
　　（2）如果指令为“k”，则开灯（数字引脚13高电平）；
　　（3）如果指令为“g”，则关灯（数字引脚13低电平）；

　　完整的Arduino程序，可参考图13-9编写。

图13-9 Arduino接收程序

　　【课堂任务】

　1、基础任务：根据本课内容，动手实践手机蓝牙和语音控制App的开发和调试运行。
　　2、提高任务：自行设计、编写一个实用性较强的语音控制软件。