【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)和個別的高端手機(jī)上面采用藍(lán)牙 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 模塊作為系統(tǒng)藍(lán)牙的設(shè)計方案。 常用的藍(lán)牙 標(biāo)準(zhǔn)的模塊有 HC05和 HC06 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 HC05 藍(lán)牙模塊， HC05 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(jī)、 PAD 等智能終端進(jìn)行配對，該模塊支持非常寬的波特率范圍： 48001382400，并且可兼容 5V 和 單片機(jī)系統(tǒng)，使用方便連接靈活具有較高的性價比，同時 HC05 為工業(yè)級產(chǎn)品，性能穩(wěn)定、可靠性較高。 方案二：采用 HC06 藍(lán)牙模塊， HC06 藍(lán)牙為從設(shè) 備，他可以與其它 標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙設(shè)備之間進(jìn)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 HC05 為普通消費(fèi)級別的芯片，在可靠性和穩(wěn)定性上比 HC05 稍差一些，優(yōu)點(diǎn)是價格相比 HC05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 HC05 藍(lán)牙模塊作為系統(tǒng)藍(lán)牙通信設(shè)計的方案選擇。 藍(lán)牙通信電路設(shè)計 系統(tǒng)藍(lán)牙通信電路采用 HC05 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)牙部分電路設(shè)計如圖 33 所示。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 11 圖 33 HC05通信模塊電路圖 如圖 33 所示， U6為系統(tǒng)藍(lán)牙通信模塊 HC05 模塊，二極管 D D6和電阻 R R11組成電平轉(zhuǎn)換電路以保證系統(tǒng)可以同時在 5V和 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 BSKEY 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(jìn)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 BSKEY 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(jìn)入可配對狀態(tài)，如果此時再將 BSKEY 引腳電平置高，模塊會進(jìn)入 AT 狀態(tài)，但是 D7 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。 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 HC05 模塊通過 usb 轉(zhuǎn) TTL 模塊連接到電腦串口，連接方式如圖 34所示。 圖 34藍(lán)牙模塊 與 TTL 模塊接線方式圖 HC05 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)基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 12 送 AT+ROLE=1 即可設(shè)置模塊為主機(jī)，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)送回車了，具體操作界面如圖 35 所示。 圖 35 藍(lán)牙模塊測試界面圖 藍(lán)牙模塊與手機(jī)藍(lán)牙之間的設(shè)置與匹配 統(tǒng) HC05 藍(lán)牙模塊設(shè)置為從設(shè)備，手機(jī)藍(lán)牙為主設(shè)備，當(dāng)手機(jī)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 36。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 13 圖 36藍(lán)牙配對操作演示過程圖 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 14 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)單片機(jī)型號的選擇與論證 單片機(jī)為整個系統(tǒng)的控制核心，選擇一款合適的單片機(jī)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(jī)種類型號千差萬別，從基礎(chǔ)的 8 位單片機(jī)到高端的 64 位單片機(jī)，價格從幾元到上百元不等，如此眾多的單片機(jī)，如何才能選擇一款適合本設(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(shí)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(jī)；其次要考慮到設(shè)計的成本要求，目前市場上 8 位單片機(jī)相比 16 位以上單片機(jī)具有很好的價格優(yōu)勢，考慮到 8 位單片機(jī)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(jī)是 8 位單片機(jī)；最后還需要考慮到單片機(jī)在設(shè)計過程中程序編譯調(diào)試的可操作性以及實(shí)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(jī)作為系統(tǒng)的單片機(jī)，具體型號選擇宏晶科技生產(chǎn)的 STC89C52 單片機(jī)。 系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路為整個系統(tǒng)的控制核心，用于控制這個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路主要有 STC89C52單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路組成，此部分電路圖如圖 37 所示。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 15 圖 37 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 系統(tǒng)主控電路由單片機(jī)、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 的晶體振蕩器，選擇 是為了便于計算單片機(jī)運(yùn)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(diǎn)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(jī)為高電平復(fù)位使能，在單片機(jī)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(jī)，同時當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行 過程中出現(xiàn)出現(xiàn)跑飛或者進(jìn)入死循環(huán)的時候能夠通過相應(yīng)的按鍵實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位，因而單片機(jī)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 31 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(jī)開始正常工作 ；按鍵復(fù)位的工作原理為：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(shí)現(xiàn)復(fù)位。當(dāng) S1彈起后，電源通過 10KΩ的電阻 R3 放電，電平變?yōu)榈碗娖剑瑥?fù)位停止。 系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路測試 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計完成后，首先要驗(yàn)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(jī)置入相應(yīng)的 IO 端口控制程序，此時可以控制一個簡單的ＬＥＤ燈的亮滅來驗(yàn)證程序是否正常運(yùn)行。除此之外還有驗(yàn)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。 家電控制電路設(shè)計 系統(tǒng)家電控制電路采用 4路繼電器控制實(shí)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(qiáng)電的工作原理，單片機(jī)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 38 所示。 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 16 圖 38 系統(tǒng)家電控制電路圖 如圖 38 所示， P14P17 分別接到單片機(jī)的 IO 口上， 當(dāng)單片機(jī)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(jī)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(shí)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(diǎn)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)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。 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(diǎn)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)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點(diǎn)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(diǎn)，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基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 17 不如字符型液晶顯示器。 方案二 LCD 液晶顯示。 采用點(diǎn)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(diǎn)，現(xiàn)在字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)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(diǎn)，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 39所示。 圖 39 系統(tǒng)顯示器件電路圖 基于單片機(jī)的藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)設(shè)計論文 18 第四章 藍(lán)牙家電開關(guān)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 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。 Ke