基于51單片機的藍牙智能家居設計與制作

湖南商務職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計

目錄

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

2設計方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機的選擇................................................................................................1

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

2.3藍牙型號的選擇............................................................................................2

2.4系統(tǒng)框圖設計................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設計...........................................................................................................3

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計.............................................................3

3.2藍牙模塊電路設計........................................................................................4

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

4產(chǎn)品軟件設計...........................................................................................................6

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

4.2下位機及上位機程序設計............................................................................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)品設計技術(shù)標準.................................................................................................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設計圖............................................................................................14

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

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

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基于51單片機的藍牙智能家居設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

隨著智能手機的廣泛應用，手機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，現(xiàn)在無線通信技術(shù)得到大力的發(fā)展，同時無線技術(shù)在生活中

的應用燁十分普遍，比較熟知的有無線藍牙耳機、無線鼠標、無線鍵盤等等，

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

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

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

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

最小系統(tǒng)和藍牙模塊相結(jié)合來實現(xiàn)安卓手機藍牙控制短距離的家居開關(guān)，使人

們在玩手機的時間只要打開相關(guān)軟件就可以控制家居的狀態(tài)。

2設計方案遴選

基于藍牙控制家居設計開題后，搭建產(chǎn)品整體框架，在進行硬件電路搭建

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單片機的選擇

方案一：使用51系列單片，51單片是應用最廣泛的8位單片機，不但能

對片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進行處理，如傳送、置位、清零、測試等，

還能進行位的邏輯運算，其功能十分完備，使用起來得心應手。同時在片內(nèi)

RAM區(qū)間還特別開辟了一個雙重功能的地址區(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，其外設資源也比較豐富，不僅僅具備SPI接口，同時還具備PWM

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

還是很明顯的，雖然I/O腳使用簡單，但高電平時無輸出能力，運行速度過

慢，特別是雙數(shù)據(jù)指針。

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方案二：使用STM32系列單片機，STM32系列單片機是一款性價比超高

的系列單片機，其特點主要表現(xiàn)在內(nèi)核、存儲器、時鐘復位和電源管理等，但

其成本偏高，目錄結(jié)構(gòu)不支持多級，界面不現(xiàn)代化，使用起來較為復雜，對一

個學生來講不實用。

綜上所述，我選擇了51系列單片機，STM相對于51成本大，而且51單

片機適用于我們當前所學的知識，操作起來也更加簡單，因此選擇51系列單

片機。

2.2通訊方式的選擇

方案一：使用藍牙通訊方式，藍牙是低功率，便于電池供電設備工作，而

且便宜，可以降低產(chǎn)品的成本；同時支持文本、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，不同設備間協(xié)議不兼容。

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

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

很容易定位故障，只需要更換故障設備即可恢復網(wǎng)絡連接。但其無線信道的傳

輸速率低，只適合個人終端和小規(guī)模網(wǎng)絡應用。

綜上所述，我選擇方案一藍牙通訊方式，wifi模塊相較于藍牙模塊更加復

雜和價格昂貴，而藍牙應用廣價格親民，因此選擇使用藍牙模塊。

2.3藍牙型號的選擇

方案一：采用HC-05藍牙模塊，HC-05藍牙模塊是一款高性能的藍牙主從

一體串口通信模塊，它可以跟多種帶藍牙功能的電腦，手機等智能終端進行配

對，該模塊支持非常廣的波特率范圍，并且可以兼容5v和3.3v的單片機系

統(tǒng)。

方案二：采用HC-06藍牙模塊，HC-06藍牙為從設備，它不可以當做主設

備來使用，在可靠性和穩(wěn)定性相對于HC-05藍牙模塊較差一點，但是價格比較

低。

綜上所述，我選擇方案一，因為它相較于方案二中的HC-06藍牙模塊，使

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用更加方便，連接也更加靈活，具有較高的性價比，因此選擇使用HC-05藍牙

模塊。

2.4系統(tǒng)框圖設計

產(chǎn)品系統(tǒng)框圖設計如下：

智能手機

STC89C5

繼電器

2單片機

藍牙模塊

圖2.1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設計

核心由STC89C52RC單片機組成，以及實現(xiàn)產(chǎn)品功能相關(guān)的藍牙模塊，繼

電器，以及電源組成。

3.1STC89C52RC單片機核心電路設計

本次設計采用的是STC89C52RC單片機作為本次藍牙控制家居的核心處理

器，主要作用是和藍牙通信模塊進行通信。單片機實物圖如下圖所示：

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

片機，是電子工程師常用器件。其主要特點為采用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廉的方案。

STC89C52RC具有以下幾個特點：

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

片內(nèi)有4k字節(jié)在線可重復編程快擦寫程序存儲器；

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全靜態(tài)工作，工作范圍：0Hz~24MHz；

三級程序存儲器加密：

128x8位內(nèi)部RAM；

一個全雙工的異步串行口；

三個16位定時器（T0,T1,T2）；

寬電壓，不怕電源抖動；

多個中斷源的中斷結(jié)構(gòu)，具有兩個中斷優(yōu)先級。

STC89C52RC單片機原理圖如下圖所示：

圖3.1單片機原理圖

3.2藍牙模塊電路設計

藍牙模塊是此次設計必不可少的控制組成部分，藍牙模塊(HC-05）的目

的，是針對如何在兩個不同設備（通信的兩端）上的應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。藍牙模塊(HC-05）是主從一體化的藍

