畢業(yè)論文基于STC89C52單片機的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于stc89c52單片機的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要本文利用所學(xué)51單片機基礎(chǔ)知識結(jié)合自動控制技術(shù)和藍(lán)牙2.0通信技術(shù)設(shè)計完成一套無線遙控家電開關(guān)系統(tǒng)。本設(shè)計詳細(xì)地講述了51單片機控制原理和單片機編程技術(shù)，hc-05藍(lán)牙通信技術(shù)以及自動化控制技術(shù)。整個系統(tǒng)以stc89c52單片機為核心，單片機實現(xiàn)hc-05藍(lán)牙指令的解析與繼電器開關(guān)控制指令的發(fā)出。 藍(lán)牙通信單元采用工業(yè)級的hc-05藍(lán)牙模塊來完成，藍(lán)牙模塊在整個系統(tǒng)中負(fù)責(zé)藍(lán)牙指令的接收和傳輸；家電開關(guān)的自動控制部分采用4路繼電器開關(guān)來實現(xiàn)，繼電器開關(guān)是典型的弱電信號控制型開關(guān)，在工業(yè)控制，家電控制等諸多方面得到很好的應(yīng)用，為了使系統(tǒng)設(shè)計

2、簡便，操作演示方便，家用電器部分采用4種led燈來模擬替代，通過繼電器開關(guān)上接的led燈的亮滅來模擬所控制的電器的開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)lcd12864液晶實時顯示4種家電開關(guān)的開啟與關(guān)閉狀態(tài)。整個系統(tǒng)設(shè)計思路清晰，設(shè)計成本較低，具有較高的使用和推廣價值。關(guān)鍵詞 單片機 藍(lán)牙遙控 家電開關(guān) 智能家電 目 錄第一章 前 言51.1課題背景51.2課題研究的目的和意義51.3系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求6第二章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)方案設(shè)計72.1系統(tǒng)設(shè)計方案比較與可行性論證72.2系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇9第三章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計103.1電源管理系統(tǒng)設(shè)計103.1.1電源管理系統(tǒng)方案選擇103.1.2

3、電源管理系統(tǒng)電路設(shè)計113.2 hc-05藍(lán)牙通信系統(tǒng)設(shè)計123.2.1藍(lán)牙型號的選取及論證123.2.2藍(lán)牙通信電路設(shè)計123.2.3藍(lán)牙模塊功能測試133.2.4藍(lán)牙模塊與手機藍(lán)牙之間的設(shè)置與匹配143.3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計163.3.1系統(tǒng)單片機型號的選擇與論證163.3.2系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計163.3.3系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路測試173.4 家電控制電路設(shè)計173.5 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計18第四章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計204.1系統(tǒng)軟件編程環(huán)境介紹204.2系統(tǒng)主程序流程圖204.3系統(tǒng)藍(lán)牙通信模塊子程序22第五章 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試235.1系統(tǒng)的組裝與焊接235.2系

4、統(tǒng)的調(diào)試235.3系統(tǒng)的功能測試與檢驗24總結(jié)25致 謝26參考文獻27附錄i 系統(tǒng)硬件實物圖28附錄ii 系統(tǒng)電路圖29附錄iii 系統(tǒng)源程序30第一章 前 言1.1課題背景隨著人們生活條件的逐步提高，電視、冰箱、空調(diào)、洗衣機等諸多家用電器已經(jīng)進入了千家萬戶，隨著家用電器種類的不斷增多，較早的家庭住宅設(shè)計之初對家用電器開關(guān)的預(yù)留相對較少，這就出現(xiàn)了要通過增加很多電源插板的方式才能滿足多種家用電器的接入使用，采用外接電源插板的方式不僅存在一定的安全隱患，經(jīng)常插板電源插頭也極不方便，因而傳統(tǒng)的機械式開關(guān)必將被新的科技產(chǎn)品所取代。目前國內(nèi)大部分家用電器開關(guān)仍舊是傳統(tǒng)的機械式按鍵開關(guān)。原因是傳統(tǒng)式的

5、電器開關(guān)開發(fā)周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很長一段時間內(nèi)，在國內(nèi)市場上都是傳統(tǒng)開關(guān)占據(jù)著主要的市場份額。然而，隨著人們生活條件的逐步提高，家用電器的價格不斷降低，使得大部分家庭都能夠負(fù)擔(dān)的起這些家電的使用，但是當(dāng)人們把一個個新的家電從市場搬到家后會發(fā)現(xiàn)一個新的問題，就是室內(nèi)電源開關(guān)有限，必需外接電源插板方可使用，這使得家用電器使用的便利性大打折扣，重新裝修布線又會帶來很大的金錢投入，正因為如此，最近幾年來很多公司已經(jīng)開始投入研發(fā)團隊開發(fā)綜合性、智能化、便捷性、無線遙控家電開關(guān)的設(shè)計，智能化家電開關(guān)與傳統(tǒng)的開關(guān)有著本質(zhì)上的區(qū)別，智能化家電開關(guān)采用繼電器控制，完全脫離了實際的傳統(tǒng)開關(guān)，繼電器

