藍(lán)牙家電控制硬件設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計(論文)題 目：藍(lán)牙家電控制硬件設(shè)計系：專業(yè)班級：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：20XX年X月II 內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 藍(lán)牙家電控制硬件設(shè)計藍(lán)牙家電控制硬件設(shè)計摘要隨著人們生活水平逐漸的提高，大家對生活質(zhì)量的要求也就越來越高，從而推動了智能家居的發(fā)展，隨著普通家庭使用家電設(shè)備漸漸增多，迫切的需要集中控制家電設(shè)備。如此同時，智能手機(jī)性能的提升以及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，使得智能手機(jī)已成為人們生活中不可缺少的一部分，以后將成為智能家電控制系統(tǒng)的主流控制終端。在這樣的背景下，本文研究智能家居手機(jī)控制家電系統(tǒng)，該系統(tǒng)以藍(lán)牙通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以Android智能手機(jī)作為終端控制，安裝手機(jī)APP

2、，向系統(tǒng)發(fā)送命令來達(dá)到對家電的控制。關(guān)鍵詞：智能家居 藍(lán)牙Android 家電控制I目錄第1章 緒論31.1藍(lán)牙技術(shù)介紹.31.2藍(lán)牙在智能家居中的應(yīng)用.4第二章 Arduino介紹62.1 Arduino平臺介紹62.2 Arduino未來展望.9第三章 硬件電路設(shè)計113.1 電源電路設(shè)計.113.2 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計113.3 藍(lán)牙接口電路設(shè)計.123.4 繼電器接口電路設(shè)計.12第四章 硬件實物制作與測試144.1 硬件實物制作.14第1章 緒論1.1 藍(lán)牙技術(shù)介紹自上世紀(jì)90年代后期以來,各種短距離的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)紛紛涌現(xiàn),其中藍(lán)牙技術(shù)作為一種很有競爭力的小范圍無線通信協(xié)議，以其

3、全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)性、數(shù)據(jù)和語音傳輸方面的優(yōu)越性、低功耗、低成本和高安全性等特點，目前得到越來越廣泛的應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)的普及，零散的、功能單一的家電設(shè)備會被逐步淘汰，智能家庭網(wǎng)絡(luò)、智能家居必將成為我國今后發(fā)展的主流。由于目前藍(lán)牙技術(shù)在我們的日常生活中最為常見，在今后的智能家庭中采用藍(lán)牙無疑給客戶帶來巨大方便。可以說藍(lán)牙是智能家庭網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。因此, 對基于藍(lán)牙技術(shù)的無線家庭網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究具有極大的理論和實際應(yīng)用價值。智能家居中的無線聯(lián)網(wǎng)與通信已成為藍(lán)牙技術(shù)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。“藍(lán)牙”是一種開放型的技術(shù)規(guī)范，它可以在世界上任何地方實現(xiàn)短距離的無線語音和數(shù)據(jù)通信。所謂藍(lán)牙(Bluetoo

4、th)技術(shù)，實際上是一種短距離無線電技術(shù)，利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機(jī)等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。 藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選在全球通用的2.4GHz的ISM頻段，這樣用戶不必經(jīng)過申請便可以在24002500MHz范圍內(nèi)選用適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙無線電收發(fā)器頻段。頻道采用23個或79個，頻道間隔均為1MHz，采用時分雙工方式。調(diào)制方式為BT=05的GFSK，調(diào)制指數(shù)為028035。藍(lán)牙的無線發(fā)射機(jī)采用FM調(diào)制方式，從而能降低設(shè)備

5、的復(fù)雜性。最大發(fā)射功率分為三個等級，100mW(20dBm)，25mW(4dBm)，l mw(0dB m)，在420dBm 范圍內(nèi)要求采用功率控制，因此，藍(lán)牙設(shè)備之間的有效通訊距離大約為10100m。另外，由于藍(lán)牙的數(shù)據(jù)傳輸率為1Mb/ S，采用數(shù)據(jù)包的形式按時隙傳送每時隙0625 s。藍(lán)牙系統(tǒng)支持實時的同步定向聯(lián)接和非實時的異步不定向聯(lián)接，藍(lán)牙技術(shù)支持一個異步數(shù)據(jù)通道或一個并發(fā)的同步語音通道或一個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步語音通道。每一個語音通道支持64KBS的同步語音，異步通道支持最大速率為721KBS，反向應(yīng)答速度為57.6KBs的非對稱連接，或者一是速率為432.6KBS的對稱連接。所以藍(lán)

