(学院)基于51单片机蓝牙控制照明系统

(学院)基于51单片机蓝牙控制照明系统
(学院)基于51单片机蓝牙控制照明系统

摘要

随着社会的发展人们对生活质量的要求越来越高,照明在能耗中所占的比例日益增加,因而照明节能也日显重要。现在国内外普及使用的节能开关基本有声控型、触摸型、感光型等。这几种开关各有自己的弊端,如声控型不适合环境嘈杂场所、感光型开关在无人期间不能自动关闭。单片微型计算机简称单片机,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU 表示单片机,单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器,控制器,存储器,输入输出设备构成,相当于一个微型的计算机(最小系统)。和计算机相比,单片机缺少了外围设备等。概括地讲:一块芯片就成了一台计算机。它体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机在工业控制领域广泛应用。单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成到复杂的对体积要求严格的控制设备当中。本文利用所学51单片机基础知识结合自动控制技术和蓝牙2.0通信技术设计完成一套无线遥控家电开关系统。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-06蓝牙通信技术以及自动化控制技术。整个系统以STC89C52单片机为核心,单片机实现HC-06蓝牙指令的解析与继电器开关控制指令的发出。蓝牙通信单元采用工业级的HC-06蓝牙模块来完成,蓝牙模块在整个系统中负责蓝牙指令的接收和传输;家电开关的自动控制部分采用4路继电器开关来实现,继电器开关是典型的弱电信号控制型照明系统开关。

关键词:单片机、蓝牙、照明系统

Abstract

With the development of society, people's quality of life is becoming more and more demanding, and the proportion of lighting in the energy consumption is increasing. Now the popularity of energy-saving switch at home and abroad, the basic use of voice control, touch type, sensitive type, etc.. These switches have their own

drawbacks, such as voice type is not suitable for noisy environment, photosensitive switch can not be automatically shut down during the unmanned. As the single chip computer is a typical embedded micro controller (Microcontroller Unit), usually abbreviated as MCU English letters single-chip microcontroller also known as single-chip microcontroller, it is not the completion of a logic function of the chip, but a computer system integrated into a chip. The single chip microcomputer is composed of an arithmetic device, a controller, a memory, an input and output device, which is equivalent to a microcomputer. Compared with the computer, SCM, such as the lack of peripherals. Generally speaking: a chip is a computer. The utility model has the advantages of small size, light weight, low cost and convenient conditions for learning, application and development. At the same time, learning to use the MCU is to understand the principle and structure of the computer the best choice.

SCM is widely used in the field of industrial control. Single chip processor developed by only CPU dedicated chip. The first idea is to integrate a large number of peripherals and CPU in a single chip, so that the computer system is smaller, more easily integrated into the complex requirements of the control of the volume of equipment. In this paper, we design a set of wireless remote control switch system based on the 51 basic knowledge of MCU and the technology of Bluetooth and 2. This design describes in detail the 51 single-chip microcomputer control principle and single-chip programming technology, HC-06 Bluetooth communication technology and automation control technology. The whole system is based on STC89C52 single chip microcomputer, and the analysis of the HC-06 Bluetooth command and the control of the relay switch control instructions. Bluetooth communication unit using HC-06 Bluetooth module to complete the industrial level, the Bluetooth module is responsible for Bluetooth instruction in the whole system of receiving and transmission; automatic control appliance switch using 4 way relay switch to achieve the relay switch control is a typical type of weak current signal lighting system switch.

Keywords: MCU, Bluetooth, lighting system

摘要 (1)

Abstract (1)

1绪论 (4)

1.1 课题研究的背景 (4)

1.2 课题的研究意义 (5)

2 体统的总体设计 (6)

2.1 选择单片机 (6)

2.2 蓝牙设备 (7)

2.3 检测光照 (8)

2.4 继电器 (8)

3 硬件的设计 (9)

3.1 系统硬件概述 (9)

3.2 CPU的介绍 (9)

3.3 主接线图设计 (10)

3.4 蓝牙通信模块设计 (10)

4 软件系统设计 (11)

4.1 系统流程设计 (11)

4.2 程序仿真 (12)

4.2.1 keil简介 (12)

5 系统测试 (15)

5.1 蓝牙通信模块测试 (15)

5.2 单片机最小电路测试 (16)

总结 (16)

参考文献 (18)

致谢 (19)

1绪论

随着国民经济的快速发展和社会进步,教育在全社会愈加被关注和重视,校园规模也随着受教育者的数量增加而不断扩大,教室的数量也大幅度增加。为使师生有舒适的教学和学习的环境,无论是教室的面积、设施和照度,校方在力所能及的范围内,都付出了十分的努力。但由于学校开放型的管理模式,以及全员的节能意识的淡薄,高校的教室在白天室内照度很高的情况下,仍然普遍存在开灯作业;即使室内无人或人数很少的情况下,也是全部开启室内照明。夜间许多教室,即使仅有几个学生在教室自习,但室内照明全部开启,绝不会有师生因为只有少数人而仅开几盏灯。长明灯比比皆是,人走不熄灯的现象到处存在。这种有形和无形的浪费,给校方的水电支出带来了沉重的负担。学校的水电支出约占全校经费支出的1/4—1/5,电费支出占据较重比例。其中主要能耗浪费较大的是:教室照明和空调的使用。而教室照明的浪费源自予长明灯、白天亮灯、不合理使用照明以及旧灯管的不及时更换。单片机的出现至今已经有30多年的历史了。微型计算机的迅速发展,促进微型计算机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用,单片机(单片微型计算机)的应用已经渗透到广泛渗透到社会经济、军事、交通、通信等相关行业,而且也深入到家电、娱乐、艺术、社会文化等各个领域,并掀起了一场数字化技术革命。单片微型计算机就是将中央处理单元、存储器、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。

1.1 课题研究的背景

随着计算机网络、通信、控制等技术的发展,智能建筑的发展越来越迅猛。目前,国内大多数智能建筑存在效率低、能耗高的现象。就智能建筑的照明系统来说,许多地方的灯经常是从早到晚开着的,不管这些房间或楼道是否有人,也不管有多少人。或者,当自然光照度很好时,灯不能及时关闭;反之,当自然光照度难以满足人的需求时,又不能及时打开灯光。这种照明方式,不仅造成能源的浪费,而且不能满足人对照明的基本需求,同时也给人的视力造成了很大的影响。现代照明除了满足人的基本生活、学习要求之外,将更注重能量的节省和使

用上的便利,以及满足人类工程学的个性方面的要求。特别是近年来大厦内利用计算机工作的人员比例上升,不同视觉要求的工作的数量和复杂程度大大增加。所以要做到合理、经济、节能,首先应采用先进成熟的技术和产品,如电光源、灯具、照明控制系统。因此,适应不同个人和工作需要,结合自动调节与手动调节的智能化照明系统已经成为必不可少了。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 课题的研究意义

目前利用普通开关来控制电灯开关的方法有两种:单控开关和双联双控开关。前者只起灯的单一地点控制通断作用;后者可实现二地可控制电灯通断作用。

人们在日常生活中经常遇到以下情况,躺在床上看书或看电视时,书可以随

手放在枕头边电视可以用手中的遥控器来开关,但是灯电灯如何方便的控制呢?

