基于蓝牙模块的52单片机文档格式.docx
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摘要
蓝牙属于短距离内进行无线控制和收发的通信技术，伴随着科技的飞跃性发展，也让蓝牙找到了发展的空间，它可以代替和取代落后的数字化硬件设备之间繁琐的电缆连接。
在蓝牙创造的初期，没有人预料到蓝牙会有如此大的潜力和前景，而现在的发展也是完全超出了我们的预期，因为蓝牙的安全性高，制造成本低廉和所消耗的功率也是同类产品中最低的，所以被很多人使用，越来越受到了广大消费者的欢迎，基于蓝牙技术的产品也在不断的更新和投入市场。
由于蓝牙工作频率与无线使用Wi-Fi，在未授权的2.4GHzISM频段重叠无绳电话和微波，在家庭环境中使用蓝牙遥控装置可能会缩短通信时间延迟和电池寿命的问题，因为它采用了跳频扩频是易受干扰避免机制。
我的毕业设计是以89C52单片机为主控芯片，毕业设计的系统是简易蓝牙遥控系统，要在有效范围内（最少5米）实现无线蓝牙的接收和发送，遥控对象为4个（LED），使用11.O592MHz的晶振，LD3320语音模块以与89C51单片机进行程序的控制，本设计主要有两部分组成，一个是接收部分，另一个是发送部分，所设计的两部分电路完全一样，自行选择分配。
关键词：
AT89C52单片机；
晶体振荡器；
AC1117T3.3；
LD3320语音模块
Remotecontrolsystembasedon52singlechipBluetoothmodule
Abstract
Bluetoothisashortdistancecommunicationtechnologyforwirelesscontrolandtransceiver,accompaniedbyrapiddevelopmentofscienceandtechnology,alsolettheBluetoothtofindspacefordevelopment,itcanreplaceandreplacethecomplicatedcableconnectionbetweendigitalequipmentandbackward.IntheearlydaysoftheBluetoothcreation,nobodyexpectedthatBluetoothhaspotentialandprospectsofsomuch,andnowthedevelopmentiscompletelybeyondourexpectations,becausethesecurityofBluetooth'
shigh,lowmanufacturingcostandpowerconsumptionaresimilarproductsinthelowest,somanypeopleuse,moreandmore.Themajorityofconsumers,Bluetoothproductsareconstantlyupdatedandputintothemarketbasedon.
BecauseBluetoothandWi-Fiwirelessfrequencyoverlap,cordlessphonesandmicrowaveintheunlicensed2.4GHzbandISM,Bluetoothremotecontroldeviceusedinthehomeenvironmentmayreducethecommunicationtimedelayandbatterylife,becauseitusesafrequencyhoppingspreadspectrumissusceptibletointerferenceavoidancemechanism.
Igraduatedfromthedesignisbasedon89C52singlechipmicrocomputerasthemaincontrolchip,thesystemdesignofBluetoothremotecontrolsystemissimple,tobeeffectiveintherange（atleast5meters）canreceiveandtransmitwirelessBluetoothremotecontrol,theobjectis4（LED）,using11.O592MHzcrystal,tocontroltheLD3320voicemoduleand89C51microcontrollerprograminthisdesign,ismainlycomposedoftwoparts,oneisthereceivingpart,anotherpartissent,thetwopartofthecircuitisexactlythesame,tochoosetheirowndistribution.