6、牙技術(shù)采用的是 TMDA結(jié)構(gòu)。 藍(lán)牙工作的頻段是全球通用的2.4GHz ISM頻段。該頻段對所有無線電系統(tǒng)都開放，因此，藍(lán)牙在使用過程中經(jīng)常會遇到不可預(yù)測的干擾源，例如手機(jī)、無繩電話、微波爐等。這使得藍(lán)牙系統(tǒng)的傳送錯誤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實際應(yīng)用水平，為此，采用跳頻技術(shù)是避免干擾的一項有效措施。所謂跳頻技術(shù)，就是將整個頻帶分成若干跳頻信道。在一次連接中，藍(lán)牙芯片所控制的收發(fā)器按照一定的碼序列，不斷地從一個信道跳轉(zhuǎn)到另一個信道；而接收方也是按照相同的跳轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行通信。這實際上屬于一種硬件加密手段，除非第三方掌握了接收雙方的切換信道干什么，否則，從理論上計野外法完整獲得信息的，而干擾源也是不可能按同樣的規(guī)律

7、進(jìn)行干擾的。跳頻的瞬時帶寬很窄，但通過擴(kuò)展頻譜技術(shù)，可以使這個窄帶寬被成倍地擴(kuò)展成寬頻帶，使被干擾的可能性變得很小，由此就可以保證傳送的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 1.2 藍(lán)牙在智能家居中的應(yīng)用基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，其硬件組成主要包括藍(lán)牙模塊、MCU、傳感器網(wǎng)絡(luò)和家庭計算機(jī)，總體構(gòu)成如圖1所示從機(jī)由藍(lán)牙模塊、MCU、傳感器組以及外部RAM等組成考慮到電話普及率高以及不同家庭的需要，系統(tǒng)可以通過電話線或互聯(lián)網(wǎng)與外界連接其中與互聯(lián)網(wǎng)連接可以通過嵌入式Modem直接連接，也可以通過家庭計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)連接，后者可以由家庭計算機(jī)保存數(shù)據(jù)以及進(jìn)行傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合處理圖1主機(jī)框圖中所示的藍(lán)牙模塊主要用于

8、與控制中心交換數(shù)據(jù)和管理藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)鏈路；緊急開關(guān)供主人在室內(nèi)遇到緊急情況時使用；存儲器用于存儲各種數(shù)據(jù)從機(jī)組組成藍(lán)牙傳感網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)采集和家庭安防監(jiān)控靈活方便，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)或電話控制家里電器的運作并獲得其運作信息。而家庭中的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正是在這種強(qiáng)烈的需求愿望驅(qū)使下產(chǎn)生的，它屬于家庭網(wǎng)絡(luò)范疇，正是有了它，才使人們覺得網(wǎng)絡(luò)就在身邊，無處不在，才使人們在工作中、學(xué)習(xí)中、生活中能充分利用網(wǎng)絡(luò)資源和優(yōu)勢，高效、便捷、安全的生活。家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將家庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝臵，通過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性

9、管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)控制器未實現(xiàn)的，家庭網(wǎng)絡(luò)控制器具有家庭總線系統(tǒng)、通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務(wù)功能、并和住宅以外的外部世界相通連。可以這樣說，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能住宅的核心。由此可見，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在智能住宅中的重要地位。家庭網(wǎng)絡(luò)控制器功能：通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路。計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路與外部相連接。通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，主用戶設(shè)臵控制命令（開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根據(jù)設(shè)臵在內(nèi)部的時鐘功能，和內(nèi)部的軟件程序，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對聯(lián)接的各種家電進(jìn)行控制。家庭通訊網(wǎng)主機(jī)

