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告别串口线！用Android手机蓝牙SPP连接Arduino，实现传感器数据无线采集（附完整Kotlin代码）

news 2026/6/9 6:20:08

用Android手机蓝牙SPP连接Arduino实现无线传感器数据采集

每次调试Arduino项目时，那根总是打结的USB线是否让你抓狂？其实你口袋里的旧Android手机就能成为完美的无线数据终端。本文将带你用蓝牙SPP协议构建一个无线传感器系统，从硬件连接到完整Kotlin应用开发，彻底摆脱线缆束缚。

1. 硬件准备与配置

1.1 所需硬件清单

Arduino开发板：UNO或Nano等常见型号均可
蓝牙模块：HC-05（主从一体）或HC-06（从机模式）
传感器：DHT11温湿度传感器（示例用）
杜邦线：公对公、公对母各若干
Android设备：系统版本5.0以上，支持经典蓝牙

提示：HC-05模块出厂波特率通常为9600或38400，建议先用USB-TTL工具通过AT指令检查配置

1.2 硬件连接示意图

Arduino UNO HC-05蓝牙模块 5V → VCC GND → GND TX(D1) → RXD RX(D0) → TXD DHT11传感器 VCC → 5V GND → GND DATA → D2

1.3 Arduino基础代码

上传以下代码前，请先断开蓝牙模块的RX/TX连接，否则会与USB串口冲突：

#include <SoftwareSerial.h> #include <DHT.h> #define DHTPIN 2 #define DHTTYPE DHT11 SoftwareSerial bluetooth(10, 11); // RX,TX DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); void setup() { Serial.begin(9600); bluetooth.begin(9600); dht.begin(); } void loop() { float h = dht.readHumidity(); float t = dht.readTemperature(); if (isnan(h) || isnan(t)) { bluetooth.println("Failed to read DHT!"); return; } String data = String(t) + "," + String(h); bluetooth.println(data); delay(2000); // 2秒采样间隔 }

2. Android端应用开发

2.1 项目基础配置

在Android Studio中新建项目后，首先在AndroidManifest.xml添加蓝牙权限：

<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" /> <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" /> <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

2.2 蓝牙连接核心类

创建BluetoothSPPManager.kt处理所有蓝牙操作：

class BluetoothSPPManager(private val context: Context) { private val bluetoothAdapter: BluetoothAdapter? by lazy { BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().also { adapter -> if (adapter == null) { Toast.makeText(context, "设备不支持蓝牙", Toast.LENGTH_LONG).show() } } } private var socket: BluetoothSocket? = null private var inputStream: InputStream? = null private var outputStream: OutputStream? = null // 标准SPP服务UUID private val SPP_UUID = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB") fun connect(device: BluetoothDevice, callback: (Boolean) -> Unit) { try { socket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(SPP_UUID).apply { connect() inputStream = this.inputStream outputStream = this.outputStream callback(true) } } catch (e: IOException) { callback(false) } } fun startDataListening(onDataReceived: (String) -> Unit) { CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch { val buffer = ByteArray(1024) while (isConnected()) { try { inputStream?.read(buffer)?.let { bytes -> if (bytes > 0) { val data = String(buffer, 0, bytes) withContext(Dispatchers.Main) { onDataReceived(data) } } } } catch (e: Exception) { disconnect() } } } } fun isConnected() = socket?.isConnected == true fun disconnect() { try { socket?.close() } catch (e: IOException) { /* 忽略关闭异常 */ } } }

2.3 设备扫描与配对UI

实现设备选择对话框：

fun showDevicePicker(context: Context, onDeviceSelected: (BluetoothDevice) -> Unit) { val pairedDevices = bluetoothAdapter?.bondedDevices ?: emptySet() val devices = pairedDevices.toTypedArray() AlertDialog.Builder(context).apply { setTitle("选择蓝牙设备") setItems(devices.map { "${it.name}\n${it.address}" }.toTypedArray()) { _, which -> onDeviceSelected(devices[which]) } setNegativeButton("取消", null) }.show() }

