【正文】 費(fèi)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(jì)層面和功能要求，本文利用 51 單片機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)，手機(jī)藍(lán)牙通信技術(shù)設(shè)計(jì)了一套以單片機(jī)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(jī)控制模塊，液晶顯示模塊， HC05 藍(lán)牙通信模塊，自動控制模塊五大部分組成。本設(shè)計(jì)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(qiáng)。因此， 不僅在 市場推廣上有顯著的實(shí)際意義，在學(xué)術(shù)研究上也有一定的教學(xué)與教育意義。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 本設(shè)計(jì)采用 STC89C52單片機(jī)為主控芯片，結(jié)合 HC05藍(lán)牙模塊 ，通過軟件編程 結(jié)合 硬件實(shí)物來完成一款 無線 家電開關(guān) 控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)最小系統(tǒng)、 HC05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(jī)、 HC05工業(yè)級 、液晶顯示屏 采用中文液晶 LCD1286 家用電器開關(guān)采用 DC5V松樂繼電器開關(guān)。 本設(shè)計(jì)主要 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求包括 ：（ 1） 系統(tǒng) 接收到 手機(jī)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(jì)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 。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 5 第 二 章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)方案進(jìn)行分析和比較，然后進(jìn) 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)最終的設(shè)計(jì)方案來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 方案一 方案一采用 NRF24L01 無線射頻方式進(jìn)行遙控控制，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖 21 所示。 圖 21 方案一系統(tǒng)框圖 圖 21為所選設(shè)計(jì)方案一的硬件設(shè)計(jì)框圖，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)具有設(shè)計(jì)成本低廉，開發(fā)難度低等優(yōu)點(diǎn)，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(jī)進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制，系統(tǒng)通過手機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)送短信的模式實(shí)現(xiàn)家用電器的開啟和關(guān)閉，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖 22 所示。 51 單片機(jī)接收終端 51 單片機(jī)發(fā)送終端 NRF24L01 射頻模塊 NRF24L01 射頻模塊 4 路繼電器家電開關(guān) LCD 液晶顯示 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 6 圖 22 方案二系統(tǒng)框圖 圖 22為所選設(shè)計(jì)方案二的硬件設(shè)計(jì)框圖，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)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(diǎn)；不足之處是開發(fā)難度大，設(shè)計(jì)成本相對較高，通過手機(jī)短信進(jìn)行控制需要繳納一定的通信費(fèi)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(jī)藍(lán)牙終端進(jìn)行遙控控制，系統(tǒng)通過手機(jī)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)家用電器開關(guān)的遙控開啟和關(guān)閉，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖 23 所示。 圖 23方案三系統(tǒng)框圖 圖 23為所選設(shè)計(jì)方案三的硬件設(shè)計(jì)框圖，采用此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)具有控制方便靈活，不用額外攜帶控制設(shè)備即可實(shí)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(fèi)用。 51 單片機(jī)接收控制終端 移動手機(jī)終端 SIM900A GSM 模塊 4 路繼電器家電開關(guān) LCD 液晶顯示 51 單片機(jī)控制終端 智能手機(jī)終端 HC05 藍(lán)牙模塊 4 路繼電器家電開關(guān) LCD 液晶顯示 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)不能很好的得到市場的認(rèn)可，因而在三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制，因而需要收取一定的通信資費(fèi)，同時一單手機(jī)停機(jī)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(jì) 方案。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 8 第三章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)是整個設(shè)計(jì)開始前，首先要解決的問題，一個電源設(shè)計(jì)的好壞直接決定整個設(shè)計(jì)的成敗，一個系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)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(jì)還要考慮到濾波和散熱問題。 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(shí)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) ，如果要滿足單片機(jī)對工作電壓的要求，需要 34 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(diǎn)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(jì)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(jī)對工作電壓的要求，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(jì)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(kuò)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(kuò)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(jì)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)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(jī)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(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)壓，由于系統(tǒng)單片機(jī)需要直流 5V 電壓供電， HC05 藍(lán)牙模塊需要 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(jī)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 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(jī)及板上的 5V 電壓系統(tǒng)供電， 的電壓采用 穩(wěn)壓輸基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 9 出給系統(tǒng)的 HC05 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(jì)。 電源管理系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 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) 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 5V 電壓部分電路如圖 31 所示， 5V 轉(zhuǎn) 穩(wěn)壓電路如圖 32所示。 圖 31系統(tǒng)電源管理電路 圖 32 系統(tǒng)電源管理電路 圖 31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 716V 情況下，穩(wěn)定輸出直流5V 電壓，輸出穩(wěn)定度在 5V正負(fù) 的波動內(nèi)變化，能夠很好的保證單片機(jī)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(diǎn)亮，電阻 R1為 1K 阻值的限流電阻，基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 10 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 32為系統(tǒng) 5V 轉(zhuǎn) 電源管理電路， VCC 為 5V電壓輸入， C1 為濾波電 容， U5為 穩(wěn)壓芯片， U5 的第 5腳為 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。 HC05 藍(lán)牙通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 藍(lán)牙型號的選取及論證 目前市場上主流的藍(lán)牙為 的藍(lán)牙模塊，同時市場上基于安卓系統(tǒng)的藍(lán)牙手機(jī)也均采用藍(lán)牙 作為藍(lán)牙通信設(shè)備，目前只有蘋果操作系統(tǒng)的手