10、：家庭通訊網(wǎng)主機(jī)實質(zhì)就是現(xiàn)在的Internet機(jī)頂盒也叫網(wǎng)絡(luò)電視，主要完成Internet、電腦、電視功能的融合，并且完成與小區(qū)管理中心的互連。家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元由電話通信模塊、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)模塊、CATV模塊組成，有些還具有藍(lán)牙技術(shù)的接口，以利于將來藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備進(jìn)入家庭使用。在美國40的家庭擁有PC，網(wǎng)絡(luò)電視也達(dá)到同一普及率，這一部分約占網(wǎng)絡(luò)電視用戶的35。1998年約有25萬臺，在日本1998年也約有25萬臺。有人預(yù)計，2005年機(jī)頂盒的市場規(guī)模將達(dá)上億臺。因此機(jī)頂盒將是計算機(jī)技術(shù)與家用電器結(jié)合的先導(dǎo)，是數(shù)字化技術(shù)的先鋒。家庭網(wǎng)絡(luò)的控制器。家庭網(wǎng)絡(luò)控制器主機(jī)是由中央處理器CPU、通信模塊組成

11、。它的主要功能是：通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，由用戶設(shè)臵控制命令（開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制）。根據(jù)設(shè)臵在內(nèi)部的時鐘功能，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對聯(lián)接的各種家電進(jìn)行控制。家庭網(wǎng)絡(luò)遙控器的主要功能是：使用者不需要使用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，而只需按動按鈕即可隨意進(jìn)行家電控制，還可選擇聲控方式，大大方便了老人和兒童的使用。第二章 Arduino介紹2.1 Arduino平臺介紹Arduino是一種開源的電子平臺，該平臺最初主要基于AVR單片機(jī)的微控制器和相應(yīng)的開發(fā)軟件，目前在國內(nèi)正受到電子發(fā)燒友的廣泛關(guān)注。自從2005年Arduino騰空出世以來，其硬件和開發(fā)環(huán)境一直進(jìn)行著更新迭

12、代?，F(xiàn)在Arduino已經(jīng)有將近十年的發(fā)展歷史，因此市場上稱為Arduino的電路板已經(jīng)有各式各樣的版本了。Arduino開發(fā)團(tuán)隊正式發(fā)布的是Arduino Uno和Arduino Mega 2560，如圖2-1所示。圖1-1 Arduino Uno R3Arduino項目起源于意大利，該名字在意大利是男性用名，音譯為“阿爾杜伊諾”，意思為“強(qiáng)壯的朋友”，通常作為專有名詞，在拼寫時首字母需要大寫。其創(chuàng)始團(tuán)隊成員包括：Massimo Banzi、David Cuartielles、Tom Igoe、Gianluca Martino、David Mellis和Nicholas Zambetti 6

13、人。Arduino的出現(xiàn)并不是偶然，Arduino最初是為一些非電子工程專業(yè)的學(xué)生設(shè)計的。設(shè)計者最初為了尋求一個廉價好用的微控制器開發(fā)板從而決定自己動手制作開發(fā)板，Arduino一經(jīng)推出，因其開源、廉價、簡單易懂的特性迅速受到了廣大電子迷的喜愛和推崇。幾乎任何人，即便不懂電腦編程，利用這個開發(fā)板也能用Arduino做出炫酷有趣的東西，比如對感測器探測做出一些回應(yīng)、閃爍燈光、控制馬達(dá)等。Arduino的硬件設(shè)計電路和軟件都可以在官方網(wǎng)站上獲得，正式的制作商是意大利的SmartProjects，許多制造商也在生產(chǎn)和銷售他們自己的與Arduino兼容的電路板和擴(kuò)展板，但是由Arduino團(tuán)隊設(shè)計和支

14、持的產(chǎn)品需要始終保留著Arduino的名字。所以，Arduino更加準(zhǔn)確的說法是一個包含硬件和軟件的電子開發(fā)平臺，具有互助和奉獻(xiàn)的開源精神以及團(tuán)隊力量。在嵌入式開發(fā)中，根據(jù)不同的功能開發(fā)者會用到各種不同的開發(fā)平臺。而Arduino作為新興開發(fā)平臺，在短時間內(nèi)受到很多人的歡迎和使用，這跟其設(shè)計的原理和思想是密切相關(guān)的。首先，Arduino無論是硬件還是軟件都是開源的，這就意味著所有人都可以查看和下載其源碼、圖表、設(shè)計等資源，并且用來做任何開發(fā)都可以。用戶可以購買克隆開發(fā)板和基于Arduino的開發(fā)板，甚至可以自己動手制作一個開發(fā)板。但是自己制作的不能繼續(xù)使用Arduino這個名稱，可以自己命名，