6、開關(guān)的存在已經(jīng)有了很長一段時間了，在很多遙控家電開關(guān)中已經(jīng)得到了普及和應(yīng)用。目前市場上傳統(tǒng)的遙控家電開關(guān)已經(jīng)不能滿足人們的對家電控制的要求了，傳統(tǒng)的遙控器具有單一性，每種遙控器只能控制一種家用電器，隨著家用電器的逐步增加，使得眾多的遙控器很難去分辨，因而綜合性、多用途的遙控器將是為了發(fā)展的方向。在國外，20世紀(jì)末無線遙控開關(guān)系統(tǒng)以及得到推廣和應(yīng)用，比國內(nèi)開發(fā)早了近20年，美國最早的藍(lán)牙遙控開關(guān)并未用在家用電器上，而是用在工業(yè)的計算機上，我們熟知的筆記本電腦的藍(lán)牙文件上傳功能，藍(lán)牙無線打印功能這些都是早期的典型藍(lán)牙傳輸?shù)膽?yīng)用。進入二十一世紀(jì)以來，藍(lán)牙技術(shù)已經(jīng)被眾多的手機廠商所應(yīng)用，正是由于手機藍(lán)

7、牙的應(yīng)用，使藍(lán)牙技術(shù)由傳統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用發(fā)展到了日常應(yīng)用，各種手機藍(lán)牙控制設(shè)備也逐步被開發(fā)和推廣應(yīng)用。1.2課題研究的目的和意義微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展將人類社會帶入了一個電子信息世界，各種電子控制系統(tǒng)應(yīng)用于生活的每一個角落。其中居住環(huán)境的智能化、人性化已經(jīng)越來越受到青睞，電子科技的發(fā)展已經(jīng)極大的便利了人們的生活，基于單片機與移動通信技術(shù)的藍(lán)牙無線家電開關(guān)控制系統(tǒng)已經(jīng)逐步在高端住宅場合得到了推廣和應(yīng)用并取得了一致的好評。隨著人們生活水平的提高，越來越多的家用電器被放置到自己的居住空間里面，家電的應(yīng)用使人們生活水平得到了很大的提高，但是家電占用了較多的居住空間的同時，也為操作帶了了一

8、定的麻煩，或許你還在為一堆遙控器中找你要的那個的時候，在高端住宅的人們已經(jīng)在用自己的智能手機來隨意的開啟自己的家電了。采用智能手機進行家電的控制具有劃時代的進步，因為手機藍(lán)牙遙控的方式不再受到遙控器型號的限制，傳統(tǒng)的家用電器開關(guān)需要匹配的遙控器才能進行有效的操作，當(dāng)有了手機藍(lán)牙遙控技術(shù)，所有的家電遙控器都可以扔到一邊了，手機藍(lán)牙遙控不僅節(jié)約了給遙控器更換電池所耗費的成本和時間，同時也使操作的便利性得到很大的提高。綜合藍(lán)牙家電開關(guān)系統(tǒng)的各個設(shè)計層面和功能要求，本文利用51單片機技術(shù)、自動控制技術(shù)，手機藍(lán)牙通信技術(shù)設(shè)計了一套以單片機為基礎(chǔ)的無線家電開關(guān)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要包括電源管理部分，單片機控

9、制模塊，液晶顯示模塊，hc-05藍(lán)牙通信模塊，自動控制模塊五大部分組成。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉，控制靈活，應(yīng)用性比較強。因此，不僅在市場推廣上有顯著的實際意義，在學(xué)術(shù)研究上也有一定的教學(xué)與教育意義。1.3系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)和要求本設(shè)計采用stc89c52單片機為主控芯片，結(jié)合hc-05藍(lán)牙模塊，通過軟件編程結(jié)合硬件實物來完成一款無線家電開關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計與制作。此藍(lán)牙遙控家電開關(guān)系統(tǒng)主要電路模塊包括：單片機最小系統(tǒng)、hc-05藍(lán)牙模塊、液晶lcd12864顯示電路、電源系統(tǒng)電路、繼電器開關(guān)電路。系統(tǒng)所使用的主要元器件包括：stc89c52單片機、hc-05工業(yè)級2.0藍(lán)牙模塊、液晶顯示

10、屏采用中文液晶lcd12864、家用電器開關(guān)采用dc-5v松樂繼電器開關(guān)。本設(shè)計主要設(shè)計任務(wù)和要求包括：（1）系統(tǒng)接收到手機藍(lán)牙發(fā)送的指令后能夠正確的對指令解析；（2）家電開關(guān)開啟和關(guān)閉要有輸出指示燈提示，通過繼電器控制的燈的亮滅來模擬對應(yīng)電器的開啟和關(guān)閉；（3）系統(tǒng)具備液晶顯示界面，用來顯示所控制家電的開啟和關(guān)閉狀態(tài)；（4）系統(tǒng)需要設(shè)計完成4路家電開關(guān)的開啟與關(guān)閉控制，相互之間不能有干擾。 第二章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)方案設(shè)計2.1系統(tǒng)設(shè)計方案比較與可行性論證經(jīng)過大量查閱相關(guān)資料，本文選擇以下三種設(shè)計方案進行分析和比較，然后進行相應(yīng)方案的論證和可行性分析，最終選擇一個可行性較高的方案作為系統(tǒng)

11、最終的設(shè)計方案來進行設(shè)計。方案一方案一采用nrf24l01無線射頻方式進行遙控控制，采用此方案進行設(shè)計的硬件框圖如圖2-1所示。lcd液晶顯示nrf24l01射頻模塊51單片機發(fā)送終端51單片機接收終端4路繼電器家電開關(guān)nrf24l01射頻模塊圖2-1 方案一系統(tǒng)框圖圖2-1為所選設(shè)計方案一的硬件設(shè)計框圖，采用此方案進行設(shè)計具有設(shè)計成本低廉，開發(fā)難度低等優(yōu)點，便于推廣和應(yīng)用；不足之處是發(fā)射終端同樣需要單片機進行控制，遠(yuǎn)程控制需要隨時隨地攜帶控制設(shè)備，操作不便，同時由于沒有相應(yīng)的密碼設(shè)置，容易被附近同樣頻段的遙控設(shè)備誤操作。方案二方案二采用gsm移動通信網(wǎng)絡(luò)的方式進行遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)通過手機遠(yuǎn)程發(fā)