现有的常见开关有如下缺点:

(一)不方便;

(二)不安全,有时为了方便开关进行私接电线这样很不安全。

(三)控制地点少,最多只能实现两地控制。

为了解决以上问题,在设计过程中想到了生活中无处不在的无线技术,如无线鼠标、无线耳机、无线路由器、无线遥控器、无线收音机等等,其实无线技术主要有调频无线技术、红外无线技术和蓝牙无线技术三种。其中蓝牙无线技术实际上是一种短距离无线通信技术。说得通俗一点,是蓝牙技术使现代一些易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线上因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等家电,组成一个巨大的无线通信网络。红外无线技术是设备或者系统通过红外辐射传递数据的一种无线技术。调频无线技术也最早使用的无线电技术。只要利用这三种技术中的一种我们就可以实现无线控制电灯开关了。

2 体统的总体设计

2.1 选择单片机

单片机为整个系统的控制核心,选择一款合适的单片机对整个系统设计的成功与否起着至关重要的作用,目前市场上单片机种类型号千差万别,从基础的8位单片机到高端的64位单片机,价格从几元到上百元不等,如此众多的单片机,如何才能选择一款适合本设计的型号呢?首先要从设计的功能上着手,由于系统功能相对较少,只是实现与GSM模块的通信以及继电器控制指令的发出,因而不需要选择引脚多的太高端的单片机;其次要考虑到设计的成本要求,目前市场上8位单片机相比16位以上单片机具有很好的价格优势,考虑到8位单片机完全能够达到设计的功能要求,因而本设计首选单片机是8位单片机;最后还需要考虑到单片机在设计过程中程序编译调试的可操作性以及实用性,鉴于以上各种原因考虑,本设计最终选择市场上较为普及的8位单片机作为系统的单片机MCS-51单片机应用最广泛的型号,现在以其为代表介绍其参数。AT89C51单片机是把那些作为控制应用所必需的基本内容都集成在一个尺寸有限的集成

电路芯片上。如果按功能划分,它由如下功能部件组成,即微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器。它们都是通过片内单一总线连接而成,其基本结构依旧是CPU加上外围芯片的传统结构模式。但对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。其内部结构主要有以下几部分:

1.微处理器该单片机中有一个8位的微处理器,与通用的微处理器基本相同,同样包括了运算器和控制器两大部分,只是增加了面向控制的处理功能,不仅可处理数据,还可以进行位变量的处理。

2.数据存储器片内为128个字节,片外最多可外扩至64k字节,用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等,所以称为数据存储器。

3.程序存储器由于受集成度限制,片内只读存储器一般容量较小,如果片内的只读存储器的容量不够,则需用扩展片外的只读存储器,片外最多可外扩至64k字节。

4.中断系统具有5个中断源,2级中断优先权。

5.定时器/计数器片内有2个16位的定时器/计数器,具有四种工作方式。

6.串行口1个全双工的串行口,具有四种工作方式。可用来进行串行通讯,扩展并行I/O口,甚至与多个单片机相连构成多机系统,从而使单片机的功能更强且应用更广。

7.4个并行8位I/O口分别为P1口、P2口、P3口、P4口特殊功能寄存器共有21个,用于对片内的个功能的部件进行管理、控制、监视。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器,是一个具有特殊功能的RAM区。

2.2 蓝牙设备

蓝牙通信模块我们采用的是移摩通讯的HC-06蓝牙模块,该蓝牙模块具有成本低、体积小、收发灵敏度高等优点。模块采用Bluetooth2.1,遵循V2.1+EDR 蓝牙规范,可以与安卓智能手机完美通信,可编程I/O口。供电电源为:+5VDC 80mA。

主要引脚如下:

(1)ATUS:蓝牙状态输出,持续高电平表示数据链路已经连通。可以接单片机的IO口来查询蓝牙的状态。这个STATUS不是必须连接的。

(2)VCC:电源接口,接5V必须连接。

(3)GND:电源负极必须连接。

(4)TXD:数据输出接口,需要连接单片机的数据输入接口,一般单片机IO的名称为RX或者RXD。

(5)RXD:数据接收接口,需要连接单片机的数据发送接口,一般单片机IO的名称为TX或者TXD。

2.3 检测光照

方案一、采用光敏二极管或三极管等光传感器件把环境亮度转换成相应的数字电平,然后直接接入单片机IO引脚。方案二、采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值(模拟值),然后通过运放后给单片机输入一个标准的数字信号。由于光敏电阻属于纯阻性器件,所以采用方案一。

2.4 继电器

(1)继电器为单刀双掷,一个公共端、一个常开端、一个常闭端。

(2)低电平吸合,高电平释放,吸合是指示灯亮,释放时指示灯灭。

(3)VCC为系统电源,JD_VCC为继电器电源。默认发5V继电器,插上跳线帽即可。

(4)接线说明:VCC:系统电源正极,GND:系统电源负极,IN1--IN2:继电器控制端口

3 硬件的设计

3.1 系统硬件概述

系统以单片微型计算机为核心外加多种接口电路组成,共有六个主要部分:C51芯片、光信号采集电路、人体信号采集电路、延时选择电路、输出控制电路、蓝牙控制模块。蓝牙模块FBT-06,两路继电器模块SRD-05VDC-SL-C,电灯杜邦线等。继电器为单刀双掷,一个公共端、一个常开端、一个常闭端,最大输出为直流30/10A、交流250/10A。电源输出是AC220V变DC5V。在使用时由于蓝牙模块出现问题,因此我们借用了实验室中的HC-06。

通过三个部分来完成这套无线控制开关。第一个是信号传输的蓝牙模块部分,第二个是进行下达指令的单片机部分、第三个是完成执行任务的继电器部分。

3.2 CPU的介绍

本系统采用了ATMEL公司MCS-51系列单片机中的AT89C51芯片,它是低压高性能CMOS 8位微处理器,带有4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,

15个I/O口线,两个16位定时/计数器,—个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口。

3.3 主接线图设计

主控制器采用AT89C51单片机作为微处理器,AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含4K bytes的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元。

3.4 蓝牙通信模块设计

目前市场上主流的蓝牙为2.0的蓝牙模块,同时市场上基于安卓系统的蓝牙手机也均采用蓝牙2.0作为蓝牙通信设备,目前只有苹果操作系统的手机和个别的高端手机上面采用蓝牙4.0的蓝牙接口,考虑到通用性和兼容性,系统采用标准的蓝牙2.0模块作为系统蓝牙的设计方案。