牙串口模塊，主從可指令切換。其基本參數(shù)如下：

1）采用CSR主流藍牙芯片，藍牙V2.0協(xié)議標準

2）模塊供電電壓：3.3V~3.6V

3）默認參數(shù)：波特率9600、配對碼1234、工作模式從機

4）核心模塊尺寸大小為：27mmx13mmx2mm

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5）工作電流：不大于50MA（以實測為準）

6）通訊距離：空曠條件下10M，正常使用環(huán)境8M左右

7）存儲溫度：-40至+85度，工作溫度：-25至+75度

藍牙透傳模塊只有4個AT指令，方便用戶管理，分別是測試通訊，改名

稱，改波特率，改配對密碼，AT指令必須從TXD,RXD信號腳設置，不能通

過藍牙信道設置。發(fā)送AT指令的設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。藍牙串口模塊下圖所示。

圖3.2藍牙模塊實物圖

圖3.3藍牙接口電路圖

3.3繼電器電路

要實現(xiàn)對開關(guān)的控制，需要選擇繼電器配合單片機以及紅外遙控實現(xiàn)遙控

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開關(guān)的功能，本設計選用的是5V額定電壓的電磁繼電器。

圖3.4繼電器原理圖

4產(chǎn)品軟件設計

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：

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圖4.1主程序流程圖

4.2下位機及上位機程序設計

對計算機程序的編寫完畢之后，就需要通過對所編寫的程序進行測試和編

譯，如果不能編譯成功，那么就需要進行修改，當通過編譯之后，就可以使用

藍牙將單片機設備和上位機聯(lián)通，實現(xiàn)遠程傳輸?shù)男Ч?/p>

程序編譯圖如下：

圖4.2下位機程序編譯成功圖

上位機傳輸如下：

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圖4.3上位機（APP）傳輸圖

4.3產(chǎn)品程序清單

圖4.4產(chǎn)品程序清單圖

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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

藍牙模塊

DC插座

圖5.1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

當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。

使用萬能表進行測試，查看各焊點連接狀況是否合格，再檢查各電源線與

地線是否有短路的現(xiàn)象。

對產(chǎn)品進行上電檢查。

將編寫的程序燒錄到單片機中。

程序燒錄成功如下圖：

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圖5.2程序燒錄圖

5.3產(chǎn)品使用說明

1、實物充電寶上電或是電腦的USB端口上電后開啟設備；

2、打開智能手機的藍牙設置，搜索指定的藍牙模塊1201，藍牙配對密碼

1234進行連接；

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

可。

6產(chǎn)品設計技術(shù)標準

[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準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范。

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7．參考資料

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

[2]劉修文.實用電子電路設計制作300例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.

[3]陳立周.單片機原理及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2008

[4]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機及其應用[M].西安:西安交通大學出

版社,2005.

[5]徐愛鈞,彭秀華.單片機高級語言C51應用程序設計[M].北京:北京航空航天大學

出版社,2006.

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附錄

附錄1元器件清單

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附錄2電路原理圖

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附錄3PCB設計圖

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附錄4產(chǎn)品實物圖

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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)

{

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while(t--)

{

DelayUs2x(245);

DelayUs2x(245);

}

}

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

*****

*函數(shù)名:UsartConfiguration()

*函數(shù)功能:設置串口

*輸入:無

*輸出:無

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

*****/

voidUsartConfiguration()

{

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

TMOD=0X20;//設置計數(shù)器工作方式2

PCON=0X00;//波特率不加倍

TH1=0XFd;//計數(shù)器初始值設置，9600@11.0592MHz

TL1=0XFd;

TR1=1;//打開計數(shù)器

ES=1;//開串口中斷

EA=1;//開總中斷

}

voidR_S_Byte(ucharR_Byte)

{

SBUF=R_Byte;//存儲數(shù)據(jù)

while(TI==0);//查詢法，發(fā)送完數(shù)據(jù)

TI=0;//軟件清零

}

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

*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)//當硬件接收到一個數(shù)據(jù)時，RI會置位

{

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;

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