ماژول بلوتوث HC-05

تا حالا برای فرمان‌دادن به برد همیشه از کابل USB استفاده کرده‌اید؛ ولی پروژهٔ واقعی که در اتاق دیگر یا داخل جعبه نصب شده باشد چطور؟ ماژول بلوتوث HC-05 همین مشکل را حل می‌کند: یک پیوند بی‌سیم دوطرفه میان گوشی یا رایانه و آردوینو، در برد حدود ۱۰ متر. با چند خط کد و کتابخانهٔ SoftwareSerial — که در درس ارتباط سریال با مفهومش آشنا شده‌اید — برد شما بی‌سیم می‌شود. این درس کامل‌ترین ماژول سری «بی‌سیم» است؛ با دقت بخوانید، چون درس بعدی (تنظیمات AT) مستقیماً روی آن سوار می‌شود.

بلوتوث کلاسیک یا BLE؟

«بلوتوث» یک نام خانوادگی است، نه یک فناوری واحد. دو شاخهٔ اصلی آن را از هم تشخیص دهید:

HC-05 چیپ BC417 را دارد و روی بلوتوث کلاسیک نسخهٔ 2.0 کار می‌کند؛ یعنی مثل یک کابل سریال بی‌سیم رفتار می‌کند و برای جریان پیوستهٔ متن عالی است. ماژول HM-10 با چیپ CC2541 از خانوادهٔ BLE است و با اسکچ و اپلیکیشن‌های همین درس سازگار نیست. پیش از خرید، نام ماژول را چک کنید؛ بسیاری از عیب‌یابی‌های اینترنتی از همین اشتباه ساده شروع می‌شود.

پین‌های ماژول HC-05

نمونهٔ رایج بازشکن (Breakout) HC-05 شش پین دارد:

تغذیه و سطح ولتاژ منطقی — نکتهٔ حیاتی

اینجا پرتکرارترین اشتباهِ آسیب‌زنندهٔ این ماژول است، پس دو مفهوم را جدا کنید:

• ولتاژ تغذیه (VCC): بازشکن رایج HC-05 روی برد خودش رگولاتور دارد و با 3.6 تا 6 ولت تغذیه می‌شود؛ پس اتصال VCC به پین 5V آردوینو بلامانع است.
• ولتاژ منطقی (TXD/RXD): خودِ چیپ با 3.3 ولت کار می‌کند. خروجی TXD ماژول حدود 3.3 ولت است که آردوینو آن را درست می‌خواند، اما پین TX آردوینو با 5 ولت حرف می‌زند و ورودی RXD ماژول برای این ولتاژ ساخته نشده است.

پس خط آردوینو ← ماژول باید با یک مقسوم ولتاژ (Voltage Divider) از دو مقاومت پایین آورده شود. خروجی این مدار از رابطهٔ Vout = 5 × R2 / (R1 + R2) به‌دست می‌آید؛ با R1 برابر ۱ کیلواهم و R2 برابر ۲ کیلواهم، ولتاژ RXD به حدود 3.3 ولت می‌رسد:

// Voltage divider: Arduino TX -- R1 (1k) --+-- R2 (2k) -- GND
//                                          |
//                                       HC-05 RXD

سیم‌کشی با SoftwareSerial

برد Uno فقط یک UART سخت‌افزاری دارد که پین‌های 0 و 1 آن را اشغال کرده — همان که آپلود و سریال مانیتور از آن می‌گذرد. پس HC-05 را با UART دومِ نرم‌افزاری، یعنی کتابخانهٔ SoftwareSerial، به پین‌های دلخواه وصل می‌کنیم:

چرا پین‌های 0 و 1؟ چون اگر ماژول روی آن‌ها باشد، هم‌زمان با آپلود اسکچ، UART سخت‌افزاری مشغول گفت‌وگو با ماژول است و آپلود به خطا می‌خورد. قاعدهٔ ثابت: ماژول‌های سریال خارجی همیشه روی SoftwareSerial و پین‌های دلخواه.

