HC-05 Bluetoothモジュール：スマートフォンからArduinoを操作する

HC-05は、Arduinoのプロジェクトに無線のシリアル通信を加える、安価でとても普及しているBluetoothモジュールです。これを使えば、スマートフォンからLEDを点けたり、リレーでランプをオン・オフしたり、リモコンカーを走らせたり、センサーのデータをスマートフォンに送ったりできます。この記事では、HC-05を正しく安全に配線し、スマートフォンとペアリングし、最初のコードを書き、モジュールの設定を変えるATコマンドを使う方法をステップごとに見ていきます。

HC-05のしくみ

HC-05はクラシックBluetoothのSPP（シリアルポートプロファイル）を使い、「無線のシリアルケーブル」のように動きます。スマートフォンとペアリングして接続すれば、スマートフォンから送った文字はすべてモジュールのTXDピンを通ってArduinoに届き、ArduinoがRXDピンに書いたものはすべてスマートフォンに送られます。Arduino側ではBluetoothについて何も知る必要はなく、シリアルモニタと話すときと同じようにSerial.print()とread()を使います。

HC-05、HC-06、HM-10の比較

HC-05のピンと配線

基板にレギュレーターがあるのでモジュールは5Vから給電できますが、データピンは3.3 Vで動作します。ArduinoはHC-05のTXDピンからの3.3 Vの信号を問題なく読めます。逆方向では、Arduinoの5 VのTX信号をモジュールのRXDピンに直結せず、分圧回路を使ってください：Arduino TX → 1 kΩ → RXD、RXD → 2 kΩ → GND。こうすればRXDには約3.3 Vが届きます。

LEDの状態とスマートフォンとのペアリング

モジュールに電源を入れると、LEDが速く点滅します。これは接続を待っている状態です。AndroidのスマートフォンのBluetooth設定で「HC-05」というデバイスを探し、PINに1234（だめなら0000）を入力してペアリングします。ペアリングしただけでは接続は開かれず、接続するのはBluetoothシリアルターミナルのアプリです。接続されると、LEDは2秒ごとに短く2回点滅します。LEDが2秒点いて2秒消えるなら、モジュールはATコマンドモードです。

スマートフォンとの最初の通信

次のコードは、Arduinoをスマートフォンとパソコンの間の橋渡し役にします。スマートフォンからの文字はすべてシリアルモニタに送られ、シリアルモニタに入力したものはすべてスマートフォンに送られます。接続をテストするのに最適な出発点です。

1#include <SoftwareSerial.h>
2
3SoftwareSerial bt(10, 11);   // RX, TX → HC-05 TXD, RXD
4
5void setup() {
6  Serial.begin(9600);
7  bt.begin(9600);            // veri modu hızı / data mode baud rate
8}
9
10void loop() {
11  if (bt.available()) {
12    Serial.write(bt.read());   // telefondan bilgisayara / phone to PC
13  }
14  if (Serial.available()) {
15    bt.write(Serial.read());   // bilgisayardan telefona / PC to phone
16  }
17}

コードを書き込み、シリアルモニタを9600 baudで開きます。スマートフォンでGoogle PlayのSerial Bluetooth Terminalのようなアプリを使ってHC-05に接続し、何か入力してみてください。入力した内容がシリアルモニタに表示されます。シリアルモニタで入力した文字もスマートフォンに表示されます。これが動けば、接続、配線、ボーレートはすべて正しくなっています。

スマートフォンからLEDとリレーを操作する

次に、スマートフォンから届く文字に応じて動作させてみましょう。1が届くとLEDが点き、0が届くと消えます。Arduinoは命令のたびにスマートフォンへ返事も送ります。

1#include <SoftwareSerial.h>
2
3SoftwareSerial bt(10, 11);   // RX, TX
4const int LED = 13;
5
6void setup() {
7  pinMode(LED, OUTPUT);
8  bt.begin(9600);
9  bt.println("Ready");
10}
11
12void loop() {
13  if (bt.available()) {
14    char c = bt.read();
15    if (c == '1') {
16      digitalWrite(LED, HIGH);   // LED'i yak / turn the LED on
17      bt.println("LED ON");
18    } else if (c == '0') {
19      digitalWrite(LED, LOW);    // LED'i söndür / turn the LED off
20      bt.println("LED OFF");
21    }
22  }
23}