12、送短信的模式實現(xiàn)家用電器的開啟和關(guān)閉，采用此方案進行設(shè)計的硬件框圖如圖2-2所示。lcd液晶顯示移動手機終端51單片機接收控制終端sim900a gsm模塊4路繼電器家電開關(guān)圖2-2 方案二系統(tǒng)框圖圖2-2為所選設(shè)計方案二的硬件設(shè)計框圖，采用此方案進行設(shè)計具有操作靈活，不用攜帶額外控制器即可遠(yuǎn)程控制，同時控制不受距離限制的優(yōu)點；不足之處是開發(fā)難度大，設(shè)計成本相對較高，通過手機短信進行控制需要繳納一定的通信費用，在一些低端的住宅場合推廣具有一定的難度。方案三方案三采用手機藍(lán)牙終端進行遙控控制，系統(tǒng)通過手機藍(lán)牙實現(xiàn)家用電器開關(guān)的遙控開啟和關(guān)閉，采用此方案進行設(shè)計的硬件框圖如圖2-3所示。lcd液晶

13、顯示智能手機終端51單片機控制終端hc-05藍(lán)牙模塊4路繼電器家電開關(guān)圖2-3方案三系統(tǒng)框圖圖2-3為所選設(shè)計方案三的硬件設(shè)計框圖，采用此方案進行設(shè)計具有控制方便靈活，不用額外攜帶控制設(shè)備即可實現(xiàn)家用電器的開啟關(guān)閉的操作，同時藍(lán)牙遙控具有密碼匹配在操作安全性上有很好的保證，同時又不需要緝拿相應(yīng)的通信費用。2.2系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇通過以上三種方案的比較和分析論證，在當(dāng)今人們追求生活便利作為主要目的的環(huán)境下，方案一雖然成本相對低廉，但是由于受制于安全性和操作的便利性，決定了以此方案為基礎(chǔ)的設(shè)計不能很好的得到市場的認(rèn)可，因而在三種設(shè)計方案進行對比后，首先排除了方案一。方案二和方案三是目前家電開關(guān)無線

14、控制系統(tǒng)最好的兩種方案，兩種方案各有千秋，方案三相比方案二開發(fā)難度低，開發(fā)周期短，推廣相對容易，方案二由于需要借助于移動通信網(wǎng)絡(luò)進行遠(yuǎn)程控制，因而需要收取一定的通信資費，同時一單手機停機會造成無法遙控控制的情況。鑒于以上三種方案的對比，本文最終選擇方案三作為整個系統(tǒng)的設(shè)計方案。第三章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1電源管理系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)電源設(shè)計是整個設(shè)計開始前，首先要解決的問題，一個電源設(shè)計的好壞直接決定整個設(shè)計的成敗，一個系統(tǒng)電源的設(shè)計不僅要考慮系統(tǒng)的電壓是否達(dá)到系統(tǒng)的要求，還要考慮系統(tǒng)電源的功耗問題，如果電源輸出帶載能力不足，會造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)的情況出現(xiàn)，同時電源設(shè)計還要考慮到濾波和散熱

15、問題。3.1.1電源管理系統(tǒng)方案選擇結(jié)合所學(xué)電路基礎(chǔ)知識，通過查找相關(guān)資料和可行性論證，系統(tǒng)電源電路可通過以下方案來實現(xiàn)系統(tǒng)對電源性能要求的指標(biāo)，各方案介紹如下所述。方案一：直接采用干電池供電，目前市場上干電池多為單節(jié)1.5v，如果要滿足單片機對工作電壓的要求，需要3-4節(jié)干電池串聯(lián)后給系統(tǒng)來供電，采用干電池供電優(yōu)點是：體積小移動方便，當(dāng)電池電量不足時候容易更換，不足之處是續(xù)航能力較差，電量較低的時候會出現(xiàn)功耗不足，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)，綜上采用干電池給系統(tǒng)供電不是一個完美的設(shè)計方案。方案二：采用電腦usb接口給系統(tǒng)供電，由于電腦usb接口輸出電壓為直流5v電壓，可以滿足單片機對工作電

16、壓的要求，同時程序調(diào)試需要采用電腦軟件編程下載，采用usb給系統(tǒng)供電也較為方便，usb供電外圍電路相對簡單，設(shè)計成本較低，不足之處是usb端口驅(qū)動能力較弱，如果設(shè)備擴展功能較多的話，usb輸出的電流將達(dá)不到系統(tǒng)對功耗的要求，采用usb作為整個系統(tǒng)的電源輸出不利于系統(tǒng)后期功能的擴展。方案三：采用開關(guān)電源給系統(tǒng)供電，開關(guān)電源效率高，功耗足，完全可以滿足系統(tǒng)對電源功耗的要求，不足之處是開關(guān)電源電路設(shè)計較為復(fù)雜，設(shè)計成本較高，由于mos管處于高頻工作狀態(tài)下，系統(tǒng)高頻干擾較難處理，高頻干擾容易對單片機造成干擾，同時開關(guān)電源散熱較難處理。方案四：采用直流電源同時增加ldo電源管理芯片進行系統(tǒng)的穩(wěn)壓，由于系