Keywords:
AT89C52;
crystaloscillator;
AC1117T3.3;
LD3320voicemodule
第一章前言
1.1研究背景
蓝牙技术是近年来出现的新技术是一种短距离无线通信和信息传输的新型通讯科技，它使数据线的硬件设备接收更方便快捷。
它可以广泛应用于世界各地，是一个蓝牙设置一个通用的范围，频率调制技术的使用，以防止外部干扰和多一些。
低成本，低功耗和小辐射，和加密设置，让蓝牙的安全性更高；
应用范围广，这些特点使得蓝牙技术被广泛的应用在我们日常生活中的蓝牙也支持一对一和一对多传输的通信连接，和多个蓝牙成为微网，也有网络的特点。
1.2研究现状
1998年蓝牙技术提出来以后，它的发展如雨后春笋。
蓝牙是一种在短距离内进行无线通讯的技术。
世界各地的投资人们对蓝牙技术有了很大的兴趣。
世界蓝牙组织BluetoothSIG就在这种大的社会环境下应运而生,也得到了很多有影响力的个人和组织的支援和维护，有数千家生产商和科技公司都注册成为了蓝牙组织的会员，最近几年，随着技术的不断飞跃与发展，更多的企业和企业都加入了进来，进一步推动了蓝牙技术的发展。
很多国家和企业都制定了自己的标准和规范，来完善和改进蓝牙技术。
在中国，在有很多个人和团体组织成立了中国蓝牙技术发展和对蓝牙使用和研究的网络团体，让更多对这项技术感兴趣的人都参与了进来。
此外，中国和国际蓝牙组织SIG合作，并达成共识，这也让蓝牙技术在国内得到了长久的发展。
1.3本课题研究的意义
因为无线技术的广泛使用，我们在研究无线和有线通信技术的方法中了解到蓝牙系统的小区域性有很大的技术突破，在国际上也得到了广泛的采纳，在市场上也有很大的需求。
这也使蓝牙技术的发展成为了趋势之一，蓝牙可以发送和接受语音和数据，满足了大多数人的需求，它也融合了其他相关产品的特点，也是这样技术变得更多样性。
然而，蓝牙的安全性不足，而且在小区域范围内的一点对多点的通信受到了很大的限制，这些都是其本身需要改进和完善的。
第二章设计原理与方案论证
2.1主控芯片的方案论证与选择
方案一：
使用AT89S51单片机。
通常都是自带有4K大小的Flash存储器，它的实用寿命也是很长的，也可以反复的读写和擦除达到1000次左右，也可以充分的实现了价值。
AT89S51单片机外部引脚共有40个，可以通过各个引脚的不同功能来进行外部电路的设计。
在编程时，可选择常规编程和在线编程两种方法，AT89S51单片机的存储器和位处理器是结合到一起的，可以很多次的读写和擦除，让我们减少了学习中的金钱投入
方案二：
采用ATmega16单片机。
它的内部系统可达到16个字节，而且功能强大，但是在工作时消耗的功是很低的，主要因为它的控制器是CMOS的，本身也有16K的内部Flash和512个字节的EEPROM；
总共有32个I\O口，可以单独的设定为不同的功能。
与AT89S52和AT89S5相比，它的最大的优点就是运行速度快，可以进行编程的内存大小是盏亮着的两倍，它的I\O口也比前两者灵活和强大，但是造假
方案三：
AT89C52单片机，它是同类单片机中集成度最高的一种。
它是由ATMEL生产的一种功能很强大的单片机，工作状态下所需要的功也是很小的，相比前两个方案中的单片机，AT89S52单片机只需要少量的外部设备就可以组成一个最小系统。
使用是稳定且可靠，有很高的实用性。
相对于同类型的产品，他的缺点就是输入指令后，指令周期长，运行速度会比较慢。
三个方案比较和总结后，我觉得AT89S52单片机更适合我的设计，他就是我所需要的主控芯片，虽然指令收起相对比较慢，但也是在可接收范围内的，内部存储器也不会太小，比AT89S51功能强大，比ATmega16造价低廉，所以我选择了AT89S52。
2.2蓝牙模块的方案论证与选择
CC2540蓝牙模块是新蓝牙模块版本，比较较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等；
通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。
此外，它的稳定性和安全性都更急强大了，被大量的应用在智能体育设备和医疗器材等多个方面。
HC05蓝牙模块是一种高性能的主从一体蓝牙模块，可以替代简单的串口信息的接受与发送。