常用的蓝牙2.0标准的模块有HC-06和HC-06两种,下面通过对两种蓝牙模块的介绍和对比论证,选择其中一款蓝牙模块作为系统的蓝牙通信设计方案。

方案一:采用HC-06蓝牙模块,HC-06蓝牙模块是一款高性能的蓝牙主从一体串口通信模块,它可以和多种带蓝牙功能的电脑、手机、PAD等智能终端进行配对,该模块支持非常宽的波特率范围:4800-1382400,并且可兼容5V和3.3V 单片机系统,使用方便连接灵活具有较高的性价比,同时HC-06为工业级产品,性能稳定、可靠性较高。

方案二:采用HC-06蓝牙模块,HC-06蓝牙为从设备,他可以与其它2.0标准的蓝牙设备之间进行通信,但是它只能作为从设备,没法充当主设备来使用,

同时HC-06为普通消费级别的芯片,在可靠性和稳定性上比HC-06稍差一些,优点是价格相比HC-06较低,在一些低端的应用场合已经对成本控制要求较高的场合应用较为普及。

通过对上述两种方案的比较,由于系统蓝牙通信作为整个系统中至关重要的一个环节,充分考虑到稳定度的要求,系统最终采用HC-06蓝牙模块作为系统蓝牙通信设计的方案选择。

系统蓝牙通信模块子程序主要完成手机蓝牙指令的接收以及和单片机直接的数据通信等,此部分程序的完成是整个系统软件设计成功与否的关键所在。图为系统蓝牙通信子程序流程图。

4 软件系统设计

4.1 系统流程设计

软件部分的主要任务是完成对光照检测电路和对热释电传感器信号处理电路的输出信号进行处理。在光照较强时,系统继续对光照检测电路的输出状态进

行检测。光照较弱时,系统对信号处理电路的输出状态Vo进行检测。若室内有人时Vo为高电平,系统控制照明设备点亮并按设定的时间进行延时。在延时时间内再一次检测到有人时,则系统又按设定的时间进行延时;若在延时时间内检测到室内无人时,则系统控制照明设备熄灭并重新对信号处理电路的输出状态Vo进行检测.

4.2 程序仿真

4.2.1 keil简介

随着单片机开发技术的不断发展,从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发,单片机的开发软件也在不断发展,Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件,这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil。该软件是美国Keil Software公司出品的软件开发系统,其允许用户使用汇编或者C语言来开发MCS-51单片机(或与MSC-51指令兼容的其它单片机)的应用软件。功能上,Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,包括C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部份组合在一起。外观上采用全Windows界面,容易上手。性能上,即便是使用高级语言开发应用程序,其生成的目标代码效率也非常高,多数语句生成的汇编代码很紧凑。

主要模块程序

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

* 实验名

* 使用的IO : P2

* 实验效果: 将接收到发送回电脑上面。

* 注意:

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

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

uchar flag,busy;

uchar a;

uchar receiveData;

sbit Relay1=P2^0;

sbit Relay2=P2^1;

void SendString(uchar *s);

void SendData(uchar date);

void UsartConfiguration();

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

* 函数名: main

* 函数功能: 主函数

* 输入: 无

* 输出: 无

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

void main()

{

Relay1=1; //继电器1赋初值

Relay2=1; //继电器2赋初值

UsartConfiguration();

SendString("cdef"); // 发送字符串

while(1)

{

if(flag==1)

{

SendData(a);

flag=0;

switch(a)

{

case 0xcc:Relay1=1;Relay2=1;break;

case 0xdd:Relay1=0;Relay2=1;break;

case 0xee:Relay1=1;Relay2=0;break;

case 0xff:Relay1=0;Relay2=0;break;

}

}

}

}

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

* 函数名:UsartConfiguration()

* 函数功能:设置串口

* 输入: 无

* 输出: 无

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

void UsartConfiguration()

{

SCON=0X50; //设置为工作方式1

TMOD=0X20; //设置计数器工作方式2

PCON=0X80; //波特率加倍

TH1=0XF9; //计数器初始值设置,注意波特率是9600的

TL1=0XF9;

ES=1; //打开接收中断

EA=1; //打开总中断

TR1=1; //打开计数器

}

void SendString(uchar *s)

{

while(*s) //检测字符串结束标志

{

SendData(*s++); //发送当前字符

}

}

void SendData(uchar date)

{

while (busy); //等待前面的数据发送完成

busy=1;

SBUF=date; //写数据到UART数据寄存器

}

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

* 函数名:Usart()

* 函数功能: 中断函数

* 输入: 无

* 输出: 无

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

void Usart() interrupt 4

{

TH1=0XF9; //计数器初始值设置,注意波特率是9600的

TL1=0XF9;

if (RI)

{

RI = 0;//清除接收中断标志位

a=SBUF;//将接收到的数据放入到发送寄存器

flag=1;

}

if (TI)

{

TI = 0; //清除TI位

busy = 0; //清忙标志

}

}

5 系统测试

系统测试,英文是System Testing。是将已经确认的软件、计算机硬件、外设、网络等其他元素结合在一起,进行信息系统的各种组装测试和确认测试,系统测试是针对整个产品系统进行的测试,目的是验证系统是否满足了需求规格的定义,找出与需求规格不符或与之矛盾的地方,从而提出更加完善的方案。系统测试发现问题之后要经过调试找出错误原因和位置,然后进行改正。是基于系统整体需求说明书的黑盒类测试,应覆盖系统所有联合的部件。对象不仅仅包括需测试的软件,还要包含软件所依赖的硬件、外设甚至包括某些数据、某些支持软件及其接口等。由于测试模块较多这里举例蓝牙模块与单片机最小电路测试5.1 蓝牙通信模块测试

蓝牙模块电路设计焊接好后,为了保证模块能够正常使用,首先要测试一下蓝牙模块收发功能是否正常,具体测试过程如下所述。首先HC-06模块通过usb 转TTL模块连接到电脑串口,连接方式如图所示。

HC-06模块出厂设置为从模式,所以发送AT+ROLE?得到的返回值为+ROLE:0,发送AT+ROLE=1即可设置模块为主机,若返回值为OK应答则模块设置成功,注意串口调试助手要勾选发送新行,这样就能自动发送回车了。

蓝牙模块与手机蓝牙之间的设置与匹配:统HC-05蓝牙模块设置为从设备,手机蓝牙为主设备,当手机安装好蓝牙串口助手后,打开蓝牙调试助手界面,搜索蓝牙设备,然后选择键盘模式,设置键盘指令即可。

5.2 单片机最小电路测试

单片机最小系统电路设计完成后,首先要验证一下最小系统电路是否能够

工作,首先要保证晶振正常起震,检测晶振起震可以用示波器观察晶振引脚的输出波形,观察是否有震荡波形输出,如果晶振起震,最小系统基本就可以工作了,然后单片机置入相应的IO 端口控制程序,此时可以控制一个简单的L