多くのBluetoothアプリでは、ボタンに好きな文字を割り当てられるので、スマートフォンに「On」と「Off」のボタンがある小さなリモコンを作れます。LEDの代わりにリレーモジュールをつなげば、同じコードでスマートフォンからランプや扇風機を操作できます。前進、後退、左、右を表すF、B、L、Rの文字をL298Nモータードライバに振り分ければ、Bluetoothで操作する車の基本にもなります。

ATコマンドでモジュールの設定を変える

HC-05の名前、PIN、ボーレートはATコマンドで変えられます。ATモードに入るには、モジュール上の小さなボタンを押したまま（またはENピンを3.3 Vにつないだ状態で）電源を入れます。LEDが2秒に1回のゆっくりした点滅になります。橋渡しのコードでbt.begin(38400)と書き、シリアルモニタの改行コードをCRおよびLF（Both NL & CR）に設定してコマンドを送ります。

ESP32とRaspberry Pi PicoでBluetoothを使う

従来のESP32はクラシックBluetoothとBLEの両方を内蔵しており、BluetoothSerialライブラリを使えばHC-05なしでスマートフォンと接続できます。ただし、ESP32-S3とESP32-C3が対応しているのはBLEだけです。Raspberry Pi Pico WもBluetoothを内蔵しています。Bluetoothのない標準のRaspberry Pi Picoでは、HC-05をUARTのピンにつなぎます。Picoは3.3 Vで動作するので、今回は分圧回路は不要です。モジュールはVBUS（5V）ピンから給電します。

1from machine import UART, Pin
2
3bt = UART(0, baudrate=9600, tx=Pin(0), rx=Pin(1))   # GP0 → RXD, GP1 ← TXD
4led = Pin("LED", Pin.OUT)                           # kart üstü LED / onboard LED
5
6while True:
7    if bt.any():
8        c = bt.read(1)
9        if c == b'1':
10            led.on()
11            bt.write(b'LED ON\n')
12        elif c == b'0':
13            led.off()
14            bt.write(b'LED OFF\n')

HC-05のプロジェクトアイデア

• Bluetoothで操作する車：L298Nモータードライバと2つのDCモーターで、スマートフォンから操作するロボットです。
• スマートホームのスイッチ：リレーモジュールで、スマートフォンからランプやコンセントをオン・オフします。
• 色を選べるランプ：スマートフォンから送った値でRGB LEDの色を設定します。
• ワイヤレスのセンサー表示：DHT11で読んだ温度と湿度を、スマートフォンのターミナルに送ります。
• ロボットアーム：スマートフォンのスライダーでサーボモーターを制御します。
• 2台のArduinoの通信：片方のHC-05をマスター、もう片方をスレーブにして、データを無線で送ります。

よくある間違いと対処法

• スマートフォンがモジュールを見つけられない：iPhoneを使っている、モジュールがほかの機器に接続されている、またはATモードのままになっています。
• 文字化けした文字が届く：ボーレートが合っていません。データモードはふつう9600、ATモードは38400です。
• ATコマンドに返事がない：モジュールがATモードになっていない、ボーレートが38400でない、または改行コードにCRおよびLF（Both NL & CR）が選ばれていません。
• コードを書き込めない：モジュールが0番ピンと1番ピンにつながっています。書き込み中は外すか、SoftwareSerialを使ってください。
• モーターが動き出すと接続が切れる：モーターが電源を乱しています。モーターは別の電源から給電し、モジュールの電源にコンデンサを加えてください。
• しばらくしてモジュールが壊れた：分圧回路なしでRXDピンに5 Vが入っていたのかもしれません。必ず1 kΩ / 2 kΩの分圧回路を使ってください。

HC-05は、有線のプロジェクトをワイヤレスにするいちばん簡単な方法です。モーター制御と組み合わせれば、はじめてのリモコンロボットを作る準備が整います。BlueGraysアプリには、L298Nを使ったBluetooth操作の車と障害物を避けるロボットが、回路図とコード付きでそろっています。