15、比如Robotduino。Arduino開發(fā)板設(shè)計得非常簡潔，一塊AVR單片機(jī)、一個晶振或振蕩器和一個5V的直流電源。常見的開發(fā)板通過一條USB數(shù)據(jù)線連接計算機(jī)。Arduino有各式各樣的開發(fā)板，其中最通用的是Arduino UNO。另外，還有很多小型的、微型的、基于藍(lán)牙和Wi-Fi的變種開發(fā)板。還有一款新增的開發(fā)板叫做Arduino Mega 2560，它提供了更多的I/O引腳和更大的存儲空間，并且啟動更加迅速。以Arduino UNO為例，Arduino UNO的處理器核心是ATmega 328，同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz的晶體

16、振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復(fù)位按鈕。因為Arduino UNO開發(fā)板的基礎(chǔ)構(gòu)成在一個表里顯示不下，所以這里特意設(shè)計了兩個表來展示，如表1-1和表1-2所示。表2-1 Arduino UNO開發(fā)板基本概要構(gòu)成（ATmega328）1處理器工作電壓輸入電壓數(shù)字I/O腳模擬輸入腳串口ATmega3285V6-20V1461表2-2 Arduino UNO開發(fā)板基本概要構(gòu)成（ATmega328）2IO腳直流電流3.3V腳直流電流程序存儲器SRAMEEPROM工作時鐘40 mA50 mA32 KB2 KB1 KB16 MHz圖1-4對一塊Arduino UNO開

17、發(fā)板功能進(jìn)行了詳細(xì)標(biāo)注。圖1-2 Arduino UNO R3功能標(biāo)注在電源接口上方，一個右側(cè)引出3個引腳，左側(cè)一個比較大的引腳細(xì)看會發(fā)現(xiàn)上面有AMST1117的字樣，其實這個芯片是個三端5V穩(wěn)壓器，電源口的電源經(jīng)過它穩(wěn)壓之后才給板子輸入，其實電源適配器內(nèi)已經(jīng)有穩(wěn)壓器，但是電池沒有?？梢岳斫鉃樗且粋€安檢員，一切從電源口經(jīng)過的電源都必須過它這一關(guān)，這個“安檢員”對不同的電源會進(jìn)行區(qū)別對待。首先，AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1.5%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。再者根據(jù)輸入電壓的不同而輸出不同的電壓，可提供1.8V、2.5V、2.

18、85V、3.3V、5V穩(wěn)定輸出，電流最大可達(dá)800mA，內(nèi)部的工作原理這里不必去探究，讀者只需要知道，當(dāng)輸入5V的時候輸出為3.3V，輸入9V的時候輸出才為5V，所以用9V（9V12V均可，但是過高的電源會燒壞板子）電源供電的原因就在這，如使用5V的適配器與Arduino連接，之后連接外設(shè)做實驗，會發(fā)現(xiàn)一些傳感器沒有反應(yīng)，這就是某些傳感器需要5V的信號源，可是板子最高輸出只能達(dá)到3.3V，必然有問題。重置按鈕和重置接口都用于重啟單片機(jī)，就像重啟電腦一樣。若利用重置接口來重啟單片機(jī)，應(yīng)暫時將接口設(shè)置為0V即可重啟。GND引腳為接地引腳，也就是0V。A0A5引腳為模擬輸入的6個接口，可以用來測量連

19、接到引腳上的電壓，測量值可以通過串口顯示出來。當(dāng)然也可以用作數(shù)字信號的輸入輸出。Arduino同樣需要串口進(jìn)行通信，圖1-4所示的串口指示燈在串口工作的時候會閃爍。Arduino通信在編譯程序和下載程序時進(jìn)行，同時還可以與其他設(shè)備進(jìn)行通信。而與其他設(shè)備進(jìn)行通信時則需要連接RX（接收）和TX（發(fā)送）引腳。ATmega 328芯片中內(nèi)置的串口通信硬件是可以通過同步和異步模式工作的。同步模式需要專用的信號來表示時鐘信息，而Arduino的串口（USART外圍設(shè)備，即通用同步/異步接收發(fā)送裝置）工作在異步模式下，這和大多數(shù)PC的串口是一致的。數(shù)字引腳0和1分別標(biāo)注著RX和TX，表明這兩個可以當(dāng)做串口的