ED灯的亮灭来验证程序是否正常运行。除此之外还有验证最小系统的复位电路是否能够起到正常复位的功能。

总结

通过这次毕业设计的制作,巩固了我在大学4年里学过的知识,尤其是单片机和C语言编程方面的知识,同时也提高了单片机编程的能力,获得了软件调试的经验,并且也了解到了其它相关领域的知识,不论是对今后的工作还是学习都有着极大的帮助。

此次设计完成的作品主要有如下功能和特点:

1、系统能够实现通过手机蓝牙完成4路家用电器开关的遥控控制;

2、系统可以通过外置显示终端实时显示4路开关的开启和关闭状态,显示终端可以方便直观的观察到控制指令的接收和解析是否正确,便于功能的调试。

3、整个系统具有功耗低、操作方便、性能稳定等诸多优点,具有良好

的应用和推广价值。同时由于时间仓促,自己经验不足,在理论方面也相应存在缺陷,在整个系统的设计过程中也存在着一些问题,现总结如下:

1、电子电路的设计中对各种影响因素的考虑不够完全,比如在对系统电源部分的处理不够完善,早期系统工作不是很稳定。

2、没有扩展更多电路,如室内环境监测功能,通讯接口电路与上位机(PC 机)进行通讯,上位机显示功能从而将大量的商品数据存于上位机,然后通过串口或并口通讯与系统相连,达到远距离监控的目的。

3、对各种实用芯片价格了解不够,在选择上有欠缺,如所选的显示终端价格较贵,从而使设计成本有所提高。

通过此次远程家电开关控制系统的设计和总结对我今后的学习和工作带来

了积极的影响。

参考文献

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致谢

“恩宜后浓,威宜先严”,首先我要感谢能在这所院校学习并遇到这些恩师。越是到临近毕业的日子,越加留恋这个朝夕相处的教学楼、排练场、食堂、教室,越加留恋身边的老师和同学们。我的导师,他就是这样一位治学严谨,教学认真,有着很高专业素养的老师。刚刚接触他的时候,就被他对学生的严格而打动着。几年的时间本以为会很漫长,可谁知在导师的带领下,这时间悄然的流逝。在老师亲切的关怀以及悉心的指导下完成了毕业论文。我的导师工作细致,严谨的治学态度和工作作风不仅让人钦佩,同时更值得我们学习。尊师重道是我国文化美德的传承,身为一名学生被老师深情的教育和感化也是一个十分享受的过程。他就是我们学习和生活中的榜样,能够成为他的学生使我感到万分荣幸。师恩难忘,将宝贵的人生经验馈赠;师情冗长,为我们指引幸福的前程;师爱无疆,震撼着心灵最柔软的地方。回首我的成长轨迹,研究生的学习生活很快就要逝去,对于终将要逝去的这段青葱岁月,要感谢它带给我的成长和磨练。在专业方面由于本人的愚钝,专业水平的增长还比较慢,但未来学习的道路还很长,我深刻的认识到,只要不曾停息我求学的脚步,我的专业水平还是会踏实前行的。,充满了诸多的回忆,想着曾经为专业付出的那些日子,觉得自己需要努力的地方还很多。在此即将毕业之际,马上要而立之年的自己能有所用武之地,学校也会越来越好,培养出更多的人才,将来的自己也能为学校的建设出上一点微薄力量。情到深处,很多东西就像指缝间的阳光,温暖、美好却永远的无法抓住。再见,希望会一直在见,我这个可爱的家。

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言: 随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感器,把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后,发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态,同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用按键来设置温度限定值,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51,此芯片功能较为强大,能够满足设计要求。通过对电路的设计,对芯片的外围扩展,来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词:温度多路温度采集驱动电路 正文: 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度,将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换,转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口,经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164,经74LS164 窜并转换后,输出到数码管的7个显示段,用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C,因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出,4个LED为状态指示,其中,LED1为输出驱动指示,LED2为温度正常指示,LED3为高于上限温度指示,LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时,有p1.0输出驱动信号,驱动外设电路工作,同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后,温度下降,当温度降到正常温度后,LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降,当温度降到下限温度值时,p1.0信号停止输出,外设电路停止工作,同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后,温度开始上升,接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序,6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 (1)主程序 主程序进行系统初始化操作,主要是进行定时/计数器的初始化。 (2)定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样,消除数码管温度显示的闪烁现象,用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到,调用温度采集机模数转换子程序ADCON,得到一个温度样本,并将其转换为数字量,传送给89C51单片机,然后在调用温度计算子程序CALCU,驱动控制子程序DRVCON,十进制转换子程序MERTRICCON,温度数码显示子程序DISP。

基于单片机的蓝牙传输

简易无线数据收发设计 赛项报告 小组成员: 指导老师: 日期:二〇一五年五月三十一日 摘要 本设计以STC89C52单片机为控制核心。经蓝牙模块实现无线连接,发送数据和接收数据,通过LCD1602显示接收的数据和编辑发送的数据,两个单片机通过内部程序实现实时接收、发送和显示,从而完成相关要求。????? 关键字:控制;无线连接;接收;发送;显示 目录 1方案设定 (4) 1-1电路设计框图 (4) 1-2功能描述 (4) 1-3使用说明 (5) 2系统硬件设计 (6) 2-1主控制模块 (6) 2-2蓝牙收发模块 (8) 2-3液晶显示模块 (9) 2-4矩阵键盘模块 (10) 3系统软件设计 (11) 3-1源程序 (11) 4系统性能分析 (16) 4-1优缺点 (16) 4-2改进方向 (16)

1方案设定 1-1电路设计框图 图 1-2 HC-05数据! 1-3使用说明 在接通电源前,先把蓝牙模块插到单片机上,紧接着启动电源。观察蓝牙模块的指示灯,等待两个单片机之间的连接匹配,待指示灯出现双闪后就匹配连接成功。接下来可根据自己想要发送数据在单片机的按键区域(0~9)按下,按下后显示屏便出现你所要发送的数据,确认无误之后就按下单片机上的发送按钮即马上发送到另一方单片机上(两个单片机可以互相发送)! 使用前:使用时: 2系统硬件设计 2-1主控制模块 图6-1 STC89C52资料: STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash 存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

单片机最小系统设计

单片机最小系统设计 时间:2011-05-01 22:47:54 来源:作者: 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: (1)具有2位LED数码管显示功能。 (2)具有八路发光二极管显示各种流水灯。 (3)可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 (4)具有复位功能。 功能分析 (1)两位LED数码管显示功能,我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能;(2)八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能; (3)各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 (4)利用单片机的第9脚可以设计成复位系统,我们采用按键复位;利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路,我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 设计框图 硬件电路设计 根据本系统的功能,和单片机的工作条件,我们设计出下面的电路图。