17、統(tǒng)單片機需要直流5v電壓供電，hc-05藍(lán)牙模塊需要3.3v直流電源供電，因而系統(tǒng)采用單一的電源不能同時滿足單片機和藍(lán)牙模塊的電壓需求，系統(tǒng)電源管理電路需要增加5v和3.3v的電壓管理芯片，系統(tǒng)采用直流9v供電，5v電壓輸出采用lm7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出給單片機及板上的5v電壓系統(tǒng)供電，3.3v的電壓采用rt9193-3.3v穩(wěn)壓輸出給系統(tǒng)的hc-05藍(lán)牙模塊供電。鑒于以上幾種電源管理方案的綜合比較，系統(tǒng)采用方案四作為整個系統(tǒng)的電源管理方案設(shè)計。3.1.2電源管理系統(tǒng)電路設(shè)計系統(tǒng)電源管理系統(tǒng)電路主要包括5v穩(wěn)壓輸出電路，5v轉(zhuǎn)3.3v穩(wěn)壓電路，電源濾波電路和電源輸出指示電路。系統(tǒng)9v轉(zhuǎn)直流

18、5v電壓部分電路如圖3-1所示，5v轉(zhuǎn)3.3v穩(wěn)壓電路如圖3-2所示。圖3-1系統(tǒng)電源管理電路圖3-2 系統(tǒng)電源管理電路圖3-1為系統(tǒng)5v輸出電壓管理電路，其中j1為dc005電源輸入接口，用于鏈接dc9v直流電源，sw為系統(tǒng)電源開關(guān)，用于控制整個系統(tǒng)的電源的開啟與關(guān)閉，c0為電解電容，一般取值在220uf到680uf之間，此 電解電容是用于濾除電源線上存在的高頻干擾，u1為三端穩(wěn)壓芯片lm7805，lm7805輸入電壓范圍在7-16v情況下，穩(wěn)定輸出直流5v電壓，輸出穩(wěn)定度在5v正負(fù)0.05mv的波動內(nèi)變化，能夠很好的保證單片機系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性，電容c1和c2分別用于濾除輸出電壓上存下的低頻

19、干擾和高頻干擾，led為電源指示燈，當(dāng)系統(tǒng)電源輸出正常的情況下led燈點亮，電阻r1為1k阻值的限流電阻，保證led在允許的工作電流下工作，避免led被電流過高造成的損壞。圖3-2為系統(tǒng)5v轉(zhuǎn)3.3v電源管理電路，vcc為5v電壓輸入，c1為濾波電容，u5為rt9193-3.3v穩(wěn)壓芯片，u5的第5腳為3.3v電壓輸出，c13和c14為輸出電壓濾波電容，分別用于濾除高頻和低頻干擾，c12為ldo電源芯片的啟動電容。3.2 hc-05藍(lán)牙通信系統(tǒng)設(shè)計3.2.1藍(lán)牙型號的選取及論證目前市場上主流的藍(lán)牙為2.0的藍(lán)牙模塊，同時市場上基于安卓系統(tǒng)的藍(lán)牙手機也均采用藍(lán)牙2.0作為藍(lán)牙通信設(shè)備，目前只有蘋

20、果操作系統(tǒng)的手機和個別的高端手機上面采用藍(lán)牙4.0的藍(lán)牙接口，考慮到通用性和兼容性，系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙2.0模塊作為系統(tǒng)藍(lán)牙的設(shè)計方案。常用的藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)的模塊有hc-05和hc-06兩種，下面通過對兩種藍(lán)牙模塊的介紹和對比論證，選擇其中一款藍(lán)牙模塊作為系統(tǒng)的藍(lán)牙通信設(shè)計方案。方案一：采用hc-05藍(lán)牙模塊，hc-05藍(lán)牙模塊是一款高性能的藍(lán)牙主從一體串口通信模塊，它可以和多種帶藍(lán)牙功能的電腦、手機、pad等智能終端進行配對，該模塊支持非常寬的波特率范圍：4800-1382400，并且可兼容5v和3.3v單片機系統(tǒng)，使用方便連接靈活具有較高的性價比，同時hc-05為工業(yè)級產(chǎn)品，性能穩(wěn)定、可靠

21、性較高。方案二：采用hc-06藍(lán)牙模塊，hc-06藍(lán)牙為從設(shè)備，他可以與其它2.0標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙設(shè)備之間進行通信，但是它只能作為從設(shè)備，沒法充當(dāng)主設(shè)備來使用，同時hc-05為普通消費級別的芯片，在可靠性和穩(wěn)定性上比hc-05稍差一些，優(yōu)點是價格相比hc-05較低，在一些低端的應(yīng)用場合已經(jīng)對成本控制要求較高的場合應(yīng)用較為普及。通過對上述兩種方案的比較，由于系統(tǒng)藍(lán)牙通信作為整個系統(tǒng)中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，充分考慮到穩(wěn)定度的要求，系統(tǒng)最終采用hc-05藍(lán)牙模塊作為系統(tǒng)藍(lán)牙通信設(shè)計的方案選擇。3.2.2藍(lán)牙通信電路設(shè)計系統(tǒng)藍(lán)牙通信電路采用hc-05模塊作為核心，加以外圍電路完成系統(tǒng)藍(lán)牙通信電路的設(shè)計，藍(lán)牙部

22、分電路設(shè)計如圖3-3所示。圖3-3 hc-05通信模塊電路圖如圖3-3所示，u6為系統(tǒng)藍(lán)牙通信模塊hc-05模塊，二極管d5、d6和電阻r10、r11組成電平轉(zhuǎn)換電路以保證系統(tǒng)可以同時在5v和3.3v的電壓下工作，d7為藍(lán)牙模塊工作狀態(tài)指示燈，其工作狀態(tài)有以下三種：一，在模塊上電的同時把bs-key引腳設(shè)置為高電平（或接到vcc）此時d7以亮一秒滅一秒的頻率慢閃，模塊進入at狀態(tài)，此時波特率為固定的38400。二，在模塊上電的同時把bs-key引腳設(shè)置為低電平（或接地），此時d7以一秒閃爍2次的頻率快閃，表示模塊進入可配對狀態(tài)，如果此時再將bs-key引腳電平置高，模塊會進入at狀態(tài)，但是d7