另外，蓝牙模块可以在电脑，手机和PAD等设备中可以进行配对，完成信息的传输。
通过两种方案的比较，结合实际情况，它的数据处理速度应用在网络通信中，能体现数据的收发速度。
而且CC2540的片上资源非常丰富，可以更好地使我们的设计更方便。
第三章系统的硬件设计
3.1总体方案设计思想
本系统为简易蓝牙遥控系统，要在有效范围内（最少5米）实现无线蓝牙的接收和发送，遥控对象为4个（LED），使用11.0592MHz的晶振，以与89C52单片机进行程序的控制，我的毕业设计设计主要有两部分组成，一部分是起接受功能的，而另外的部分是发送部分。
提供的电源为3.3V。
当发送设备进行语音控制时，在接收设备上会收到对应LED点亮的现象，复位以后，接收设备会全部清零，而LED也会根据所输入的程序控制其点亮或熄灭。
图3-1单片机最小系统电路图
3.2主控器处理模块
以上我提出了毕业设计我硬件和系统上所应用的专业知识和大体的设计路线，主要是用单片机来进行对主从机的控制，要是两个蓝牙模块连接后发送和接受都要明确的从LED灯无误的显示出来，因此，我要进一步的把单片机控制细化成小版块来详细的说明和设计，。
分别是蓝牙模块和复位电路，还有最为关键的执行元件处理。
3.2.1处理执行元件
信息技术电子化和网络化在快速发展的今天不断地占据主流，也不断的完善和更新着。
不夸张地说，全世界每天都有新的电子产品被设计出来，而这些发展的背后，我们使用的最基础的和最关键的电子元器件也紧跟着发展的脚步，也在完善和优化中。
让我们有了更多的选择和发挥空间。
在其中，单片机的开发开发和应用也是非常重要的，特别是在一些小型的电子创新产品中，大多都是以单片机为主控芯片。
在我的毕业设计中，我也选择了一款AT89C52单片机作为主控芯片。
AT89C52是一种8位单片机，它是在MCS-51单片机系列上加强了一些功能后升级得到的产物。
它的作用基本上就是把外界的数据和命令在中断和时钟的帮助下，在自身内部储存器上把使用者的数据进行处理。
AT89C52由8位的内部处理器，内部数据储存器（RAM，有256个字节）内部储存器有8K的大小，输入和输出双向口有32个，16位的定时器和5个两级中断，全双工串行通信口一个和时钟电路组成。
AT89C52能够自主地执行给它的指令，也就是你把所需要的指令写在单片机的内部储存器上，它会一步步执行。
AT89C52可以在功耗特别低的情况下工作，就是设置成空闲选择和掉电模式两种状态来实现低功耗。
图3-2AT89C52的实物图
图3-3AT89C52的引脚图
单片机与外界的通讯是依靠它自身的I/O口进行的，对单片机I/O口的控制就是对单片机的控制。
I/O口的存在不仅可以实现数据的传输，还可以改变电平和信号的性质，最重要的一点就是I/O口可以实现与外部不同电路的连接来使单片机工作。
AT89C52单片机上我们通常使用的是4个独立的双向通用I/O口：
P0口、P1口、P2和P3口。
由于外部设备的工作速率比较慢或者很快的时候，我们可以采用同步传送的方式，而单片机存在的异步传送是为了更加简练的和硬件连接进行传出。
也可以通过中断传送和DMA传送来完成。
AT89C52单片机还可以实现外部接口单独的编址和外部端口和存储器的统一编制两种方式。
AT89C52单片机上一共有32个I/O口，不同的I/O口实线的作用和运行的方式都有其自己的方式，我也要通过这次毕业设计，更好地了解，更熟练的运用。
3.2.1CC2540蓝牙模块
CC2540蓝牙模块，蓝牙的最新版本，是3的升级版；
3版更节能，低成本，低延迟3毫秒，有效连接范围，AES-128加密；
通常用蓝牙耳机，蓝牙音箱等设备。
蓝牙4的最重要的特点是节能。
CC2540蓝牙模块是德州仪器公司的产品，它是一种消耗功率特别低的蓝牙模块，它把所有的重要硬件都按住房在同一块电路板上，把控制器，主机端和和应用系统都集成在了一起，还有完全整合而成的无线发射功能，提供了两种使用方式的解决方案：
单一模式和双模式，内部还有很高效的运算放大器，由于它把所有的重要硬件都按住房在同一块电路板上，所以减少了生产成本，合理的利用了资源，也可以让所有的人都可以使用的起。
超低功耗设备简单、可靠的点对多点的数据传输，但也使网络传感器设置低功耗蓝牙蓝牙传输有序流动，以与先进的节能和连接安全加密。