20、引腳是異步工作的，即可以只接收、發(fā)送，或者同時接收和發(fā)送信號。2.2 Arduino未來展望Arduino自誕生以來，簡單、廉價的特點使得Arduino如同雨后春筍般迅速風(fēng)靡全球，在不斷發(fā)展的同時，Arduino也在發(fā)揮著更重要的作用。本節(jié)將對Arduino發(fā)展的特點和未來發(fā)展做一點總結(jié)和展望。Arduino作為一款開源硬件平臺，一開始被設(shè)計的目標(biāo)人群就是非電子專業(yè)尤其是藝術(shù)家學(xué)習(xí)使用的，讓他們更容易實現(xiàn)自己的創(chuàng)意。當(dāng)然，這不是說Arduino性能不強(qiáng)、有些業(yè)余，而是表明Arduino很簡單，易上手。Arduino內(nèi)部封裝了很多函數(shù)和大量的傳感器函數(shù)庫，即使不懂軟件開發(fā)和電子設(shè)計的人也可以借助

21、Arduino很快創(chuàng)作出屬于自己的作品?？梢哉fArduino與創(chuàng)客文化是相輔相成的。一方面，Arduino簡單易上手、成本低廉這兩大優(yōu)勢讓更多的人都能有條件和能力加入創(chuàng)客大軍；另一方面，創(chuàng)客大軍的日益擴(kuò)大也促進(jìn)了Arduino的發(fā)展。各種各樣的社區(qū)、論壇的完善，不同的人、不同的環(huán)境、不同的創(chuàng)意每時每刻都在對Arduino進(jìn)行擴(kuò)展和完善。在2011年舉行的Google I/O開發(fā)者大會上，Google公司發(fā)布了基于Arduino的Android Open Accessory標(biāo)準(zhǔn)和ADK工具，這使得大家對Arduino的巨大的發(fā)展前景十分看好。Arduino發(fā)展?jié)摿薮?，既可以讓?chuàng)客根據(jù)創(chuàng)意改造成

22、為一個小玩具，也可以大規(guī)模制作成工業(yè)產(chǎn)品。國內(nèi)外Arduino社區(qū)良好的運作和維護(hù)使得幾乎每一個創(chuàng)意都能找到實現(xiàn)的理論和實驗基礎(chǔ)，相信隨著城市的不斷發(fā)展，人們對生活創(chuàng)新的不斷追求，會有越來越多的人聽說Arduino、了解Arduino、玩轉(zhuǎn)Arduino?？v觀計算機(jī)語言的發(fā)展，從0和1相間的二進(jìn)制語言到匯編語言，從K&R的C語言到現(xiàn)在各式各樣的高級語言，計算機(jī)語言正在逐漸變成更自由、更易學(xué)易懂的大眾化語言。硬件的發(fā)展已經(jīng)逐漸降低軟件開發(fā)的復(fù)雜性，編程的門檻正在逐漸降低。曾有人預(yù)言：未來的時代，程序員將要消失，編程不再是局限人們思維和靈感的桎梏。在軟件行業(yè)飛速發(fā)展的現(xiàn)在，幾乎任何具有良好邏輯思維

23、能力的人只要對某些產(chǎn)品感興趣，就可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲得足夠的資源從而成為一名軟件開發(fā)人員。而Arduino的出現(xiàn)，讓人們看到了不僅是軟件，硬件的開發(fā)也越來越簡單和廉價。不必從底層開始學(xué)習(xí)開發(fā)計算機(jī)的特性讓更多的人從零上手，將自己的靈感用最快的速度轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實。以Arduino為其中代表的開源硬件，降低了入行的門檻，從而設(shè)計電子產(chǎn)品不再是專業(yè)領(lǐng)域電子工程師的專利，“自學(xué)成才”的電子工程師正在逐漸成為可能。開源硬件將會使得軟件同硬件、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)更好的結(jié)合到一起，在未來的一段時間里，開源硬件將會有非常好的發(fā)展，最終形成硬件產(chǎn)品少兒化、平民化、普及化的趨勢。同時，Arduino的簡單易學(xué)也會成為一些電子愛好

