单片机的蓝牙智能家居系统的设计
【摘要】经济的不断发展，使得国民在物质条件方面有了更高的追求。由于家居中传统的机械式开关按钮带来了不便，所以采用单片机、无线遥控技术对其控制是市场及发展的必然选择。介绍以AT89C51型号的单片机作为控制的核心，用BT-HC05-V1.0蓝牙模块进行信号的接收及传输，用继电器控制家电开关，用LED小灯显示继电器状态的单片机蓝牙遥控家电设计。本系统能够使用手机蓝牙APP控制家电开关。蓝牙APP上有相应家电电路的控制按键，当按下控制按键，蓝牙模块BT-HC05-V1.0接收到信号，随后传输给单片机，单片机处理后，传递信号给对应家电电路的继电器，继电器吸合，电路通，家电开始工作。当再次按下同一个控制按钮时，继电器断开，电路断路，家电停止工作。同时，四路家电的继电器有相应的开关控制，所以本设计实现了能够用蓝牙APP和继电器对用开关同时控制家电的功能。
目 录
ABSTRACT III
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究意义 1
（三）研究内容 1
一、方案设计 3
（一）总体方案设计 3
（二）方案论证 3
1、控制系统的选择 3
2、按键模块 4
3、控制家电模块 4
4、状态显示模块 4
（三）系统各个模块的最终方案 5
二、硬件系统的设计 6
（一）单片机的确定及最小系统电路设计 6
（二）电源电路设计 7
（三）继电器控制开关输出电路设计 8
（四）按键显示电路设计 9
三、蓝牙通信模块设计 10
（一）蓝牙模块的选取 10
（二）蓝牙串口通信模块的电路设计 10
（三）蓝牙串口通信模块的性能测试 11
四、系统软件设计 13
（一） 系统软件的编程环境和程序下载介绍 13
（二）系统软件主程序流程图设计 14
（三）蓝牙串口通信模块程序设计 15
（四）按键软件部分设计 17
五、系统调试 18
（一）实物焊接与调试 18
（二）调试的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
注意事项 18
（三）软件调试 18
（四）制作问题 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录1电路原理图 23
附录2 电路PCB图 24
附录3 系统源程序 25
引言
（一）研究背景
随着社会的发展人们生活水平的提高，电子产品逐渐的走进了千家万户。电子行业的发展也从手机、电脑等基本通信娱乐产品慢慢的广泛化发展，越来越多的电子产品步入家庭中。为了满足人们对家电控制便捷性的需求，电子产品的研制不但在其外观功能上有着不断地创新和改良，开始的开关控制已经无法满足，在这不断地行业竞争中推动下，无线控制也在不断地更新换代。
对家电的控制是日常生活不可缺少的部件，犹如鱼离不开水一样，如果人们离开了对家电的控制，就只能回到以前一样，运用开关对其进行控制。然而，随着生活的改善，越来越多的家居电器在家庭中被使用，产生的供电接口也随之紧张。拖线板的使用虽然解决了这一问题，但是过多的线段裸露在外即不安全也不美观，因为拖线板线路的老化和线路承受不起大功率电器而引起的火灾时有发生。同时，插头在插拔的时候也会危害人身安全。所以，为了方便快捷的生活，设计出一款所以，开发一款能远程操控家电开关的系统迫在眉睫。
（二）研究意义
在设计之前，就对家庭火灾进行调查了。在调查后，经过分析总结出来，超过百分之70的原因是因为家庭中拖线板老化、线路承受不起大功率电器造成火灾。所以，设计出一款家用电器拥有独立开关，无需拖线板的无线控制很重要。目前市场上以Internet网络为核心的智能家居操控系统很受欢迎，但是受到很多方面的限制，比如，网络投入成本过高、控制的时候灵活性限制、网络在家庭中应用时候的线布局。针对家庭中电器开关控制现状，设计了以单片机AT89C51为核心，用蓝牙短波传输并传递信号为手段，运用BTHC05V1.0蓝牙模块进行信号的接收并且反馈信号，继电器控制家电开关的状态，LED小灯亮暗的状态来观察继电器工作状态的一款智能家居系统。不但满足了人们家居中智能遥控电器开关的需求，更解决了以Internet为核心的成本高，布局麻烦等一些问题。所以，设计出一种以单片机为核心，运用蓝牙遥控家电开关的系统是非常必要的。
