毕业设计——蓝牙家电控制.doc
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电子信息工程系
毕业设计说明书
题目______________________
姓名______________________
学号______________________
专业______________________
指导教师___________________
年月日
摘要无线遥控（RemoteControlSystem）在工业自动化领域有着非常广泛的应用，比如控制远端电机的启动和停止、远端指示灯的开关和控制一些电器设备的运行与终止等等，这类应用实际上都是利用信道来传输开关量信号。
利用无线电传送控制信号，对物体或各种过程进行远距离的控制。
如通过无线电传送控制信号，操纵模型飞机作出各种动作，控制导弹飞向目标，控制人造飞船进行轨道等。
通常也以为核心，传感器辅助实现发射接收。
一个运用计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术来实现环境感知、它在军事、民用和科学研究等方面已获得了应用。
随着微电子技术、无线技术和网络技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，人们对居住环境的安全、方便也有了越来越多以及越来越高的要求，主要体现在智能化住宅中，人们着眼于一种安全可靠、使用方便。
本设计详细地讲述了51单片机控制原理和单片机编程技术，HC-05蓝牙通信技术以及自动化控制技术。
关键词单片机蓝牙遥控家电开关智能家电
目录
第一章前言 5
1.1 课题背景 5
1.2 课题研究的目的和意义 5
1.3 系统的设计任务和要求 6
第二章蓝牙家电开关控制系统方案设计 7
2.1 系统设计方案比较与可行性论证 7
2.2 系统设计方案的选择 9
第三章蓝牙家电开关控制系统硬件设计 10
3.1电源管理系统设计 10
3.1.1电源管理系统方案选择 10
3.1.2电源管理系统电路设计 11
3.2HC-05蓝牙通信系统设计 12
3.2.1蓝牙型号的选取及论证 12
3.2.2蓝牙通信电路设计 12
3.2.3蓝牙模块功能测试 13
3.2.4蓝牙模块与手机蓝牙之间的设置与匹配 14
3.3单片机最小系统设计 16
3.3.1系统单片机型号的选择与论证 16
3.3.2系统单片机最小系统电路设计 16
3.3.3系统单片机最小系统电路测试 17
3.4家电控制电路设计 17
3.5系统显示电路设计 18
第四章蓝牙家电开关控制系统软件设计 20
4.1系统软件编程环境介绍 20
4.2系统主程序流程图 20
4.3系统蓝牙通信模块子程序 22
第五章系统的组装与调试 23
5.1系统的组装与焊接 23
5.2系统的调试 23
5.3系统的功能测试与检验 24
总结 25
致谢 26
参考文献 27
附录I系统硬件实物图 28
附录II系统电路图 29
附录III系统源程序 30
基于单片机的蓝牙家电开关控制系统设计论文
第一章前言
1.1 课题背景
随着人们生活条件的逐步提高，电视、冰箱、空调、洗衣机等诸多家用电器已经进入了千家万户，随着家用电器种类的不断增多，较早的家庭住宅设计之初对家用电器开关的预留相对较少，这就出现了要通过增加很多电源插板的方式才能满足多种家用电器的接入使用，采用外接电源插板的方式不仅存在一定的安全隐患，经常插板电源插头也极不方便，因而传统的机械式开关必将被新的科技产品所取代。
目前国内大部分家用电器开关仍旧是传统的机械式按键开关。
原因是传统式的电器开关开发周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很长一段时间内，在国内市场上都是传统开关占据着主要的市场份额。
然而，随着人们生活条件的逐步提高，家用电器的价格不断降低，使得大部分家庭都能够负担的起这些家电的使用，但是当人们把一个个新的家电从市场搬到家后会发现一个新的问题，就是室内电源开关有限，必需外接电源插板方可使用，这使得家用电器使用的便利性大打折扣，重新装修布线又会带来很大的金钱投入，正因为如此，最近几年来很多公司已经开始投入研发团队开发综合性、智能化、便捷性、无线遥控家电开关的设计，智能化家电开关与传统的开关有着本质上的区别，智能化家电开关采用继电器控制，完全脱离了实际的传统开关，继电器开关的存在已经有了很长一段时间了，在很多遥控家电开关中已经得到了普及和应用。
目前市场上传统的遥控家电开关已经不能满足人们的对家电控制的要求了，传统的遥控器具有单一性，每种遥控器只能控制一种家用电器，随着家用电器的逐步增加，使得众多的遥控器很难去分辨，因而综合性、多用途的遥控器将是为了发展的方向。
在国外，20世纪末无线遥控开关系统以及得到推广和应用，比国内开发早了近20年，美国最早的蓝牙遥控开关并未用在家用电器上，而是用在工业的计算机上，我们熟知的笔记本电脑的蓝牙文件上传功能，蓝牙无线打印功能这些都是早期的典型蓝牙传输的应用。
进入二十一世纪以来，蓝牙技术已经被众多的手机厂商所应用，正是由于手机蓝牙的应用，使蓝牙技术由传统的工业应用发展到了日常应用，各种手机蓝牙控制设备也逐步被开发和推广应用。
1.2 课题研究的目的和意义
微电子技术、自动控制技术与通信技术的发展将人类社会带入了一个电子信息世界，各种电子控制系统应用于生活的每一个角落。
其中居住环境的智能化、人性化已经越来越受到青睐，电子科技的发展已经极大的便利了人们的生活，基于单片机与移动通信技术的蓝牙无线家电开关控制系统已经逐步在高端住宅场合得到了推广和应用并取得了一致的好评。
随着人们生活水平的提高，越来越多的家用电器被放置到自己的居住空间里面，家电的应用使人们生活水平得到了很大的提高，但是家电占用了较多的居住空间的同时，也为操作带了了一定的麻烦，或许你还在为一堆遥控器中找你要的那个的时候，在高端住宅的人们已经在用自己的智能手机来随意的开启自己的家电了。