23、的閃爍頻率不變。三，模塊配對成功，此時d7雙閃，一次閃2下，2秒閃一次。系統(tǒng)有了d7指示燈就能夠很直觀的判斷模塊的當(dāng)前狀態(tài)，方便使用。3.2.3藍(lán)牙模塊功能測試藍(lán)牙模塊電路設(shè)計焊接好后，為了保證模塊能夠正常使用，首先要測試一下藍(lán)牙模塊收發(fā)功能是否正常，具體測試過程如下所述。首先hc-05模塊通過usb轉(zhuǎn)ttl模塊連接到電腦串口，連接方式如圖3-4所示。圖3-4藍(lán)牙模塊與ttl模塊接線方式圖hc-05模塊出廠設(shè)置為從模式，所以發(fā)送at+role？得到的返回值為+role：0，發(fā)送at+role=1即可設(shè)置模塊為主機，若返回值為ok應(yīng)答則模塊設(shè)置成功，注意串口調(diào)試助手要勾選發(fā)送新行，這樣就能自動發(fā)

24、送回車了，具體操作界面如圖3-5所示。圖3-5藍(lán)牙模塊測試界面圖3.2.4藍(lán)牙模塊與手機藍(lán)牙之間的設(shè)置與匹配統(tǒng)hc-05藍(lán)牙模塊設(shè)置為從設(shè)備，手機藍(lán)牙為主設(shè)備，當(dāng)手機安裝好藍(lán)牙串口助手后，打開藍(lán)牙調(diào)試助手界面，搜索藍(lán)牙設(shè)備，然后選擇鍵盤模式，設(shè)置鍵盤指令即可，具體操作過程可以參考圖3-6。圖3-6藍(lán)牙配對操作演示過程圖3.3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計3.3.1系統(tǒng)單片機型號的選擇與論證單片機為整個系統(tǒng)的控制核心，選擇一款合適的單片機對整個系統(tǒng)設(shè)計的成功與否起著至關(guān)重要的作用，目前市場上單片機種類型號千差萬別，從基礎(chǔ)的8位單片機到高端的64位單片機，價格從幾元到上百元不等，如此眾多的單片機，如何才能選

25、擇一款適合本設(shè)計的型號呢？首先要從設(shè)計的功能上著手，由于系統(tǒng)功能相對較少，只是實現(xiàn)與gsm模塊的通信以及繼電器控制指令的發(fā)出，因而不需要選擇引腳多的太高端的單片機；其次要考慮到設(shè)計的成本要求，目前市場上8位單片機相比16位以上單片機具有很好的價格優(yōu)勢，考慮到8位單片機完全能夠達(dá)到設(shè)計的功能要求，因而本設(shè)計首選單片機是8位單片機；最后還需要考慮到單片機在設(shè)計過程中程序編譯調(diào)試的可操作性以及實用性，鑒于以上各種原因考慮，本設(shè)計最終選擇市場上較為普及的8位單片機作為系統(tǒng)的單片機，具體型號選擇宏晶科技生產(chǎn)的stc89c52單片機。 3.3.2系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計單片機最小系統(tǒng)電路為整個系統(tǒng)的控制

26、核心，用于控制這個系統(tǒng)的正常運行，單片機最小系統(tǒng)電路主要有stc89c52單片機、晶振電路、復(fù)位電路組成，此部分電路圖如圖3-7所示。圖3-7 單片機最小系統(tǒng)電路圖系統(tǒng)主控電路由單片機、時鐘振蕩電路與復(fù)位電路組成。stc89c52中有一個構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和 xtal2分別是該放大器的輸入和輸出端，用于外接晶體振蕩器，y1為11.0592m的晶體振蕩器，選擇11.0592m是為了便于計算單片機運行的周期，y1兩端的電容 c4，c5 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。電容c4和c5應(yīng)選擇瓷片電容，至于點熱鬧過容值的大小沒有嚴(yán)格的限定，只是電容容量的大小會輕微影

27、響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度的穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，推薦電容使用30pf士l0pf。stc89c52單片機為高電平復(fù)位使能，在單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計中需要保證上電的時候能夠復(fù)位單片機，同時當(dāng)系統(tǒng)運行 過程中出現(xiàn)出現(xiàn)跑飛或者進入死循環(huán)的時候能夠通過相應(yīng)的按鍵實現(xiàn)單片機的復(fù)位，因而單片機復(fù)位需要有上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種復(fù)位方式，復(fù)位電路設(shè)計如圖3-1所示，其中 s2為復(fù)位按鍵。上電復(fù)位的工作原理為：通電時，電容兩端相當(dāng)于短路，于是rst引腳上為高電平，然后電源通過電阻對電容c3充電，rst端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機開始正常工作；按鍵復(fù)位的工作

28、原理為：當(dāng)s1被按下后，電容c3迅速放電,使rst引腳為高電平，從而實現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)s1彈起后，電源通過10k的電阻r3放電，電平變?yōu)榈碗娖?，?fù)位停止。3.3.3系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路測試單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計完成后，首先要驗證一下最小系統(tǒng)電路是否能夠工作，首先要保證晶振正常起震，檢測晶振起震可以用示波器觀察晶振引腳的輸出波形，觀察是否有震蕩波形輸出，如果晶振起震，最小系統(tǒng)基本就可以工作了，然后單片機置入相應(yīng)的io 端口控制程序，此時可以控制一個簡單的燈的亮滅來驗證程序是否正常運行。除此之外還有驗證最小系統(tǒng)的復(fù)位電路是否能夠起到正常復(fù)位的功能。3.4 家電控制電路設(shè)計系統(tǒng)家電控制電路采用4路繼電器