24、者進(jìn)入電子行業(yè)的一塊基石，隨著使用Arduino制作電子產(chǎn)品的深入，相應(yīng)的也會對硬件進(jìn)行更深層次的探索。在簡單易學(xué)的前提下，比一開始就學(xué)習(xí)單片機(jī)、匯編入行要簡單有趣得多。Arduino開源和自由的設(shè)計無疑是全世界電子愛好者的福音，大量的資源和資料讓很多人快速學(xué)習(xí)Arduino，開發(fā)一個電子產(chǎn)品開始變得簡單。互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展讓科技的腳步加快，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品正在變得更簡單。利用Arduino，電子愛好者們可以快速設(shè)計出原型，從而根據(jù)反饋改進(jìn)出更加穩(wěn)定可靠的版本。第三章 硬件電路設(shè)計3.1 電源電路設(shè)計圖3-1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計Arduino UNO也可以使用USB口直接供電,可以給Arduino UN

25、O提供5V的電壓。D1是保險管，同時也可以采用DC接口接入7-12V的電源。采用DC接口輸入點阿姨時，當(dāng)UNO所需要的電流大于500mA的時候，該保險管會自動斷開，以防止電路板損壞。保險管D1是帶自我恢復(fù)功能的，當(dāng)Arduino UNO所需要的5V電流恢復(fù)到允許的范圍內(nèi)后，保險管會自動恢復(fù)連接，繼續(xù)為Arduino UNO提供5V電壓。器件U1是線性穩(wěn)壓器AMS1117，負(fù)責(zé)把5V電源轉(zhuǎn)變成3V電源，該器件能給Arduino UNO提供大約50mA的電流.從上述的描述可知,Arduino UNO有兩種供電通道:USB口供電和外接電源口供電。當(dāng)插入外接電源，并且該電源電壓值大于7V時，電路自動切

26、斷USB口的供電，從而由外接電源給Arduino UNO進(jìn)行供電。3.2 單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計單片機(jī)要想正常工作，沒有晶振電路、復(fù)位電路的支持，是不可能實現(xiàn)的。為此，晶振電路和復(fù)位電路是單片機(jī)電路設(shè)計中必須要先設(shè)計的。單片機(jī)晶振電路中，采用的晶振為16M，為單片機(jī)提供16M的工作主頻。同時，為了提高晶振的穩(wěn)定可靠性能，采用兩個22PF的電容進(jìn)行去耦。為了防止單片機(jī)掉電時寄存器異常，或者程序運行時出現(xiàn)問題，本設(shè)計中特意添加了復(fù)位電路。復(fù)位電路采用上電復(fù)位電路和案件復(fù)位電路結(jié)合的方式，在上電時，和按鍵按下時，對單片機(jī)的寄存器進(jìn)行清零初始化。圖3-2 單片機(jī)電路設(shè)計3.3 藍(lán)牙接口電路設(shè)計本設(shè)計選用的

27、是HC-06藍(lán)牙模塊，與本系統(tǒng)通過串口相連。HC-06藍(lán)牙模塊采用3.3V供電，因此從Arduino板上取出3.3V接到藍(lán)牙模塊上。系統(tǒng)接線圖如下所示：圖3-3 藍(lán)牙電路設(shè)計3.4 繼電器接口電路設(shè)計繼電器的控制，可以采用數(shù)字I/O引腳直接驅(qū)動。Arduino板上有數(shù)字量輸出引腳，本設(shè)計采用的是數(shù)字引腳5進(jìn)行輸出驅(qū)動控制。接線圖如下所示：圖3-4 繼電器電路設(shè)計第四章 硬件實物制作與測試4.1 硬件實物制作在完成硬件電路設(shè)計之后，就開展電路的制作。本設(shè)計中，采用成熟的Arduino單片機(jī)電路板，電源采用充電寶提供5V的電源輸入，藍(lán)牙模塊選用HC-06藍(lán)牙模塊，控制家電開和關(guān)采用繼電器控制，通過繼電器，系統(tǒng)可以控制220V家電負(fù)載。實物效果圖如下所示：圖4-1 整