智能可穿戴设备上显示在CES2014上，大多采用蓝牙4。
你可以看到升级4与后续版本蓝牙将在未来几年的爆炸，一个长期的趋势。
蓝牙在商业中，在最新的XperiaZ，GalaxyS3，S4，注2，surfacert，iPhone5，iPhone4S，魅族MX3，MotoDroidRazr手机，HTCOneX，小米手机2，新的ipad，iPad4，MacBookAir，MacBookPro，诺基亚Lumia和宏基as3951系列/网关nv57系列，华硕UX21/31系列三星注意已应用于蓝牙4技术。
MT254xCoreS介绍
MT254xCoreS是馒头科技有限公司设计的一款蓝牙4.0单模型模块，运行时可以和BLE协议栈完全符合。
我们可以用它来开发属于自己的产品，它主要包括了CC2540x最小的系统和时钟电路板，还有天线组成。
它的连接范围可以达到100米，可满足短距离之间的通讯。
模块运用的三组1.27mm间距的半孔所引出的24个IO口，模块试用的都是高精版本的电阻和电容器，寿命长，精确度高，另外，系统主要采用了32M的晶振，睡眠时则是使用了32.768K的晶振。
MT254xCoreS与其他类型的产品比较，它的运行速度快，有很强的可干扰性，无限连接范围高，它的使用安全性也很高。
硬件组成
晶振：
系统主时钟采用32M晶振，根据TI官方的参考设计，使用的是10ppm高精度的金属壳晶振。
睡眠时钟使用的是32.768K的晶振，在系统睡眠时需要使用此晶振。
天线：
蓝牙属于近场通讯，应用场合一般为室内等近距离通信，因此我们使用PCB天线。
其通信范围经过实验测量空旷空间内可达100米，室内可达30米，完全能够满足通讯的需要，而且将天线集成在模块内部能够减小模块所占用的积。
电阻电容：
模块所使用的电阻、电容器件全部为村田的高精度元件。
对外接口：
此模块采用3组1.27mm间距的半孔引出全部的24个iO，用户在使用时可以看成是SMT贴片元件，具体的封装可以使用我们提供的封装源文件，我们只提供AltiumDesigner（Version14.2.4）的封装。
如果用户使用的是其他软件，可以使用AltiumDesigner的“另存为”功能，然后选择需要的格式，保存即可。
模块的引脚分布图如下：
图3-4模块的引脚图
我的设计使用的是蓝牙模块的穿透功能，当给蓝牙模块上电以后，自动默认为主从机穿透模式，主从机的蓝牙模块会有相应的LED等显示其正常工作的状态，所以不需要我做任何的调节，蓝牙模块自主完成穿透连接。
图3-5模块的穿透功能电路图
3.2.2.降压模块
本设计所用的STC89C52单片机的VCC、RXD和TXD所用电压为5V，但是蓝牙模块的正常工作为3.3V，所以设计了降压模块。
图3-6降压模块电路图
在降压模块的电路中通过AZ1117-3.3是核心芯片，把电源提供的5V电源转换为蓝牙模块所使用的3.3V,从而达到设计中蓝牙模块的正常的动作状态。
AMS1117在我的毕业设计中主要是把电压降到1.8V，3.3V和5.0V的电压调整器，它是一个引脚能兼容其他三端SCS1的稳压器，属于一种效率比较高的，呈线性的稳压器。
可以用在电池充电器，电脑的电源充电器和其他的供电设备。
AMS1117的内部集成了过热保护和限定流量的电路，让所用的芯片和电源有很高的稳定性，它还可以分为两个版本，固定电压输出板和可调电压输出板，在不同的情况下，可以自行选择使用不同的版本。
AMS1117-3.3是一种低漏的电压调整器，是由PNP驱动的NPN管组成的整管。
它可以输出1.8V和3.3V以与5.0V的电压，片内有过载保护和过热保护系统，能在环境温度大于120摄氏度以上或者电流达到900mA的电路上保证系统和芯片的安全。
他在输出上连接了不少于一个钽电容来实现输出的稳定性，在这种情况下，AMS1117-3.3是慢速我的设计所需要的稳定性输出。
图3-7AMS1117管脚图
图3-8AMS1117实物图
3.2.3.复位电路
复位电路就是让系统重新处于初始状态的一种功能电路，和我们使用的建议计算器上的归零的原理是相似的，为了保证系统复位稳定工作，复位电路是一定要存在在系统电路中的。
通常情况下的微型集成电路所使用的电源电压为5.0V，但是在系统中的时序数字电路需要很稳定的时钟信号，所以在电源打开时，只有当VCC得电压超过4.75V和晶体振荡器稳定工作时，复位信号才不会被取消，是的系统处于正常的运行状态。
