基于51單片機(jī)的藍(lán)牙智能家居設(shè)計(jì)與制作

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇................................................................................................1

2.2通訊方式的選擇............................................................................................2

2.3藍(lán)牙型號(hào)的選擇............................................................................................2

2.4系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...........................................................................................................3

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì).............................................................3

3.2藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)........................................................................................4

3.3繼電器電路....................................................................................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)...........................................................................................................6

4.1主程序流程圖................................................................................................6

4.2下位機(jī)及上位機(jī)程序設(shè)計(jì)............................................................................7

4.3產(chǎn)品程序清單................................................................................................8

5產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖....................................................................................................9

5.2產(chǎn)品調(diào)試........................................................................................................9

5.3產(chǎn)品使用說明..............................................................................................10

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).................................................................................................10

7參考資料..................................................................................................................11

附錄.............................................................................................................................12

附錄1元器件清單...........................................................................................12

附錄2電路原理圖...........................................................................................13

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖............................................................................................14

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖...........................................................................................15

附錄5主程序代碼...........................................................................................16

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)的藍(lán)牙智能家居設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

隨著智能手機(jī)的廣泛應(yīng)用，手機(jī)不單單是打電話和發(fā)短信，人們的日常生

活也離不開手機(jī)，現(xiàn)在無線通信技術(shù)得到大力的發(fā)展，同時(shí)無線技術(shù)在生活中

的應(yīng)用燁十分普遍，比較熟知的有無線藍(lán)牙耳機(jī)、無線鼠標(biāo)、無線鍵盤等等，

這些通信技術(shù)大多都是利用藍(lán)牙通訊，藍(lán)牙通信有著其他通信方式?jīng)]有的優(yōu)

點(diǎn)，性能更加穩(wěn)定，無論處在什么環(huán)境下，只需要設(shè)備供電即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)

送和接受，不需要依靠網(wǎng)絡(luò)，也不需受障礙物的影響，日常生活中的各種家電

和消費(fèi)電子產(chǎn)品大多利用的都是藍(lán)牙通信。智能家居，本產(chǎn)品就是通過單片機(jī)

最小系統(tǒng)和藍(lán)牙模塊相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)安卓手機(jī)藍(lán)牙控制短距離的家居開關(guān)，使人

們?cè)谕媸謾C(jī)的時(shí)間只要打開相關(guān)軟件就可以控制家居的狀態(tài)。

2設(shè)計(jì)方案遴選

基于藍(lán)牙控制家居設(shè)計(jì)開題后，搭建產(chǎn)品整體框架，在進(jìn)行硬件電路搭建

前必須得選擇好合適的產(chǎn)品的零部件，以發(fā)揮器件的基本功能。

2.1單片機(jī)的選擇

方案一：使用51系列單片，51單片是應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)，不但能

對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，

還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來得心應(yīng)手。同時(shí)在片內(nèi)

RAM區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，使用極為靈活，給使用者

提供了極大地便利，51單片機(jī)I/O口編程較為靈活，既能做推挽輸出，也能做

下拉輸入，其外設(shè)資源也比較豐富，不僅僅具備SPI接口，同時(shí)還具備PWM

和外部中斷口，十分方便的和外圍模塊進(jìn)行通訊。51單片機(jī)雖然經(jīng)典但是缺點(diǎn)

還是很明顯的，雖然I/O腳使用簡(jiǎn)單，但高電平時(shí)無輸出能力，運(yùn)行速度過

慢，特別是雙數(shù)據(jù)指針。

1

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

方案二：使用STM32系列單片機(jī)，STM32系列單片機(jī)是一款性價(jià)比超高

的系列單片機(jī)，其特點(diǎn)主要表現(xiàn)在內(nèi)核、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘復(fù)位和電源管理等，但

其成本偏高，目錄結(jié)構(gòu)不支持多級(jí)，界面不現(xiàn)代化，使用起來較為復(fù)雜，對(duì)一

個(gè)學(xué)生來講不實(shí)用。

綜上所述，我選擇了51系列單片機(jī)，STM相對(duì)于51成本大，而且51單

片機(jī)適用于我們當(dāng)前所學(xué)的知識(shí)，操作起來也更加簡(jiǎn)單，因此選擇51系列單

片機(jī)。

2.2通訊方式的選擇

方案一：使用藍(lán)牙通訊方式，藍(lán)牙是低功率，便于電池供電設(shè)備工作，而

且便宜，可以降低產(chǎn)品的成本；同時(shí)支持文本、圖片、音視頻的傳輸，傳輸速

率快；但是它傳輸距離有限，穿透性能差，不同設(shè)備間協(xié)議不兼容。

方案二：使用wifi通訊方式，WiFi具有靈動(dòng)性和移動(dòng)性，無線局域網(wǎng)在無

線信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)的任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。故障定位容易，無線網(wǎng)絡(luò)

