藍(lán)牙控制風(fēng)扇.doc

藍(lán)牙控制風(fēng)扇高輝 男 1995.05 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 13級(jí) 65130422 2365723630屠志天 男 1995.03 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 13級(jí) 65130410 459359949張榮光 男 1995.03 儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 13級(jí) 65130416 2546947054作品類別：基本電子技術(shù)應(yīng)用類目 錄引言 1一、方案設(shè)計(jì) 1二、總體設(shè)計(jì) 3三、單元電路（或軟件模塊）設(shè)計(jì) 3四、單元電路測(cè)試 7五、整體測(cè)試 10六、結(jié)論 10七、附錄 10八、參考文獻(xiàn) 13引言當(dāng)今時(shí)代是一個(gè)新技術(shù)層出不窮的時(shí)代，在電子領(lǐng)域尤其是自動(dòng)化智能控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)的分立元件或數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，正以前所未見(jiàn)的速度被單片機(jī)智能控制系統(tǒng)所取代。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、成本低、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，可以說(shuō)，智能控制與自動(dòng)控制的核心就是單片機(jī)。本次設(shè)計(jì)就是用STC89C51單片機(jī)制作了一款簡(jiǎn)易的藍(lán)牙控制風(fēng)扇裝置，很多時(shí)候手動(dòng)去開(kāi)關(guān)一些家用電器很不方便，該設(shè)計(jì)的意義在于方便人們控制這些設(shè)備，通過(guò)手機(jī)就可以輕松遠(yuǎn)程遙控，非常方便。該設(shè)計(jì)主要用到了藍(lán)牙通信技術(shù)，目前該技術(shù)已經(jīng)十分成熟，幾乎每款手機(jī)都配有藍(lán)牙功能，藍(lán)牙耳機(jī)等產(chǎn)品也已經(jīng)出現(xiàn)，通過(guò)藍(lán)牙控制家用電器的研究也正在火熱的進(jìn)行中，具有良好的應(yīng)用前景。一、方案設(shè)計(jì)1、方案選擇基于MAX系列的EPM570T100C5芯片，利用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，該方案的優(yōu)勢(shì)是我們?cè)谌ツ甑男W(xué)期實(shí)習(xí)時(shí)學(xué)習(xí)過(guò)這種芯片的使用，比較熟悉，但是這種芯片并不常見(jiàn)，而且VHDL語(yǔ)言不如C語(yǔ)言靈活。硬件流程圖如下：風(fēng)扇繼電器芯片藍(lán)牙模塊手機(jī)直接將藍(lán)牙模塊的輸出端口TXD接在繼電器上，這種接發(fā)雖然十分方便，也免去了編程的麻煩，但是這種控制會(huì)不穩(wěn)定，而且無(wú)法實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，局限性很大。硬件流程圖如下：風(fēng)扇手機(jī)繼電器藍(lán)牙模塊基于STC89C51單片機(jī)，通過(guò)C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)。51單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，內(nèi)部資源豐富，可以實(shí)現(xiàn)大多數(shù)控制功能。硬件流程圖如下：風(fēng)扇繼電器單片機(jī)藍(lán)牙模塊手機(jī)軟件流程圖如下：P2.0口狀態(tài)取反等待中斷開(kāi)始2、 方案確定 題目要求通過(guò)藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)控制，只需要控制風(fēng)扇開(kāi)關(guān)即可，就目前的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來(lái)看，單片機(jī)比較實(shí)用。