【文章內(nèi)容簡介】 之外還有驗證最小系統(tǒng)的復位電路是否能夠起到正常復位的功能。 家電控制電路設計 系統(tǒng)家電控制電路采用 4 路繼電器控制實現(xiàn)， 4 路繼電器分別控制空調(diào)開關、冰箱開關、電視開關以及大門的開關。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 38 所示。 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 17 圖 38 系統(tǒng)家電控制電路圖 如圖 38所示， P14P17 分別接到 單片機的 IO口上，當單片機輸出低電平的時候繼電器吸合，外部接家電的開關吸合接通，家電啟動工作；當單片機輸出高電平的時候三極管斷開，繼電器外部開關斷開，外接的家電停止工作。考慮到實際的可操作性，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，當對應家電的 LED燈點亮代表對應家電電源接通，家電處于工作狀態(tài)，當對應的 LED 燈熄滅代表對應的家電電源開關斷開，家電停止工作。 系統(tǒng)顯示電路設計 方案一 數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管是一種半導體發(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)碼管在應用時應將公共極 COM接到地線 GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮。當某一字段的陽極為 低電平時，相應字段就不亮 。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，當顯示內(nèi)容為字符時顯示效果基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 18 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)是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件 ，但采用 LCD 液晶顯示會造成設計成本增加 。 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 39所示。 圖 39 系統(tǒng)顯示器件電路圖 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 19 第四章 藍牙家電開關控制系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件編程環(huán)境介紹 系統(tǒng)軟件設計采用 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、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。 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。 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構，這樣程序結構清楚，易編程和易讀性好，也便于調(diào)試和修改。 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、藍牙串口通信、開關狀態(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 41 所示。 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 20 圖 41 系統(tǒng)主程序流程下圖 系統(tǒng)主程序流程如圖 41 所示，當系統(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)首先要啟動藍牙串口通信模塊，保證藍牙模塊和手機藍牙控制終端完成匹配。單片機通過串口通信的方式實現(xiàn)和藍牙模塊的通信，單片機對藍牙模塊接收到的指令進行解析初始化液晶 LCD1286 初始化串口模塊 將冰箱狀態(tài)翻轉 藍牙是否接收到數(shù)據(jù)？ Y N 數(shù)據(jù) 是 A？ 數(shù)據(jù) 是 B？ 數(shù)據(jù) 是 C？ 數(shù)據(jù) 是 D？ 將空調(diào)狀態(tài)翻轉 將電視狀態(tài)翻轉 將燈泡狀態(tài)翻轉 處理家電狀態(tài) 顯示在液晶上 Y Y Y Y N N N N 啟動 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 21 然后輸出控制指令到繼電器開關，從而實現(xiàn)對家電開關的控制； LCD 液晶對 4 路家電開關的開啟和關閉狀態(tài)進行顯示，便于直觀的測試。 系統(tǒng)藍牙通信模塊子程序 系統(tǒng)藍牙通信模塊子程序主要完成手機藍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)軟件設計成功與否的關鍵所在。圖 42 為系統(tǒng)藍牙通信子程序流程圖。 圖 42 系統(tǒng)藍牙通信子程序流程圖 開始 開機啟動藍牙模塊 未匹配指示狀態(tài)燈 判斷是否與手機藍牙終端匹配成功？ 完成匹配，切換匹配成功指示燈狀態(tài) N 判斷是否接收到手機藍牙終端發(fā)送的指令？ 通過串行通信把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 22 第五章 系統(tǒng)的組裝與調(diào)試 系統(tǒng)的組裝與焊接 元件在安裝時，注意事項如下 ： 1) 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 導線短路，安裝時元器件 之間間距要保持 1～ 2mm。 2) 裝配時，應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 ,應該使它們的標記 (用色碼或字符標注的數(shù)值 ,精度等 )朝上面或易于是辨認的方向 ， 并注意標記的讀書方向一致 (從左到右或從上到下 )。 2. 元件在焊接時， 應注意以下幾個方面： 在元器件焊接之前應該先用紗布將 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，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構的美觀，另一方 面 也可以使避免電路板放在導電體上發(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。 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 需要軟硬件結合調(diào)試。 在軟硬件結合調(diào)試的過程中應注意以下問題： 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，藍牙模塊電路工作電壓，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； 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； 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。 系統(tǒng)工作之前首先要對藍牙模塊進行測試，保證藍牙模塊能夠實現(xiàn)正常的指令收發(fā)功能。 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 23 系統(tǒng)的功能測試與檢驗 藍牙遙控測試主要完成 4路繼電器的開啟和關閉，為了直觀的看出測試結果，每路繼電器輸出開關上接一個 LED指示燈，通過觀察對應繼 電器輸出的 LED燈的亮滅來測試，具體測試過程如下所述。 手機藍牙指令“ A”控制第一路繼電器的的開啟和關閉，手機藍牙發(fā)送指令“ 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。 手機藍牙指令“ B”控制第一路繼電器的的開啟和關閉，手機藍牙發(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。 手機藍牙指令“ C”控制第一路繼電器的的開啟和關閉，手機藍牙發(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。 手機藍牙指令“ D”控制第一路繼電器的的開啟和關閉，手機藍牙發(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。 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 24 總結 通過這次畢業(yè)設計的制作，鞏固了我在大學 4年里學過的知識，尤其是單片機和 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領域的知識，不論是對今后的工作還是學習都有著極大的幫助。 此次設計完成的作品主要有如下功能和特點： 系統(tǒng)能夠實現(xiàn)通過手機藍牙完成 4 路家用電器開關 的遙控控制； 系統(tǒng)可以通過外置顯示終端實時顯示 4 路開關的開啟和關閉狀態(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。 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，在理論方面也相應存在缺陷，在整個系統(tǒng)的設計過程中也存在著一些問題，現(xiàn)總結如下： 電子電路的設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。 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，達到遠距離 監(jiān)控 的目的。 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，從而使設計成本有所提高。 通過此次遠程家電開關控制系統(tǒng)的設計和總結對 我 今后的學習和工作 帶來 了積極的影響 。 基于單片機的藍牙家電開關控制系統(tǒng)設計論文 25 參考文獻 [1] 李朝青．單片機原理及接口技術 [M]．北京：北京航空航天大學出版社， 2021． [2] 康華光．電子技術基礎模擬部分 (第五版 ) [M]．北京：高等教育出版社 , 2021． [3] 閻石．數(shù)字 電子 技術 基礎 （第四版）［ M］． 北京 ： 高等教育出版社 ， 2021． [4] 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， 2021． [5] 張齊，杜群貴 . 單片機應用系統(tǒng)設計技術 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2021. 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