29、控制實現(xiàn)，4路繼電器分別控制空調(diào)開關(guān)、冰箱開關(guān)、電視開關(guān)以及大門的開關(guān)。繼電器控制電路采用弱電控制強電的工作原理，單片機通過控制繼電器的斷開和吸合來控制外接家電的通斷，具體控制電路如圖3-8所示。圖3-8系統(tǒng)家電控制電路圖如圖3-8所示，p14-p17分別接到單片機的io口上，當(dāng)單片機輸出低電平的時候繼電器吸合，外部接家電的開關(guān)吸合接通，家電啟動工作；當(dāng)單片機輸出高電平的時候三極管斷開，繼電器外部開關(guān)斷開，外接的家電停止工作?？紤]到實際的可操作性，以及能夠直觀的分辨出繼電器開發(fā)的接通和斷開，外部家電采用led燈的亮滅來替代，當(dāng)對應(yīng)家電的led燈點亮代表對應(yīng)家電電源接通，家電處于工作狀態(tài)，當(dāng)對應(yīng)

30、的led燈熄滅代表對應(yīng)的家電電源開關(guān)斷開，家電停止工作。3.5 系統(tǒng)顯示電路設(shè)計方案一 數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(com)的數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極com接到地線gnd上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為

31、高電平時，相應(yīng)字段就點亮。當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。采用數(shù)碼管顯示效果亮度高、顯示清晰、使用電壓低、壽命長、價格低廉等諸多特點，不足是信息顯示內(nèi)容有限，當(dāng)顯示內(nèi)容為字符時顯示效果不如字符型液晶顯示器。方案二 lcd液晶顯示。采用點陣字符型 lcd 液晶顯示，液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富等特點，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機應(yīng)用設(shè)計中最常用的信息顯示器件，但采用lcd液晶顯示會造成設(shè)計成本增加。綜合方案一與方案二的優(yōu)缺點，考慮到為了提高顯示效果，系統(tǒng)最終采用方案二做系統(tǒng)的顯示器件，系統(tǒng)選用lcd12864作為顯示部分。lcd12864液晶顯示電路如圖3-9所

32、示。圖3-9系統(tǒng)顯示器件電路圖第四章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件編程環(huán)境介紹系統(tǒng)軟件設(shè)計采用c語言編程，編譯環(huán)境為keil。keil c51 是美國keil software 公司出品的51 系列兼容單片機c 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，和匯編相比，c 在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。keil c51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到keil c51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。

33、keil c51 可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用ide 本身或其它編輯器編輯c 或匯編源文件，然后分別有c51 及a51 編輯器編譯連接生成單片機可執(zhí)行的二進制文件（.hex），然后通過單片機的燒寫軟件將hex 文件燒入單片機內(nèi)。軟件主要三個方面：一是初始化系統(tǒng)；二是數(shù)據(jù)采集；三是數(shù)據(jù)處理并進行顯示。這三個方面的操作分別在主程序中來進行。程序采用模塊化的結(jié)構(gòu)，這樣程序結(jié)構(gòu)清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。4.2系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序主要包括系統(tǒng)的初始化、藍(lán)牙串口通信、開關(guān)狀態(tài)的顯示以及信號的輸出控制等，系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-1所示。啟動初始化液晶

34、lcd12864、初始化串口模塊處理家電狀態(tài)顯示在液晶上nnyyny藍(lán)牙是否接收到數(shù)據(jù)？n數(shù)據(jù)是b？數(shù)據(jù)是c？數(shù)據(jù)是d？n數(shù)據(jù)是a？yy將燈泡狀態(tài)翻轉(zhuǎn)將電視狀態(tài)翻轉(zhuǎn)將冰箱狀態(tài)翻轉(zhuǎn)將空調(diào)狀態(tài)翻轉(zhuǎn)圖4-1 系統(tǒng)主程序流程下圖系統(tǒng)主程序流程如圖4-1所示，當(dāng)系統(tǒng)上電后首先完成各個組件的初始化，一個系統(tǒng)的初始化是程序運行必不可少的環(huán)節(jié)，系統(tǒng)初始化部分主要包括：單片機初始化、液晶顯示才初始化、藍(lán)牙串口模塊初始化、控制信號電平的初始化等；初始化完成以后系統(tǒng)首先要啟動藍(lán)牙串口通信模塊，保證藍(lán)牙模塊和手機藍(lán)牙控制終端完成匹配。單片機通過串口通信的方式實現(xiàn)和藍(lán)牙模塊的通信，單片機對藍(lán)牙模塊接收到的指令進行解析然

35、后輸出控制指令到繼電器開關(guān)，從而實現(xiàn)對家電開關(guān)的控制；lcd液晶對4路家電開關(guān)的開啟和關(guān)閉狀態(tài)進行顯示，便于直觀的測試。 4.3系統(tǒng)藍(lán)牙通信模塊子程序系統(tǒng)藍(lán)牙通信模塊子程序主要完成手機藍(lán)牙指令的接收以及和單片機直接的數(shù)據(jù)通信等，此部分程序的完成是整個系統(tǒng)軟件設(shè)計成功與否的關(guān)鍵所在。圖4-2為系統(tǒng)藍(lán)牙通信子程序流程圖。開始開機啟動藍(lán)牙模塊未匹配指示狀態(tài)燈n判斷是否與手機藍(lán)牙終端匹配成功？完成匹配，切換匹配成功指示燈狀態(tài)判斷是否接收到手機藍(lán)牙終端發(fā)送的指令？通過串行通信把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C圖4-2系統(tǒng)藍(lán)牙通信子程序流程圖第五章 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試5.1系統(tǒng)的組裝與焊接元件在安裝時，注意事項如下：1)