（三）研究内容
对于整个设计的规划，需要我对于以下几个方面的内容进行着重的研究与讨论：
1.论文概述了当前市场所存的对家电控制开关的现状以及他的主要弊端，提出我的设计基于单片机的蓝牙控制家电的研究意义和商场前景。
2.论文介绍主要硬件选择的论证，硬件电路的设计以及电路图的绘制和实物的焊接工作。
3.论文介绍了硬件系统中涉及的主程序和构成主程序的一些子程序。
4.论文介绍了模块的主要原理，通过无线蓝牙短波传输并传递信号为手段，通过单片机控制继电器对家电的状态进行控制。
一、方案设计
本设计主要由单片机以及他的最小系统为整个系统的核心，利用一个轻触开关对整个系统控制，使用BTHC05V1.0蓝牙模块进行信号的接收并且反馈信号，使用IN4007二极管对电源整流，用三极管8350控制继电器的状态，运用继电器进行对家电开关进行控制。设计中假设了四路家电，运用4个LED对继电器状态显示，使用4个轻触开关对继电器控制，实现手动控制。又手机蓝牙APP上也能控制继电器状态，所以，本设计拥有两种控制，手动轻触开关和手机无线蓝牙。
（一）总体方案设计
本设计是基于单片机运用蓝牙控制家电的设计，采取现有最新一代的高速，低功耗的51单片机为系统的控制核心。程序使用C语言。本设计是以单片机为核心的，用按键为辅，蓝牙、继电器为主控，实现本设计要实现的既能够用蓝牙控制继电器控制家电，又能够通过按键控制的功能。系统的整体框图如图1.1所示。
图1.1整体框架图
（二）方案论证
每一样设计都有不同的组装方法，同时元器件也有不一样的选择，本设计是设计出蓝牙无线控制家电的系统，根据要实现的功能，我要通过查阅资料和结合不同场所使用后要挑选的元器件大致有控制家电模块，状态显示模块，按键模块。
1、控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取51单片机作为我的设计的微处理器。51单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
目 录
ABSTRACT III
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究意义 1
（三）研究内容 1
一、方案设计 3
（一）总体方案设计 3
（二）方案论证 3
1、控制系统的选择 3
2、按键模块 4
3、控制家电模块 4
4、状态显示模块 4
（三）系统各个模块的最终方案 5
二、硬件系统的设计 6
（一）单片机的确定及最小系统电路设计 6
（二）电源电路设计 7
（三）继电器控制开关输出电路设计 8
（四）按键显示电路设计 9
三、蓝牙通信模块设计 10
（一）蓝牙模块的选取 10
（二）蓝牙串口通信模块的电路设计 10
（三）蓝牙串口通信模块的性能测试 11
四、系统软件设计 13
（一） 系统软件的编程环境和程序下载介绍 13
（二）系统软件主程序流程图设计 14
（三）蓝牙串口通信模块程序设计 15
（四）按键软件部分设计 17
五、系统调试 18
（一）实物焊接与调试 18
（二）调试的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
注意事项 18
（三）软件调试 18
（四）制作问题 19
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录1电路原理图 23
附录2 电路PCB图 24
附录3 系统源程序 25
引言
（一）研究背景
随着社会的发展人们生活水平的提高，电子产品逐渐的走进了千家万户。电子行业的发展也从手机、电脑等基本通信娱乐产品慢慢的广泛化发展，越来越多的电子产品步入家庭中。为了满足人们对家电控制便捷性的需求，电子产品的研制不但在其外观功能上有着不断地创新和改良，开始的开关控制已经无法满足，在这不断地行业竞争中推动下，无线控制也在不断地更新换代。