元件清单的确定: 数码管:共阴极2只(分立) 电解电容:10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只, 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只(方便芯取下来的,绿色的) 发光二极管(5MM红色)8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4.5V电池盒一只,导线若干。七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好,详细步骤省略。 相关程序编写 针对上面的电路原理图,设计出本单片机最小系统的详细功能:(1)、第一个发光二极管点亮,同时数码管显示“1”。 (2)、第二个发光二极管点亮,同时数码管显示“2”。 (3)、依次类推到第八个发光二极管点亮,同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果 (4)、所有的发光二极管灭了,同时数码管现实“0”。

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

基于51单片机蓝牙开关控制家电系统

单片机与嵌入式系统 基于A VR单片机的 “智能+手机蓝牙控制开关及相关电器” 专业:电子信息科学与技术 年级:2013级 姓名:王德坤 学号:2013142110

一.摘要 利用所学51单片机基础知识结合自动控制技术和蓝牙2.0通信技术设计完成一套无线遥控开关系统。整个系统以STC89C52单片机为核心,单片机实现HC-05蓝牙指令的解析与继电器开关控制指令的发出。蓝牙通信单元采用工业级的HC-05蓝牙模块来完成,蓝牙模块在整个系统中负责蓝牙指令的接收和传输;家电开关的自动控制部分采用继电器开关来实现,继电器开关是典型的弱电信号控制型开关。 二.设计原理 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所示 三.设计过程 采用直流电源同时增加LDO电源管理芯片进行系统的稳压,由于系统单片机需要 直流5V电压供电,HC-05蓝牙模块需要3.3V直流电源供电,因而系统采用单一的电源不能同时满足单片机和蓝牙模块的电压需求,系统电源管理电路需要增加5V 和3.3V的电压管理芯片,系统采用直流9V供电,5V电压输出采用LM7805稳压芯片稳压后输出给单片机及板上的5V电压系统供电,3.3V的电压采用RT9193-3.3V 稳压输出给系统的HC-05蓝牙模块供电。系统电源电路主要包括5V稳压输出电路,5V转3.3V稳压电路,电源滤波电路和电源输出指示电路。系统9V转直流5V电压部分电路如图a所示,5V转3.3V稳压电路如图b所示。

图a 图b 采用HC-05蓝牙模块,HC-05蓝牙模块是一款高性能的蓝牙主从一体串口通信模块,它可以和多种带蓝牙功能的电脑、手机、PAD等智能终端进行配对,该模块支持非常宽的波特率范围:4800-1382400,并且可兼容5V和3.3V单片机系统,使用方便连接灵活具有较高的性价比,同时HC-05为工业级产品,性能稳定、可靠性较高。 图HC-05通信模块电路图

51单片机最小系统实验报告

51单片机最小系统实验报告 1.实验目的: 1).学习、了解单片机原理,即单片机的各引脚功能、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器和通信方式等; 2).了解指令系统,各指令的功能; 3).学习电路原理设计,PC板设计以及编排; 2.方案设计: 1).最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理,运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、USB 接口设计等; 2).扩展电路的设计对于51最小系统CPU芯片等在芯片出厂时不可能让片内存储器的大小满足所有功能的要求,如果将片内存储器做太大,必然造成芯片成本的提高。所以合适的外部RAM、液晶、外部中断和串行接口电路设计等。 3.任务:51单片机最小系统的设计 1)CPU选择:STC15W4K系列 选择原因:a.宽电压(2.5V-5.5V) b. 大容量4K字节SRAM和多组并行端口 c.16/32/56/61/63.5字节多选Flash程序储存器以及普通定时、计数器T0-T4外部管脚可掉电唤醒。 d.内置高精准时钟(5-28MHz任意设置)和集成MAX810专用复位电路

e.看门狗、对外输出时钟及复位 2).系统要实现的功能: 以UPU为核心器件,并利用外存储器对最小系统电路进行扩展。在介绍CPU基本特点的基础上,通过学习指导,开展出51单片机最小系统板。系统要实现以下功能,最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理,运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、中断系统,USB 接口的设计和相对扩展等。 4.外围器件选择及说明: 1).外部RAM:IS62C256AL。ISSI的IS62C256AL是一个32Kx8位字长的低功耗CMOS静态随机存取存储器。IS62C256AL采用ISSI公司的高性能,低功耗CMOS工艺制造。 当/CE处于高电平(未选中)时,IS62C256AL进入待机模式。在此CMOS 输入标准的待机模式下,功耗低至150 μW(典型值)。 使用IS62C256AL的低触发片选引脚(/CE)和低触发输出使能引脚(/OE),可以轻松实现存储器扩展。低触发写入使能引脚(/WE)将完全控制存储器的写入和读取。 IS62C256AL在引脚上完全兼容其他32Kx8的塑料SOP或TSOP1封装的SRAM。 2).USB接口。接收、传送数据。 3).USB转串口芯片:CH340G。支持USB1.1或者USB2.0/USB3.0通信.具有仿真接口,可以升级外围串口设备,支持常用的MODE联络信号、STC全系

基于51单片机的温度控制系统的设计

基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统,在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下: ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度; ②在不超过最高温度的情况下,能够通过按键设置想要的温度并显示;设有四个按键,分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键; ③DS18B20温度采集; ④超过设置值的±5℃时发出超限报警,采用声光报警,上限报警用红灯指示,下限报警用黄灯指示,正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求,本次设计是基于单片机的课程设计,由于实现功能比较简单,我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能,因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中,可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯,报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一:使用LED数码管显示采集温度和设定温度; 方案二:使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单,使用方便,但在使用时,若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号,且显示时数码管不断闪动,使人眼容易疲劳;若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好,背光亮度可调,而且比LED 数码管显示更多字符,但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后,我选用了LCD显示屏作为温度显示器件,由于显示字符多,在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度,可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。

3.硬件设计 根据设计要求,硬件系统主要包含6个部分,即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示: 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式,如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端,其频率范围为~12MHz ,经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路,为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作,其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态,并从这个状态开始工作,以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中,有时会出现工作不正常的情况,为了从异常状态中恢复,同时也为了系统调试方便,需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式,因为本次设计要求需要有启动/复位键,因此本次设计采用按键复位,如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路

跟我学51单片机(一):单片机最小系统组成与IO输出控制

跟我学51单片机(一):单片机最小系统组成与I/O输出控制 1 单片机是一门实践性较强的技术,很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水,不知何从下手。为此,笔者结合自己使用单片机多年的经验,特意设计了单片机开发所需的Stud y-c 整机和硬件套件,并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深,循序渐进,内容力求完整、实用、趣味并存,使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED(发光二极管)为例,简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成,并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前,首先让我们思考一个问题,什么是单片机,单片机有什么用?这是一个有意思的问题,因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念,那到底什么是单片机呢?普遍来说,单片机又称单片微控制器,是在一块芯片中集成了CPU(中央处理器)、RAM (数据存储器)、ROM(程序存储器)、定时器/ 计数器和多种功能的I/O(输入/ 输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件,从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里,我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机,特别在使用C 语言编写程序的时,不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说,通过从简单的程序入手,慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后,然后我们来构建单片机的最小系统,单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分,也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等(见图1)。