36、為避免因元器件發(fā)熱而減弱銅箔對基板的附著力，并防止元器件的裸露銅盤與導(dǎo)線短路，安裝時元器件之間間距要保持12mm。2) 裝配時，應(yīng)該先安裝那些需要機械固定元器件，在此裝置中如穩(wěn)壓管、中心芯片插座。3) 各種元器件的安裝,應(yīng)該使它們的標(biāo)記(用色碼或字符標(biāo)注的數(shù)值,精度等)朝上面或易于是辨認(rèn)的方向，并注意標(biāo)記的讀書方向一致 (從左到右或從上到下)。2. 元件在焊接時，應(yīng)注意以下幾個方面：在元器件焊接之前應(yīng)該先用紗布將元器件的引腳打磨一遍，這樣可以將元件引腳氧化的部分去除掉，以便于焊接；在焊接過程中還要注意焊錫的量要得當(dāng)，過多可能造成電路短路，過少有可能造成虛焊；元器件焊完后，給發(fā)熱量大的元器件裝上

37、散熱片，這用有利于散熱增加系統(tǒng)的穩(wěn)定；最后可以在板子的四個角上安裝四個銅柱，一方面可以增加整個結(jié)構(gòu)的美觀，另一方面也可以使避免電路板放在導(dǎo)電體上發(fā)生短路的危險。通過以上步驟，一個完整的電路硬件部分就制作完成了，這時可以再檢查一下是否有元器件漏焊、焊錯的情況，以確保電路的正確。5.2系統(tǒng)的調(diào)試電路板實物做完以后，接下來的工作就是調(diào)試。這是理論指導(dǎo)實踐最重要的一步。調(diào)試工作需要很好的耐心。所以在調(diào)試過程中必須保持冷靜的頭腦，較強的電路分析能力。一個系統(tǒng)的調(diào)試需要軟硬件結(jié)合調(diào)試。在軟硬件結(jié)合調(diào)試的過程中應(yīng)注意以下問題：1、首先先不要插芯片，要先測量一下各點的電壓，尤其是單片機工作電壓，藍(lán)牙模塊電路工

38、作電壓，在保證模塊工作電壓正常的前提下再安插主要先芯片，不然會燒壞芯片或者模塊造成不可挽回的損失；2、測試過程中液晶屏幕不亮，經(jīng)檢查是液晶背光調(diào)節(jié)的問題，接上背光后問題解決；3、在手工焊接調(diào)試時還出現(xiàn)了p0口忘記接上拉電阻造成系統(tǒng)顯示器工作不正常。4、系統(tǒng)工作之前首先要對藍(lán)牙模塊進行測試，保證藍(lán)牙模塊能夠?qū)崿F(xiàn)正常的指令收發(fā)功能。5.3系統(tǒng)的功能測試與檢驗藍(lán)牙遙控測試主要完成4路繼電器的開啟和關(guān)閉，為了直觀的看出測試結(jié)果，每路繼電器輸出開關(guān)上接一個led指示燈，通過觀察對應(yīng)繼電器輸出的led燈的亮滅來測試，具體測試過程如下所述。手機藍(lán)牙指令“a”控制第一路繼電器的的開啟和關(guān)閉，手機藍(lán)牙發(fā)送指令“

39、a”一次繼電器1吸合，led1點亮，再次發(fā)送指令“a”繼電器1斷開，led1熄滅。手機藍(lán)牙指令“b”控制第一路繼電器的的開啟和關(guān)閉，手機藍(lán)牙發(fā)送指令“b”一次繼電器2吸合，led2點亮，再次發(fā)送指令“b”繼電器2斷開，led2熄滅。手機藍(lán)牙指令“c”控制第一路繼電器的的開啟和關(guān)閉，手機藍(lán)牙發(fā)送指令“c”一次繼電器3吸合，led3點亮，再次發(fā)送指令“c”繼電器3斷開，led3熄滅。手機藍(lán)牙指令“d”控制第一路繼電器的的開啟和關(guān)閉，手機藍(lán)牙發(fā)送指令“d”一次繼電器4吸合，led4點亮，再次發(fā)送指令“d”繼電器4斷開，led4熄滅?？偨Y(jié)通過這次畢業(yè)設(shè)計的制作，鞏固了我在大學(xué)4年里學(xué)過的知識，尤其是單

40、片機和c語言編程方面的知識，同時也提高了單片機編程的能力，獲得了軟件調(diào)試的經(jīng)驗，并且也了解到了其它相關(guān)領(lǐng)域的知識，不論是對今后的工作還是學(xué)習(xí)都有著極大的幫助。 此次設(shè)計完成的作品主要有如下功能和特點：1、 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)通過手機藍(lán)牙完成4路家用電器開關(guān)的遙控控制；2、 系統(tǒng)可以通過外置顯示終端實時顯示4路開關(guān)的開啟和關(guān)閉狀態(tài)，顯示終端可以方便直觀的觀察到控制指令的接收和解析是否正確，便于功能的調(diào)試。3、 整個系統(tǒng)具有功耗低、操作方便、性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，具有良好的應(yīng)用和推廣價值。同時由于時間倉促，自己經(jīng)驗不足，在理論方面也相應(yīng)存在缺陷，在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中也存在著一些問題，現(xiàn)總結(jié)如下：1、電子