因?yàn)槟壳皢纹瑱C(jī)應(yīng)用比較廣泛，使用簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，C語(yǔ)言編程邏輯性強(qiáng)，并且我們正在學(xué)習(xí)嵌入式又有比較好的C語(yǔ)言基礎(chǔ)，所以采用此方案。除此之外，單片機(jī)編程方便，程序易于修改，利于實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，可以用來(lái)控制更加復(fù)雜的設(shè)備，這是其它方法不具有的優(yōu)勢(shì)。3、 理論分析與方案論證 該方案主要通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，具體工作過(guò)程為：手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)給藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊將接收到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到數(shù)據(jù)后觸發(fā)中斷，單片機(jī)將P2.0口狀態(tài)取反，電磁繼電器打開(kāi)（關(guān)閉），風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)（停止）。藍(lán)牙模塊負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，單片機(jī)負(fù)責(zé)控制繼電器，繼電器負(fù)責(zé)控制風(fēng)扇開(kāi)關(guān)。二、總體設(shè)計(jì)本裝置采用STC89C51單片機(jī)，分成單片機(jī)控制模塊、藍(lán)牙控制模塊、電磁繼電器控制模塊、風(fēng)扇模塊等部分。（1） 單片機(jī)控制模塊，基于單片機(jī)的芯片及其他電子元器件與控制外部電路的集成板組合在一起的控制器。應(yīng)用C語(yǔ)言來(lái)編寫控制動(dòng)作流程以達(dá)到控制風(fēng)扇的最終目的。（2） 藍(lán)牙控制模塊，通過(guò)藍(lán)牙模塊HC-06，實(shí)現(xiàn)接收手機(jī)的數(shù)據(jù)并發(fā)送給單片機(jī)。（3） 電磁繼電器控制模塊，經(jīng)過(guò)一個(gè)三極管電路與單片機(jī)相連，受單片機(jī)P2.0管腳控制，低電平繼電器閉合，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。（4） 風(fēng)扇模塊，5V風(fēng)扇通過(guò)一個(gè)USB接口連接到電路上，通過(guò)控制USB口的通電情況來(lái)控制風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)。3、 單元電路（或軟件模塊）設(shè)計(jì)1、單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊主要就是單片機(jī)最小系統(tǒng)，除此之外還使用了P3.0(RXD),P3.1(TXD),P2.0(普通I/O)。本設(shè)計(jì)采用STC89C51單片機(jī)，單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)集成度高。單片機(jī)包括CPU、4KB容量的ROM（8031 無(wú)）、128 B容量的RAM、 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、4個(gè)8位并行口、全雙工串口行口。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，實(shí)現(xiàn)模塊化; 單片機(jī)可靠性高，可工作到106 107小時(shí)無(wú)故障; 處理功能強(qiáng)，速度快。STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快812倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好，抗干擾強(qiáng)。 通常單片機(jī)有最小系統(tǒng)，也就是單片機(jī)可工作的最小配置，包括復(fù)位端和時(shí)鐘端（如圖3所示）本次設(shè)計(jì)就是基于這個(gè)最小系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。