基于51单片机最小系统设计

基础强化训练任务书 学生姓名:董勇涛专业班级:电子0902 指导教师:洪建勋工作单位:信息工程学院 题目:基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练,提高学生的基础理论知识、基本动手能力,提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路; (2)对所设计电路的基本原理进行分析; 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法,科学查找和利用文献资料,同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力,其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件; (2)绘制电路的原理图和PCB版图,要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范; 4、查阅至少5篇参考文献,按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书,全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机;Microsoft Office Word 软件;PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中,作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明; 学生查阅相关资料,学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日,电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日,相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告,进行答辩。 指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。

基于51单片机的蓝牙遥控小车

单片机大作业 “基于单片机的蓝牙遥控小车” : 班级:通信工程卓越2014-1 学号: 在班编号:

基于单片机的蓝牙遥控小车 目录 第一章绪论 (1) 1.1 研究背景和意义 (1) 第二章系统框架及软硬件结构设计 (2) 2.1 系统要求 (2) 2.2 系统整体算法流程 (2) 2.3 总体任务设计 (3) 2.4 整体硬件结构设计 (4) 2.5 整体软件结构设计 (4) 第三章模块的详细设计 (5) 3.1 L293D电机驱动模块 (5) 3.1.1模块介绍 (5) 3.1.2 PWM脉冲控制原理 (6) 3.1.3 脉冲控制代码 (6) 3.2 HC05蓝牙模块 (7) 3.2.1 模块简介 (7) 3.2.2 蓝牙串口程序说明 (8)

3.2.3 模块引脚说明 (8) 3.3 USB转TTL模块 (9) 第四章系统功能设计与实现 (11) 4.1 安卓手机蓝牙遥控的设计与实现 (11) 4.1.1 设计基本思路 (11) 4.1.2 遥控任务分配 (11) 4.2.3 蓝牙遥控操作流程 (12) 第五章软硬件调试 (14) 5.1 硬件调试 (14) 5.2 软件调试 (14)

第一章绪论 1.1 研究背景和意义 智能化无处不在。各种智能化设备在不同的领域中发挥着自己的特长,而在家用方面的智能有着相当重要的意义。 本次所设计的智能小车系统包含着对周围环境的检测、舵机控制以及短距离无线遥控等的功能,它需要实现微控制器、多传感器技术、蓝牙遥控、机械结构原理、数字逻辑、自动控制等各学科技术容的渗透融合。智能小车通过其上部搭载的89C52芯片作为核心控制器,通过多种传感器来获取周围环境信息并将采集到的信息输送给CPU,然后由CPU来给各个部分下达相对应的指令。智能小车不仅价格低廉,而且甚至能够担任人类难以从事的任务,它在工业、农业以及社会生产生活等许多领域都起到了重要作用。本次课题设计中所采用到的短距离无线遥控、单片机控制原理、多传感器技术、自动避障技术等等。现在在工业制造、农业生产、国家安全、军事武器,医疗保健、太空探测等许多领域都日益发挥着其作用,在军事侦察、反恐、防暴、防核化等高危任务方面、环境污染检测方面和在恶劣环境中均有着非常好的发展前景,从这些方面可知本课题研究意义非凡。

单片机最小系统(详解)设计报告

摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,以作完善。 本次课程设计包括STC89C51单片机最小系统(包括复位和时钟电路)还有蜂鸣器电路、LED电路和RS232串口电路以及用于扩展功能的四排与I/O端口相连的插孔。利用Protel电路设计软件进行原理图设计,PCB布线,借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。 关键词:最小系统,I/O端口,STC89C51, PCB

Abstract Recent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, while driving traditional control detects the rapidly growing updated. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller knowledge is not enough, should be based on the specific hardware architecture, as well as application-specific software features object combine to make perfect . The curriculum includes the SCM STC89C51 minimum system (including reset and clock circuit) and the buzzer circuit, eight digital tube display circuit, RS232 serial port circuitry, and used to extend the functionality of the four rows with the I / O ports are connected jack. Protel circuit design software for the use of schematic design, PCB layout, thereby consolidating microcontroller applications, analog circuits, digital circuits courses and learn to use engineering software Protel. Keyword:minimum system,I/O Port, STC89C51, PCB

基于stc89c51单片机温控系统设计与制作学位论文

commonly used circuit, makes the whole design is more complete, more flexible. Keywords: DS18B20; STC89C51; MCU; control; simulation

1.绪论 1.1 温度控制系统设计的背景及意义 随着社会的发展,科技的进步,以及测温仪器在各个领域的应用,智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。特别是近年来,温度控制系统已应用到人们生活的各个方面,但温度控制一直是一个未开发的领域,却又是与人们息息相关的一个实际问题。针对这种实际情况,设计一个温度控制系统,具有广泛的应用前景与实际意义。 温度是科学技术中最基本的物理量之一,物理、化学、生物等学科都离不开温度。在工业生产和实验研究中,像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内,温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。比如,发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内;许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行;炼油过程中,原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。因此,各行各业对温度控制的要求都越来越高。可见,温度的测量和控制是非常重要的。 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样,各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。 1.2 饮水机温度控制系统的目的 饮水机的温度控制系统,能有效的利用水资源和电源。过低的温度或者过高的温度都会使水资源造成浪费,在全球水资源缺乏的今日,我们更应该掌握好水温的控制。本设计为一个单片机的饮水机的温度控制系统,此系统可以实时检测饮水的水温,并且可以通过液晶管显示饮水机的温度,可以通过键盘对饮水机的水进行加热,当低于设定的温度下限时进行加热,本设计是对温度进行实时监测与控制,设计的系统主要实现了以下功能: 1.在液晶显示当前温度的大小,精度为四分之一度,并显示温度控制的上限值和下限值。 2.单位转换,把显示温度的单位从摄氏温标与华氏温标进行互换。 3.温度控制,当温度超出上限值就关闭继电器,当温度低于下限值就启动继电器。 4.温度控制的上限和下限的设置,通过矩阵键盘的输入修改上限值和下限值。 5.蜂鸣器报警,当温度超出上限值蜂鸣器进行报警。 1.3 系统总体设计思想 方案一:使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电

基于51单片机蓝牙模块传输数据毕业设计作品

基于51单片机的蓝牙模块数据传输设计(修订版) 摘要 本设计以STC89C52单片机为控制核心。经蓝牙模块实现无线连接,发送数据和接收数据,通过LCD1602显示接收的数据和编辑发送的数据,两个单片机通过内部程序实现实时接收、发送和显示,从而完成相关要求。 1方案设定 1-1电路设计框图 图4-1 注:由于STC89C52芯片串口寄存器的容量限制,每次收发只能一个字节。 1-2功能叙述 本作品通过HC-05主从机一体蓝牙模块实现与带蓝牙的设备先通过OPP蓝牙协议来实现配对连接,实现连接配对可通过电路板上的数字按键来实现输入,经

STC89C52单片机处理后通过HC-05蓝牙无线传送到另一方单片机上,通过STC89C52单片机处理后可在LCD1602液晶显示所接受到的数据! 1-3使用说明 在接通电源前,先把蓝牙模块插到单片机上,紧接着启动电源。观察蓝牙模块的指示灯,等待两个单片机之间的连接匹配,待指示灯出现双闪后就匹配连接成功。接下来可根据自己想要发送数据在单片机的按键区域(0~9)按下,按下后显示屏便出现你所要发送的数据,确认无误之后就按下单片机上的发送按钮即马上发送到另一方单片机上(两个单片机可以互相发送)!