对家电的控制是日常生活不可缺少的部件，犹如鱼离不开水一样，如果人们离开了对家电的控制，就只能回到以前一样，运用开关对其进行控制。然而，随着生活的改善，越来越多的家居电器在家庭中被使用，产生的供电接口也随之紧张。拖线板的使用虽然解决了这一问题，但是过多的线段裸露在外即不安全也不美观，因为拖线板线路的老化和线路承受不起大功率电器而引起的火灾时有发生。同时，插头在插拔的时候也会危害人身安全。所以，为了方便快捷的生活，设计出一款所以，开发一款能远程操控家电开关的系统迫在眉睫。
（二）研究意义
在设计之前，就对家庭火灾进行调查了。在调查后，经过分析总结出来，超过百分之70的原因是因为家庭中拖线板老化、线路承受不起大功率电器造成火灾。所以，设计出一款家用电器拥有独立开关，无需拖线板的无线控制很重要。目前市场上以Internet网络为核心的智能家居操控系统很受欢迎，但是受到很多方面的限制，比如，网络投入成本过高、控制的时候灵活性限制、网络在家庭中应用时候的线布局。针对家庭中电器开关控制现状，设计了以单片机AT89C51为核心，用蓝牙短波传输并传递信号为手段，运用BTHC05V1.0蓝牙模块进行信号的接收并且反馈信号，继电器控制家电开关的状态，LED小灯亮暗的状态来观察继电器工作状态的一款智能家居系统。不但满足了人们家居中智能遥控电器开关的需求，更解决了以Internet为核心的成本高，布局麻烦等一些问题。所以，设计出一种以单片机为核心，运用蓝牙遥控家电开关的系统是非常必要的。
（三）研究内容
对于整个设计的规划，需要我对于以下几个方面的内容进行着重的研究与讨论：
1.论文概述了当前市场所存的对家电控制开关的现状以及他的主要弊端，提出我的设计基于单片机的蓝牙控制家电的研究意义和商场前景。
2.论文介绍主要硬件选择的论证，硬件电路的设计以及电路图的绘制和实物的焊接工作。
3.论文介绍了硬件系统中涉及的主程序和构成主程序的一些子程序。
4.论文介绍了模块的主要原理，通过无线蓝牙短波传输并传递信号为手段，通过单片机控制继电器对家电的状态进行控制。
一、方案设计
本设计主要由单片机以及他的最小系统为整个系统的核心，利用一个轻触开关对整个系统控制，使用BTHC05V1.0蓝牙模块进行信号的接收并且反馈信号，使用IN4007二极管对电源整流，用三极管8350控制继电器的状态，运用继电器进行对家电开关进行控制。设计中假设了四路家电，运用4个LED对继电器状态显示，使用4个轻触开关对继电器控制，实现手动控制。又手机蓝牙APP上也能控制继电器状态，所以，本设计拥有两种控制，手动轻触开关和手机无线蓝牙。
（一）总体方案设计
本设计是基于单片机运用蓝牙控制家电的设计，采取现有最新一代的高速，低功耗的51单片机为系统的控制核心。程序使用C语言。本设计是以单片机为核心的，用按键为辅，蓝牙、继电器为主控，实现本设计要实现的既能够用蓝牙控制继电器控制家电，又能够通过按键控制的功能。系统的整体框图如图1.1所示。
图1.1整体框架图
（二）方案论证
每一样设计都有不同的组装方法，同时元器件也有不一样的选择，本设计是设计出蓝牙无线控制家电的系统，根据要实现的功能，我要通过查阅资料和结合不同场所使用后要挑选的元器件大致有控制家电模块，状态显示模块，按键模块。
1、控制系统的选择
作为本系统的控制核心，其运算精度和功能的多样性是我所需求的，充电设备得对于控制器的抗干扰能力又提出了更高的要求。
方案一：采取51单片机作为我的设计的微处理器。51单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。运用了C语言，编写后可读性强。
方案二：采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
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