采用智能手机进行家电的控制具有划时代的进步，因为手机蓝牙遥控的方式不再受到遥控器型号的限制，传统的家用电器开关需要匹配的遥控器才能进行有效的操作，当有了手机蓝牙遥控技术，所有的家电遥控器都可以扔到一边了，手机蓝牙遥控不仅节约了给遥控器更换电池所耗费的成本和时间，同时也使操作的便利性得到很大的提高。
综合蓝牙家电开关系统的各个设计层面和功能要求，本文利用51单片机技术、自动控制技术，手机蓝牙通信技术设计了一套以单片机为基础的无线家电开关控制系统。
本系统主要包括电源管理部分，单片机控制模块，液晶显示模块，HC-05蓝牙通信模块，自动控制模块五大部分组成。
本设计结构简单、工作可靠、价格低廉，控制灵活，应用性比较强。
因此，不仅在市场推广上有显著的实际意义，在学术研究上也有一定的教学与教育意义。
1.3 系统的设计任务和要求
本设计采用STC89C52单片机为主控芯片，结合HC-05蓝牙模块，通过软件编程结合硬件实物来完成一款无线家电开关控制系统的设计与制作。
此蓝牙遥控家电开关系统主要电路模块包括：
单片机最小系统、HC-05蓝牙模块、液晶LCD12864显示电路、电源系统电路、继电器开关电路。
系统所使用的主要元器件包括：
STC89C52单片机、HC-05工业级2.0蓝牙模块、液晶显示屏采用中文液晶LCD12864、家用电器开关采用DC-5V松乐继电器开关。
本设计主要设计任务和要求包括：
（1）系统接收到手机蓝牙发送的指令后能够正确的对指令解析；
（2）家电开关开启和关闭要有输出指示灯提示，通过继电器控制的灯的亮灭来模拟对应电器的开启和关闭；（3）系统具备液晶显示界面，用来显示所控制家电的开启和关闭状态；（4）系统需要设计完成4路家电开关的开启与关闭控制，相互之间不能有干扰。
第二章蓝牙家电开关控制系统方案设计
2.1 系统设计方案比较与可行性论证
经过大量查阅相关资料，本文选择以下三种设计方案进行分析和比较，然后进行相应方案的论证和可行性分析，最终选择一个可行性较高的方案作为系统最终的设计方案来进行设计。
方案一
方案一采用NRF24L01无线射频方式进行遥控控制，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-1所示。
LCD液晶显示
NRF24L01射频模块
51单片机发送终端
51单片机接收终端
4路继电器家电开关
NRF24L01射频模块
图2-1方案一系统框图
图2-1为所选设计方案一的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有设计成本低廉，开发难度低等优点，便于推广和应用；不足之处是发射终端同样需要单片机进行控制，远程控制需要随时随地携带控制设备，操作不便，同时由于没有相应的密码设置，容易被附近同样频段的遥控设备误操作。
方案二
方案二采用GSM移动通信网络的方式进行远程控制，系统通过手机远程发送短信的模式实现家用电器的开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-2所示。
LCD液晶显示
移动手机终端
51单片机接收控制终端
SIM900AGSM模块
4路继电器家电开关
图2-2方案二系统框图
图2-2为所选设计方案二的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有操作灵活，不用携带额外控制器即可远程控制，同时控制不受距离限制的优点；不足之处是开发难度大，设计成本相对较高，通过手机短信进行控制需要缴纳一定的通信费用，在一些低端的住宅场合推广具有一定的难度。
方案三
方案三采用手机蓝牙终端进行遥控控制，系统通过手机蓝牙实现家用电器开关的遥控开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-3所示。
LCD液晶显示
智能手机终端
51单片机控制终端
HC-05蓝牙模块
4路继电器家电开关
图2-3方案三系统框图
图2-3为所选设计方案三的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有控制方便灵活，不用额外携带控制设备即可实现家用电器的开启关闭的操作，同时蓝牙遥控具有密码匹配在操作安全性上有很好的保证，同时又不需要缉拿相应的通信费用。
2.2 系统设计方案的选择
通过以上三种方案的比较和分析论证，在当今人们追求生活便利作为主要目的的环境下，方案一虽然成本相对低廉，但是由于受制于安全性和操作的便利性，决定了以此方案为基础的设计不能很好的得到市场的认可，因而在三种设计方案进行对比后，首先排除了方案一。
方案二和方案三是目前家电开关无线控制系统最好的两种方案，两种方案各有千秋，方案三相比方案二开发难度低，开发周期短，推广相对容易，方案二由于需要借助于移动通信网络进行远程控制，因而需要收取一定的通信资费，同时一单手机停机会造成无法遥控控制的情况。
鉴于以上三种方案的对比，本文最终选择方案三作为整个系统的设计方案。
第三章蓝牙家电开关控制系统硬件设计
3.1电源管理系统设计
系统电源设计是整个设计开始前，首先要解决的问题，一个电源设计的好坏直接决定整个设计的成败，一个系统电源的设计不仅要考虑系统的电压是否达到系统的要求，还要考虑系统电源的功耗问题，如果电源输出带载能力不足，会造成系统工作不稳的情况出现，同时电源设计还要考虑到滤波和散热问题。
3.1.1电源管理系统方案选择
结合所学电路基础知识，通过查找相关资料和可行性论证，系统电源电路可通过以下方案来实现系统对电源性能要求的指标，各方案介绍如下所述。
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