41、電路的設(shè)計中對各種影響因素的考慮不夠完全，比如在對系統(tǒng)電源部分的處理不夠完善，早期系統(tǒng)工作不是很穩(wěn)定。2、沒有擴展更多電路，如室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測功能，通訊接口電路與上位機（pc機）進行通訊，上位機顯示功能從而將大量的商品數(shù)據(jù)存于上位機，然后通過串口或并口通訊與系統(tǒng)相連，達(dá)到遠(yuǎn)距離監(jiān)控的目的。3、對各種實用芯片價格了解不夠，在選擇上有欠缺，如所選的顯示終端價格較貴，從而使設(shè)計成本有所提高。通過此次遠(yuǎn)程家電開關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計和總結(jié)對我今后的學(xué)習(xí)和工作帶來了積極的影響。 參考文獻1 李朝青單片機原理及接口技術(shù)m北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20052 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版) m北京：高等教育

42、出版社, 20053 閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）m北京：高等教育出版社，20054 白延敏51單片機典型系統(tǒng)開發(fā)實例精講m北京：電子工業(yè)出版社，20095 張齊，杜群貴. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)m. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.6 楊金巖等. 8051單片機數(shù)據(jù)傳輸接口擴展技術(shù)與應(yīng)用實例m北京：人民郵電出版社，20057 求是科技單片機通信技術(shù)與工程實踐m北京：人民郵電出版社，2005.8 郭永貞主編. 數(shù)字電子技術(shù)m. 西安電子科技大學(xué)出版社，2000.9 李廣弟. 單片機基礎(chǔ)m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001.10 張洪潤. 電子線路與電子技術(shù)m.清華大學(xué)出版社m，2005

43、.11 張齊，杜群貴. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)m.電子工業(yè)出版社，2004.12 julianw.gamder,intelligentdataacquisitionsystem b,2005，4:109-115.13 dejie song, boxue tan, wenfeng liu. application of wireless communication in temperature measurement j. berlin heidelberg: springer-verlag,2011,175(1): 428433.14 xingrui liu and guohong gao.

44、temperature monitoring system based on at89c51 j. berlin heidelberg: springer-verlag,2011,105(1): 601605.附錄i 系統(tǒng)硬件實物圖附錄ii 系統(tǒng)電路圖附錄iii 系統(tǒng)源程序#include main.h#include lcd12864.h#include uart.h/定義變量/*/主函數(shù)/*void main()lcd12864_reset();/初始化液晶lcd12864_haizi_set();/設(shè)置為普通模式 relay1 = relay2 = relay3 = relay4 = 0

45、; /初始化設(shè)置為0，不吸合delay_ms(100); uart_init();while(1) relay1 = flag_relay1; relay2 = flag_relay2; relay3 = flag_relay3; relay4 = flag_relay4; if(flag_relay1 = 1) lcd12864_nowaitidle_com_write(0x80);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(冰箱狀態(tài)：開); else lcd12864_nowaitidle_com_write(0x80);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(冰箱狀態(tài)

46、：關(guān)); if(flag_relay2 = 1) lcd12864_nowaitidle_com_write(0x90);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(空調(diào)狀態(tài)：開); else lcd12864_nowaitidle_com_write(0x90);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(空調(diào)狀態(tài)：關(guān)); if(flag_relay3 = 1) lcd12864_nowaitidle_com_write(0x88);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(電視狀態(tài)：開); else lcd12864_nowaitidle_com_write(0x

47、88);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(電視狀態(tài)：關(guān)); if(flag_relay4 = 1) lcd12864_nowaitidle_com_write(0x98);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(燈泡狀態(tài)：開); else lcd12864_nowaitidle_com_write(0x98);/設(shè)置指針 lcd12864_write_word(燈泡狀態(tài)：關(guān)); /*/ms延時函數(shù)(12m晶振下測試)/*void delay_ms(unsigned int n)unsigned int i,j;for(i=0;in;i+)for(j=0;j123;

48、j+);#include uart.h/unsigned char rx_buffer30;unsigned char num = 0;bit flag_relay1 = 0;bit flag_relay2 = 0;bit flag_relay3 = 0;bit flag_relay4 = 0;unsigned char temp = 0;void uart_init() scon = 0x50; /uart方式1；8位uartren = 1; /不允許串行口接收數(shù)據(jù)pcon = 0x00; /smod=0;波特率不加倍tmod = 0x20; /t1方式2，用于產(chǎn)生波特率th1 = 0xfd

49、; /裝初值tl1 = 0xfd;tr1 = 1; /啟動定時器1ea = 1; /打開全局中斷控制es = 1; /串行口中斷void uartprintf(unsigned char *p)/發(fā)送字符串 while(*p) sbuf=*(p+);while(ti=0);ti=0; void uartprintascii(unsigned char c)/發(fā)送一個字符 ti=0; sbuf=c; while(ti=0); ti=0; void receive_data(void) interrupt 4 using 1 /串口中斷 if(ri = 1) temp = sbuf;if(temp

50、 = a) flag_relay1 = !flag_relay1; uartprintf(receive a); else if(temp = b) flag_relay2 = !flag_relay2; uartprintf(receive b); else if(temp = c) flag_relay3 = !flag_relay3; uartprintf(receive c); else if(temp = d) flag_relay4 = !flag_relay4; uartprintf(receive d); ri = 0;o(_)o謝謝！a large group of tea

51、merchants on camels and horses from northwest chinas shaanxi province pass through a stop on the ancient silk road, gansus zhangye city during their journey to kazakhstan, may 5, 2015. the caravan, consisting of more than 100 camels, three horse-drawn carriages and four support vehicles, started the trip from jingyang county in shaanxi on sept 19, 2014. it will pass through gansu province and xinjiang uygur autonomous region, and finally arrive in almaty, formerly kno