اسکچ کامل: کنترل LED از گوشی

برای گوشی، اپلیکیشن ترمینال بلوتوثی مثل Serial Bluetooth Terminal (اندروید) نصب کنید؛ برای رایانه، مدیریت بلوتوث ویندوز یا macOS ماژول را با پین 1234 یا 0000 جفت می‌کند و یک پورت سریال مجازی می‌سازد. این اسکچ را آپلود کنید:

#include <SoftwareSerial.h>

const int ledPin = 12;
const int btRxPin = 10;  // Arduino RX <- HC-05 TXD
const int btTxPin = 11;  // Arduino TX -> HC-05 RXD (through divider)

SoftwareSerial bt(btRxPin, btTxPin);

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);   // Serial Monitor
  bt.begin(9600);       // HC-05 default data-mode baud rate
  bt.println("Bluetooth ready. Send: on / off");
  Serial.println("Waiting for Bluetooth commands");
}

void loop() {
  if (bt.available() > 0) {
    String command = bt.readStringUntil('\n');
    command.trim();
    if (command == "on") {
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
      bt.println("LED turned on");
      Serial.println("Command from phone: on");
    } else if (command == "off") {
      digitalWrite(ledPin, LOW);
      bt.println("LED turned off");
      Serial.println("Command from phone: off");
    } else if (command.length() > 0) {
      bt.println("Unknown command");
    }
  }
}

توضیح نکته‌های تازه:

1. SoftwareSerial bt(btRxPin, btTxPin); — یک پورت سریال نرم‌افزاری می‌سازد؛ ترتیب آرگومان‌ها RX و سپس TX است و خطای رایج، جابه‌جاشدن همین دو پین است.
2. bt.begin(9600); — ماژول HC-05 در حالت داده به‌صورت پیش‌فرض با نرخ ۹۶۰۰ حرف می‌زند؛ همین نرخ را در ترمینال گوشی هم انتخاب کنید.
3. bt.available() و bt.readStringUntil — دقیقاً همان الگوی درس سریال، این بار روی خط بلوتوث. trim() کاراکتر پایانی خط و فاصله‌های اضافی گوشی را حذف می‌کند.
4. مسیر دوم، یعنی آردوینو ← گوشی، همین‌قدر ساده است: هر bt.println در گوشی نمایش داده می‌شود. مثلاً می‌توانید وضعیت یک سنسور را هر ثانیه برای گوشی بفرستید.

پس از اتصال ماژول (LED کوچک روی آن از چشمک‌زن سریع به دو چشمک در دو ثانیه تغییر حالت می‌دهد)، اگر در ترمینال گوشی بنویسید on و بفرستید، خروجی سریال مانیتور چنین است:

اشتباهات رایج و عیب‌یابی

تمرین‌ها

} else if (command == "blink") {
  for (int i = 0; i < 3; i++) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    delay(300);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    delay(300);
  }
  bt.println("Blink done");
  Serial.println("Command from phone: blink");
}

::: :::

خلاصه

• HC-05 روی بلوتوث کلاسیک 2.0 کار می‌کند و مثل یک پورت سریال بی‌سیم رفتار می‌کند؛ HM-10 از خانوادهٔ BLE است و با این روش کار نمی‌کند.
• تغذیهٔ بازشکن 3.6 تا 6 ولت است، اما منطق ماژول 3.3 ولت است؛ خط TX آردوینو باید با مقسوم ولتاژ ۱ و ۲ کیلواهم به RXD برسد.
• ماژول را روی SoftwareSerial (مثلاً D10 و D11) وصل کنید، نه پین‌های 0 و 1.
• نرخ پیش‌فرض حالت داده 9600 است و الگوی available و readStringUntil درس سریال عیناً روی خط بلوتوث کار می‌کند.
• اپلیکیشنی مثل Serial Bluetooth Terminal گوشی را به ترمینال سریال بی‌سیم تبدیل می‌کند.

حالا می‌توانید نام ماژول، نرخ باود و رمز آن را از راه خود ماژول تغییر دهید؟ این دقیقاً کار حالت فرمان AT است — موضوع درس بعدی.