2系统硬件设计 2-1主控制模块 图6-1

2-2蓝牙收发模块 图8-1 2-3液晶显示模块 图9-1 LCD1602资料: 1602采用标准的16脚接口,其中:

第1脚:GND为电源地 第2脚:VCC接5V电源正极 第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。 第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。 第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端,高电平(1)时读取信息,负跳 变时执行指令。 第7~14脚:D0~D7为8位双向数据端。第15~16脚:空脚或背灯电 源。 15脚背光正极。 16脚背光负极。 特性: 3.3V或5V工作电压,对比度可调内含复位电路提供各种控制命令,如:清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM 内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM特征应用微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧,常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。操作控制 注:关于E=H脉冲——开始时初始化E为0,然后置E为1。 2-4矩阵键盘模块

基于51单片机的交通灯控制系统设计

目录 一引言 (2) 二概要设计 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2总体设计框图 (2) 三硬件设计 (3) 3.1LED循环电路设计 (3) 3.1.1 89cs51单片机概述 (3) 3.1.2 LED循环说明 (5) 3.2 倒计时显示电路 (5) 3.2.1 74LS164芯片 (5) 3.2.2 共阴极数码显示管 (6) 3.2.3 倒计时电路 (6) 3.2.4 急通车电路 (7) 四软件按设计 (7) 4.1 程序流程图: (7) 4.2 LED红绿灯显示 (8) 4.3倒计时显示 (9) 4.4 急通车控制 (9) 4.5程序代码 (9) 五总结 (9) 参考文献 (9) 附录一: (9) 附录二: (10)

基于51单片机的交通灯控制系统设计 摘要:在日常生活中,交通信号灯的使用,市交通得以有效管理,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。交通灯控制系统由80C51单片机、键盘、LED 显示、交通灯延时组成。系统除具有基本交通灯功能外,还具有时间设置、LED信息显示功能,市交通实现有效控制。 关键词:交通灯,单片机,自动控制 一引言 当今,红绿灯安装在个个道口上,已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这个技术在19世纪就已经出现了。 1858年,在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红、蓝两色的机械般手势信号灯,用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年,英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的会议大厦前的广场上,安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转方式玻璃提灯组成,红色表示“停止”,绿色表示“注意”。1869年1月2日,煤气灯爆炸,是警察受伤,遂被取消! 电气启动的红绿灯出现在美国,这种红绿灯由红黄绿三色圆形的投光器组成,1914年始装于纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”,绿灯亮表示“通行”。 信号灯的出现,使得交通得以有效的管理,对于疏导交通流量、提高道路通行能力、减少交通事故有明显效果。1968年,联合国《道路交通和道路标志信号协定》对各种信号灯的含义作了规定。绿灯时通行信号灯,面对绿灯的车辆可以直行,左转弯和右转弯,除非两一种标志禁止某一种转向。左右转弯车辆必需让合法的正在路口内行驶的车辆和过人行横线的行人优先通行。红灯是禁行信号灯,面对红灯的车辆必需在交叉路口的停车线后停车。黄灯是警告信号,面对黄灯的车辆不能越过停车线,但车辆已经十分接近停车线而不能安全停车的可以进入交叉路口! 二概要设计 2.1 设计思路 利用单片机实现交通灯的控制,该任务分以下几个方面: a 实现红、绿、黄灯的循环控制。要实现此功能需要表示三种不同颜色的LED灯分别接在P1个管脚,用软件实现。 b 用数码管显示倒计时。可以利用动态显示或静态显示,串行并出或者并行并出实现。 C 实现急通车。这需要人工实现,编程时利用到中断才能带到目的,只要有按钮按下,那么四个方向全部显示红灯,禁止以诶车辆通行。当情况解除,让时间回到只能隔断处继续进行。 2.2总体设计框图 见图一:

89C51单片机最小系统设计(电子时钟,秒表,按键计数的单片机设计)

一、电子时钟、秒表和计数器的设计 1、实现的功能: 1)有key0,key1两个功能按键,复位后,数码管会默认显示时钟模式HH.MM 。 (HH表示小时,MM表示分钟), key0短按一次就进入到了秒表模式,数码管显示格式S.SS.S,(分别表示百秒,秒,毫秒) key0再短按一次就进入到了计数器模式,数码管显示格式CCCC(分别为千位百位十位个位)。 key0再短按一次,又进入到了时钟显示模式,就这样由key0控制模式的转换。 2)有RST复位键,本身电路设计有上电自动复位功能,按下RST后,电路复位。 3)有ckey0,ckey1 两个计数按键,按下ckey0,计数加一,按下ckey1,计数减一。 4) 电子时钟和秒表时间计时方法是采用89S52内部计时器0的一种工作方式(详见后面 的代码分析),通过计时器0中断来控制时间的运行。 5)计数器是采用外部中断0和外部中断1这两个外部中断实现加1和减1的操作。 (1)电子时钟模式:(以下“长按”表示按下按键的时间大于1秒,“短按”表示按下的时间小于0.7 秒)1)长按key1一次,会进入到调整分钟的模式,短按key1一次,分钟会加一。 第二次长按key1,会进入到调整小时的模式,短按key1一次,小时加一。 第三次长按key1,重新回到时钟显示模式,这时再短按key1,时间不会变化2)长按key0一次,会进入到显示秒的模式 (2)秒表模式: 1)由key0控制进入秒表模式后,短按key1一次,秒表计时开始,再短按key1一次计时结束 2)长按key1一次,秒表清零 (3)计数器模式 1)按ckey0一下,计数加一,数码管相应的显示的数值加一, 按ckey1一下,计数减一,数码管相应的显示的数值减一, 由于数码管的位数限制,最大只能显示到9999,此时按下ckey0无反应;考虑到 实际计数功能,没有设置负数,所以最小显示0000,这时按下ckey1 ,无反应。 2)长按key1一次计数器清零。 2、电路原理图

基于51单片机的蓝牙遥控小车

基于51单片机的蓝牙遥控小车

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单片机大作业 “基于单片机的蓝牙遥控小车” 姓名: 班级:通信工程卓越2014-1 学号:

在班编号:

基于单片机的蓝牙遥控小车 目录 第一章绪论1? 1.1 研究背景和意义.................................................................... 1第二章系统框架及软硬件结构设计 . (2) 2.1 系统要求2? 2.2系统整体算法流程2? 2.3 总体任务设计 (3) 2.4 整体硬件结构设计 (4) 2.5整体软件结构设计4? 第三章模块的详细设计 ........................................ 错误!未定义书签。 3.1 L293D电机驱动模块 (5) 3.1.1模块介绍?5 3.1.2 PWM脉冲控制原理?6 3.1.3 脉冲控制代码6? 3.2HC05蓝牙模块 (7) 3.2.1 模块简介?7 3.2.2蓝牙串口程序说明 (8)

3.2.3 模块引脚说明8? 3.3 USB转TTL模块9? 第四章系统功能设计与实现 (11) 4.1 安卓手机蓝牙遥控的设计与实现...................................... 11 4.1.1 设计基本思路11? 4.1.2 遥控任务分配1?1 4.2.3 蓝牙遥控操作流程 ............. 错误!未定义书签。第五章软硬件调试14? 5.1 硬件调试......................................................................... 14 5.2 软件调试?14

51单片机最小系统学习板的设计与制作

课程设计任务书 (指导教师填写) 课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级 设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作 一、课程设计的任务和目的 任务: 设计并制作51单片机最小系统电路板,包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。 要求: 1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。 2)使用插针型元件,成品PCB板面布局合理,密度适当; 3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口; 4)电路板面积适中便于携带,长度15cm,宽8.5cm。 目的: 1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺; 2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能; 3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法,锻炼动手能力,为毕业设计做准备。 二、设计内容、技术条件和要求 1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统: 可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器; 2.根据所选电路功能,画出电路框图和原理总图。 3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图,描画版图。 4.根据版图生成gerber工艺文件,进行电路板制作,包括刻板,钻孔,覆铜等。 5.撰写设计总结报告。 三、时间进度安排 本课程设计共两周时间。 第一周:功能设计与理论学习 周一上午:布置设计任务;提出课程设计的目的和要求;明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求;安排答疑、实验室开放时间。讲解印制电路板的制板流程,介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。 周一下午:讲解电路原理图与PCB版图设计方法。 周二至周五:学生查阅资料,确定设计题目;进行功能设计,在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制,导出电路总原理图及版图文件。期间安排两次答疑,指导学生设计。周五,交设计草图-原理图和版图供老师审阅。 第二周:电路板制作、撰写设计总结报告 周一至周四:分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作,成品需通过老师验收。 周五:撰写设计总结报告。 四、主要参考文献 1. 《单片机原理及应用》. 冯文旭等著. 第一版, 2008年8月. 机械工业出版社. 2. 《乐普科快速PCB制板系统操作使用流程》手册。 3. 单片机系统开发和PCB设计的相关参考教材; 指导教师签字:2018年9 月3 日

基于51单片机的多机通信系统设计

单片机多机通信系统 一、引言 随着单片机技术的不断发展,单片机的应用已经从单机向多机互联化方向发展。单片机在实时数据采集和数据处理方面,有着成本低、能满足一般要求、开发周期短等优点,其在智能家居、计算机的网络通信与数据传输、工业控制自动化等方面有着广泛的应用。 本系统是面向智能家居应用而设计的。在初期,采用红外无线通信方式,其传输距离短,适于一般家庭应用,且成本相对较低;待方案成熟、成本允许,可以改用GSM无线通信方式。 二、系统原理及方案设计 1 、系统框架介绍 本系统为基于51单片机的多机红外无线通信系统,由三个51单片机模块组成。其中一个作为主机(即上位机),负责接收来自从机1(即下位机)采集的数据信息,以及向从机2(即下位机)发送控制信息。从机1是数据采集模块,采集温度、光强等室内数据,并将其发送给主机。主机经分析处理,作出相应判断,并给从机2发送控制信息,使由从机2控制的电机作出相应反应,调节室内环境状况。 系统总体框图如下图1所示,图2为红外收发模块简图:

图1 系统总体框图 图2 红外收发模块简图 2 、多机通信原理介绍 在多机通信系统中,要保证主机与从机间可靠的通信,必须要让通信接口具有识别功能,51单片机串行口控制寄存器SCON中的控制位SM2正是为了满足这一要求而设置的。当串行口以方式2或方式3工作时,发送或接收的每一帧信息都是11位的,其中除了包含SBUF 寄存器传送的8位数据之外,还包含一个可编程的第9位数据TB8或RB8。主机可以通过对TB8赋予1或0,来区别发送的是数据帧还是地址帧。 根据串行口接收有效条件可知,若从机的SCON控制位SM2为1,

完整版单片机控制系统的设计

学号 07437230 常州大学 硬件实习报告 题目:步进电机单片机控制系统的设计 学生: 学院(系):专业班级: 指导教师: 通信(怀)081单片机原理与应用实习任务书 一、设计题目 步进电机单片机控制系统的设计 二、设计背景 步进电机是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。它可以在机械结构中把丝杆的角度变成直线位移,也可以用它带动螺旋电位

通信工程系指导教师:孙守昌1、前言 1.1课题的背景、目的和意义 1.1.1课题设计的背景:

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲:当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(及步进角)。您可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时您可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。步进电机也是工业过程控制及仪表中的主要控制元件之一。它可以在机械结构中把丝杆的角度变成直线位移,也可以用它带动螺旋电位器,调节电压和电流,从而实现对执行机构的控制。在数字控制系统中,由于它可以直接接收计算机输出的数字信号,而不需要进行D/A转换,所以使用起来十分方便。步进电机具有快速的启停能力和精度高的显著特点,在定位场合得到了广泛应用。 1.1.2 课题设计的目的: (1)了解步进电机的结构和工作原理。 (2)掌握步进电机控制系统的设计方法及其调试技术。 (3)能够使用电路仿真软件进行电路调试。步进电机驱动控制系统设计内容 1.1.3 课题设计的意义: 随着工业自动化的发展,步进电机的应用越来越广泛。步进电机是用脉冲信号进行控制,将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机,它最突出的优点是可以在宽阔的频率来实现调速,快速起停,正转反转控制及制动等,并且用其组成的开环系统既简单,廉价,又非常可行,因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装备等多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展,步进电机的需求量与日俱增,研制步进电机驱动器具有十分重要的意义。 1.1.4课题的现状与发展趋势 步进电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机,国外一般称为Stepping moter,pulse motor或Stepper servo,其应用发展已有80年的历史。正是由于步进电机具有突出的优点,所以成了机电一体化的关键产品之一,广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展。步进电机的需求量与日俱增,在各个国民经济领域都有应用。比如在数控系统中就得到了广泛应用。目前世界各国都在大力发展数控技术,我国的数控系统也取得了很大发展,我国已经能够自行研制开发适合我国数控机床发展需要的各种档次的数控系统。

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