复位电路失效会导致CPU一加电将会从任何一个状态作为初始状态开始工作，整个系统将进入非正常运行。
说明复位电路在系统开始工作中十分重要非常关键。
图3-9上电复位电路
3.2.4.晶振电路
设计中主芯片起振所使用的是11.0592MHZ晶振，使用它是因为能让单片机的时钟频率更加准确的计算和隔离出来，特别是较高的波特率（19600，19200），不管多么古怪的值，这些晶振都是准确，常被使用的。
单片机晶振上这两个电容叫晶振的负载电容，分别接在晶振的两个脚上和对地的电容，一般在20-30pf。
它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度。
虽然也在可允许的范围之内的。
一般情况下所使用的晶振计算出来的波特率是有相对偏差的，但是先比之11.0592MHZ晶振是最适合我所设计的系统中的。
在设计完成之后第一次上电是单片机没有正常工作，最后在检测时发现是因为晶振不起振。
通常情况下这种问题产生就是晶振的质量有问题，已经损坏。
可是最终检测时发现是因为负载电容和晶振不匹配造成的，这一点也说明晶振电路中所使用的电容的大小是要和晶振匹配的。
图3-10晶振电路
3.2.4.LD3320语音模块
LD3320芯片是一种识别语音的芯片，是由语音识别处理器和外设电路组成，外部电路中主要包括了转换器，话筒和输出等多个接口。
在ICRoute公司设计芯片时对它上电工作所使用的功耗进行了优化，工作效率也进行了加强。
LD3320完全自主进行识别语音和人与控制的一系列功能，不需要其他外部条件来帮助完成。
LD3320不但功耗低，工作效率高，而且它的功能也是多元化的。
LD3320在完成语音识别时不需要特定的声音或者指令，也不需要专业的操作和提前训练，录音。
识别语音成功的程度可达到百分之九十以上；
在识别语音指令时，都是由芯片单独完成和实现的，不需要其他外设的辅助；
系统识别的声音可以是多元化的，没有唯一性，如果设定不合适，可以进行在线修改，让它的效果达到最高；
还可以支持多种语言，类型丰富；
LD3320工作电压仅为3.3V整个芯片设计的大小很小，方便携带，也可以在电池供电的情况下进行工作。
语音识别ASR技术，是在关键词语列表识别的基础上所使用的技术。
我们只要先设定好关键列表，然后把列表里面的关键性字符存入LD3320芯片上，就可以进行语音识别，不用其他特定的条件和指令输出环境。
这个技术给我们提供了一种有别于其他繁琐的外设方式的输入，只要我们开口说出关键词就可以进行识别。
这样就比其他的产品操作更加快捷方便。
另外，LD3320所支持的识别条目可以达到50个，识别条目可以使国家规定的标准普通话的拼音，2个汉字拼音之间都要用一个空格来进行隔离，下面是一个简单的例子，如表：
表3-1编码与字符串对应表
编号
字符串
1
beijing
Shoudu
2
Shanghai
3
Guangzhou
4
Xiamen
编号可以相同，可以不连续，但是数值要小于256（00H~FFH）。
例
子中的“北京”和“首都”对应同一编号，说这两个词会有相同的
结果返回。
简单流程图如下：
NO
YES
3-11LD3320识别流程图
语音识别程序流程图如下：
图3-12语音识别模块流程图
3.2.5.电平转换模块
本设计单片机的电压输出为5V，而语音识别模块单片机工作电压为3.3V，为了使语音模块单片机正常工作，需要电平转换模块来连接。
电平转换主要通过光耦来完成。
光耦合器，我们也叫它光耦，光耦把光作为电信号所需要的媒介。
应为它在电路中起到了输出时的隔离作用，所以，我们可以在各种电路中看到光耦的身影。
光耦已经成为了被广泛用运和衍生种类最多的的光电子产品之一。
光耦一般都是由：
光源发射，光源接收和信号放大这三个模块组成的。
上电以后，让LED灯发光，让他发出的光源的波达到一定单位的定值以后，会被接收模块接收从而产生光电流，经过放大再输出。
电平转换模块设计原理图如下：
图3-13电平转换模块原理图
设计原理：
语音模识别模块输入低电平，光耦导通，输出端输出低电平。
第四章系统软件设计
4.1系统程序设计流程
给两个蓝牙模块上电，蓝牙主机模块自动寻
升级会员 