很容易定位故障，只需要更換故障設(shè)備即可恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接。但其無線信道的傳

輸速率低，只適合個(gè)人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

綜上所述，我選擇方案一藍(lán)牙通訊方式，wifi模塊相較于藍(lán)牙模塊更加復(fù)

雜和價(jià)格昂貴，而藍(lán)牙應(yīng)用廣價(jià)格親民，因此選擇使用藍(lán)牙模塊。

2.3藍(lán)牙型號(hào)的選擇

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，它可以跟多種帶藍(lán)牙功能的電腦，手機(jī)等智能終端進(jìn)行配

對(duì)，該模塊支持非常廣的波特率范圍，并且可以兼容5v和3.3v的單片機(jī)系

統(tǒng)。

方案二：采用HC-06藍(lán)牙模塊，HC-06藍(lán)牙為從設(shè)備，它不可以當(dāng)做主設(shè)

備來使用，在可靠性和穩(wěn)定性相對(duì)于HC-05藍(lán)牙模塊較差一點(diǎn)，但是價(jià)格比較

低。

綜上所述，我選擇方案一，因?yàn)樗噍^于方案二中的HC-06藍(lán)牙模塊，使

2

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

用更加方便，連接也更加靈活，具有較高的性價(jià)比，因此選擇使用HC-05藍(lán)牙

模塊。

2.4系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

產(chǎn)品系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)如下：

智能手機(jī)

STC89C5

繼電器

2單片機(jī)

藍(lán)牙模塊

圖2.1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

核心由STC89C52RC單片機(jī)組成，以及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能相關(guān)的藍(lán)牙模塊，繼

電器，以及電源組成。

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)采用的是STC89C52RC單片機(jī)作為本次藍(lán)牙控制家居的核心處理

器，主要作用是和藍(lán)牙通信模塊進(jìn)行通信。單片機(jī)實(shí)物圖如下圖所示：

STC89C52RC單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高速、且抗干擾的單

片機(jī)，是電子工程師常用器件。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了

制造成本，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，采用高密度非易失存儲(chǔ)器制造

技術(shù)制造，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗(yàn)比較容易，為很多嵌入式

控制系統(tǒng)提供了一種靈活高且價(jià)廉的方案。

STC89C52RC具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

STC89C52RC與MCS-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容；

片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復(fù)編程快擦寫程序存儲(chǔ)器；

3

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

全靜態(tài)工作，工作范圍：0Hz~24MHz；

三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密：

128x8位內(nèi)部RAM；

一個(gè)全雙工的異步串行口；

三個(gè)16位定時(shí)器（T0,T1,T2）；

寬電壓，不怕電源抖動(dòng)；

多個(gè)中斷源的中斷結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。

STC89C52RC單片機(jī)原理圖如下圖所示：

圖3.1單片機(jī)原理圖

3.2藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)

藍(lán)牙模塊是此次設(shè)計(jì)必不可少的控制組成部分，藍(lán)牙模塊(HC-05）的目

的，是針對(duì)如何在兩個(gè)不同設(shè)備（通信的兩端）上的應(yīng)用之間保證一條完整的

通信路徑，并在它們之間保持一通信段。藍(lán)牙模塊(HC-05）是主從一體化的藍(lán)

牙串口模塊，主從可指令切換。其基本參數(shù)如下：

1）采用CSR主流藍(lán)牙芯片，藍(lán)牙V2.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

2）模塊供電電壓：3.3V~3.6V

3）默認(rèn)參數(shù)：波特率9600、配對(duì)碼1234、工作模式從機(jī)

4）核心模塊尺寸大小為：27mmx13mmx2mm

4

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

5）工作電流：不大于50MA（以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)）

6）通訊距離：空曠條件下10M，正常使用環(huán)境8M左右

7）存儲(chǔ)溫度：-40至+85度，工作溫度：-25至+75度

藍(lán)牙透?jìng)髂K只有4個(gè)AT指令，方便用戶管理，分別是測(cè)試通訊，改名

稱，改波特率，改配對(duì)密碼，AT指令必須從TXD,RXD信號(hào)腳設(shè)置，不能通

過藍(lán)牙信道設(shè)置。發(fā)送AT指令的設(shè)備可以是各種類型的MCU（比如51，

avr，pic，msp430，arm等），也可以是電腦通過串口（PC串口接MAX232以

后或者USB轉(zhuǎn)串口）發(fā)送。藍(lán)牙串口模塊下圖所示。

圖3.2藍(lán)牙模塊實(shí)物圖

圖3.3藍(lán)牙接口電路圖

3.3繼電器電路

要實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)的控制，需要選擇繼電器配合單片機(jī)以及紅外遙控實(shí)現(xiàn)遙控