3. 数据解析与可视化

3.1 数据格式处理

扩展BluetoothSPPManager添加数据解析功能：

fun parseSensorData(rawData: String): SensorData? { return try { val parts = rawData.trim().split(",") if (parts.size == 2) { SensorData( temperature = parts[0].toFloat(), humidity = parts[1].toFloat() ) } else null } catch (e: Exception) { null } } data class SensorData( val temperature: Float, val humidity: Float )

3.2 实时图表实现

使用MPAndroidChart库创建动态折线图：

添加依赖：

implementation 'com.github.PhilJay:MPAndroidChart:v3.1.0'

图表初始化代码：

private fun setupChart() { binding.lineChart.apply { description.isEnabled = false setTouchEnabled(true) isDragEnabled = true setScaleEnabled(true) setPinchZoom(true) xAxis.apply { position = XAxis.XAxisPosition.BOTTOM granularity = 1f labelCount = 5 } axisLeft.apply { axisMinimum = 0f axisMaximum = 50f } axisRight.isEnabled = false legend.apply { form = Legend.LegendForm.LINE textSize = 12f } data = LineData( LineDataSet(null, "温度").apply { color = Color.RED setCircleColor(Color.RED) lineWidth = 2f circleRadius = 3f valueTextSize = 10f }, LineDataSet(null, "湿度").apply { color = Color.BLUE setCircleColor(Color.BLUE) lineWidth = 2f circleRadius = 3f valueTextSize = 10f } ) } }

数据更新方法：

private var timeCounter = 0f private fun updateChart(data: SensorData) { val lineData = binding.lineChart.data if (lineData != null) { lineData.getDataSetByIndex(0).apply { addEntry(Entry(timeCounter, data.temperature)) notifyDataSetChanged() } lineData.getDataSetByIndex(1).apply { addEntry(Entry(timeCounter, data.humidity)) notifyDataSetChanged() } lineData.notifyDataChanged() binding.lineChart.notifyDataSetChanged() binding.lineChart.moveViewToX(timeCounter) } timeCounter += 1f }

4. 常见问题解决方案

4.1 设备无法发现

现象：Android端扫描不到HC-05模块

排查步骤：

确认蓝牙模块已进入配对模式（LED快闪）
检查模块供电是否稳定（建议使用独立5V电源）
尝试在手机系统蓝牙设置中手动配对
确认模块工作模式（AT+ROLE=0为从机模式）

4.2 连接频繁断开

优化措施：

在Kotlin代码中添加心跳机制：

private fun startHeartbeat() { CoroutineScope(Dispatchers.IO).launch { while (isConnected()) { try { outputStream?.write("PING\n".toByteArray()) delay(5000) } catch (e: Exception) { disconnect() break } } } }

修改Arduino代码添加响应：

void loop() { if (bluetooth.available()) { String cmd = bluetooth.readStringUntil('\n'); if (cmd == "PING") { bluetooth.println("PONG"); } } // ...原有传感器代码... }

4.3 数据解析错误处理

增强数据校验逻辑：

fun parseSensorDataWithValidation(rawData: String): SensorData? { val validPattern = Regex("^-?\\d+\\.?\\d*,-?\\d+\\.?\\d*$") return if (validPattern.matches(rawData.trim())) { parseSensorData(rawData) } else { null } }

4.4 低功耗优化

对于长时间监测场景：

调整Arduino采样间隔至10秒以上
在Android端添加屏幕关闭时降低更新频率的逻辑：

private var updateInterval = 1000L // 默认1秒 override fun onUserInteraction() { updateInterval = 1000L // 用户操作时高频更新 } override fun onWindowFocusChanged(hasFocus: Boolean) { if (!hasFocus) { updateInterval = 5000L // 后台时低频更新 } }

这个项目最让我惊喜的是用旧手机改造成专业级的数据采集终端，实际测试中HC-05在无障碍环境下传输距离可达8米，完全满足大多数创客项目的需求。记得第一次成功接收到无线数据时，那种摆脱线缆束缚的畅快感至今难忘。

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http://www.jsqmd.com/news/605726/