5

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

開關(guān)的功能，本設(shè)計(jì)選用的是5V額定電壓的電磁繼電器。

圖3.4繼電器原理圖

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序流程圖

主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，各種情況的判斷等，主程序的流程圖如下

圖所示：

6

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖4.1主程序流程圖

4.2下位機(jī)及上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

對(duì)計(jì)算機(jī)程序的編寫完畢之后，就需要通過對(duì)所編寫的程序進(jìn)行測(cè)試和編

譯，如果不能編譯成功，那么就需要進(jìn)行修改，當(dāng)通過編譯之后，就可以使用

藍(lán)牙將單片機(jī)設(shè)備和上位機(jī)聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)男Ч?/p>

程序編譯圖如下：

圖4.2下位機(jī)程序編譯成功圖

上位機(jī)傳輸如下：

7

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖4.3上位機(jī)（APP）傳輸圖

4.3產(chǎn)品程序清單

圖4.4產(chǎn)品程序清單圖

8

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

繼電器模塊

STC89C52RC芯

npn三極管

LED燈

電阻

藍(lán)牙模塊

DC插座

圖5.1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

當(dāng)把整塊板子做好以后，要檢查所有的元器件都焊接在板子上，確保沒有

虛焊。

使用萬能表進(jìn)行測(cè)試，查看各焊點(diǎn)連接狀況是否合格，再檢查各電源線與

地線是否有短路的現(xiàn)象。

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行上電檢查。

將編寫的程序燒錄到單片機(jī)中。

程序燒錄成功如下圖：

9

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

圖5.2程序燒錄圖

5.3產(chǎn)品使用說明

1、實(shí)物充電寶上電或是電腦的USB端口上電后開啟設(shè)備；

2、打開智能手機(jī)的藍(lán)牙設(shè)置，搜索指定的藍(lán)牙模塊1201，藍(lán)牙配對(duì)密碼

1234進(jìn)行連接；

3、打開手機(jī)APP連接指定的藍(lán)牙模塊，最后在發(fā)送區(qū)里面發(fā)送數(shù)字即

可。

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)；

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范。

10

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

7．參考資料

[1]代新鵬.智能型住宅安防報(bào)警系統(tǒng)的研究[J].電子制作,2005(3):1-3.

[2]劉修文.實(shí)用電子電路設(shè)計(jì)制作300例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3]陳立周.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008

[4]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安:西安交通大學(xué)出

版社,2005.

[5]徐愛鈞,彭秀華.單片機(jī)高級(jí)語言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)

出版社,2006.

11

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄

附錄1元器件清單

12

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄2電路原理圖

13

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

14

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

15

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

附錄5主程序代碼

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

uchartime,flag,Speed;

ucharfpwm;

uchargetdate;

uinttemp;

sbitrelay1=P2^0;

sbitrelay2=P2^1;

sbitrelay3=P1^3;

sbitLED1=P2^2;

sbitLED2=P2^3;

sbitLED3=P1^0;

voidUsartConfiguration();

voidDelay_1ms(uinti);

voiddelayxms(uintz);

voidMotor_add();

voidtimer0_init();

voidDelayUs2x(unsignedchart)

{

while(--t);

}

voidDelayMs(unsignedchart)

{

16

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

while(t--)

{

DelayUs2x(245);

DelayUs2x(245);

}

}

/**************************************************************************

*****

*函數(shù)名:UsartConfiguration()

*函數(shù)功能:設(shè)置串口

*輸入:無

*輸出:無

**************************************************************************

*****/

voidUsartConfiguration()

{

SCON=0X50;//設(shè)置為工作方式1,8位數(shù)據(jù)，可變波特率

TMOD=0X20;//設(shè)置計(jì)數(shù)器工作方式2

PCON=0X00;//波特率不加倍

TH1=0XFd;//計(jì)數(shù)器初始值設(shè)置，9600@11.0592MHz

TL1=0XFd;

TR1=1;//打開計(jì)數(shù)器

ES=1;//開串口中斷

EA=1;//開總中斷

}

voidR_S_Byte(ucharR_Byte)

{

SBUF=R_Byte;//存儲(chǔ)數(shù)據(jù)

while(TI==0);//查詢法，發(fā)送完數(shù)據(jù)

TI=0;//軟件清零

}

17

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

/********************************************************************

*名稱:Com_Int()

*功能:串口中斷子函數(shù)

*輸入:無*輸出:無

***********************************************************************/

voidCom_Int(void)interrupt4

{

ucharreceive_data;

EA=0;

if(RI==1)//當(dāng)硬件接收到一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，RI會(huì)置位

{

RI=0;

receive_data=SBUF;//接收到的數(shù)據(jù)

R_S_Byte(SBUF);

if(receive_data=='1')

{

relay1=1;

LED1=0;

}

elseif(receive_data=='2')

{

relay1=0;

LED1=1;

}

elseif(receive_data=='3')

{

relay2=1;

LED2=0;

}

elseif(receive_data=='4')

{

relay2=0;

LED2=1;

18