如圖1: 圖 1 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖2、 藍(lán)牙控制模塊藍(lán)牙模塊（BlueTooth Module）又叫藍(lán)牙內(nèi)嵌模塊、藍(lán)牙模組，一般意義上的藍(lán)牙模塊主要面向產(chǎn)品需要增加藍(lán)牙無(wú)線傳輸功能的用戶，用戶不需要了解詳細(xì)的藍(lán)牙技術(shù)，進(jìn)行藍(lán)牙軟、硬件開(kāi)發(fā)，只需提出自身產(chǎn)品要求的電路接口、數(shù)據(jù)格式、通訊對(duì)象即可，這樣可以節(jié)省用戶的技術(shù)投入成本，縮短其產(chǎn)品上市時(shí)間。HC-06可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的的串口通信，通過(guò)AT指令還可以設(shè)置名字，波特率等信息。本設(shè)計(jì)只用到了四個(gè)端口，包括兩個(gè)電源端（VCC,GND）,及兩個(gè)輸入輸出端（RXD,TXD）。如圖2: 圖 2 藍(lán)牙模塊3、 電磁繼電器控制模塊繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計(jì)采用5V繼電器，型號(hào)為TIANBO生產(chǎn)的HJR-3FF-S-Z，驅(qū)動(dòng)5V風(fēng)扇，具體使用時(shí)需要接一個(gè)三極管，型號(hào)為8050。三極管的基極接單片機(jī)的P2.0口作為控制端，除此之位還需要接一個(gè)保護(hù)二極管，型號(hào)為1N4001。如圖3: 圖 3 繼電器模塊電路圖4、 風(fēng)扇模塊風(fēng)扇使用的是市場(chǎng)上賣的普通5V風(fēng)扇，采用USB口供電，我們?cè)陔娐钒迳虾附恿艘粋€(gè)USB母口用于給風(fēng)扇供電，通過(guò)繼電器控制此口，進(jìn)而控制風(fēng)扇，使用十分方便。4、 單元電路測(cè)試所用儀器: 萬(wàn)用表 UT33系列1、單片機(jī)模塊在焊接晶振電路時(shí)由于我的疏忽導(dǎo)致兩個(gè)電容之間忘記接地了，所以第一次測(cè)試時(shí)什么現(xiàn)象都沒(méi)有，由于是第一次焊單片機(jī)電路，以為是一些別的東西沒(méi)有考慮到，一開(kāi)始一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)原因，后來(lái)看電路圖無(wú)意之間發(fā)現(xiàn)是我的電路圖畫錯(cuò)了，改正之后測(cè)試成功。另一個(gè)錯(cuò)誤是隊(duì)友把單片機(jī)的RXD端接藍(lán)牙模塊的RXD端，單片機(jī)的TXD端接藍(lán)牙模塊的TXD端，不過(guò)好在測(cè)試之前就發(fā)現(xiàn)了并改正過(guò)來(lái)了。2、 藍(lán)牙控制模塊首先測(cè)試藍(lán)牙模塊能否正常使用，將藍(lán)牙模塊接上電源，藍(lán)牙模塊指示燈閃爍，通過(guò)手機(jī)上的藍(lán)牙串口軟件搜索到藍(lán)牙，名字是HC06，連接成功連接上指示燈不再閃爍，保持常亮狀態(tài)，測(cè)試成功。之后是測(cè)試數(shù)據(jù)收發(fā)，藍(lán)牙模塊默認(rèn)的波特率是9600，單片機(jī)使用的晶振是12MHz，計(jì)算時(shí)采用11.0592MHz。串行口工作方式選擇方式1，即10位異步收發(fā)。定時(shí)器選擇T1,工作方式選擇方式2，即8位自動(dòng)重裝計(jì)數(shù)初值計(jì)數(shù)器。計(jì)算出的TH1 = 0xFD，TL1 = 0xFD，程序設(shè)計(jì)的是將收到的數(shù)據(jù)再發(fā)送回手機(jī)，以便對(duì)比數(shù)據(jù)是否出錯(cuò)，但是發(fā)現(xiàn)最后發(fā)現(xiàn)總是單片機(jī)將收到的數(shù)據(jù)加0x80再送回手機(jī)，比如發(fā)送0x01,送回0x81,如果發(fā)送0x91,送回的數(shù)據(jù)不變，實(shí)際上是將數(shù)據(jù)最高為置1。后來(lái)就將TH1和TL1改為0xFC，結(jié)果是總是將發(fā)送的數(shù)據(jù)最高為置0，不過(guò)由于本設(shè)計(jì)只需要控制開(kāi)和關(guān)，因此只需將程序設(shè)計(jì)成只要收到數(shù)據(jù)就將P2.0口取反就可以了，而無(wú)需考慮接收到的數(shù)據(jù)是多少。另一個(gè)問(wèn)題是手機(jī)在連接藍(lán)牙模塊時(shí)有時(shí)會(huì)連接不上，有時(shí)得連好幾次才能連接上，不知道是藍(lán)牙模塊的問(wèn)題還是手機(jī)的問(wèn)題。3、 電磁繼電器控制模塊在此模塊遇到的問(wèn)題比較多，首先就是繼電器的接法，由于之前根本沒(méi)有學(xué)過(guò)，所以只能上網(wǎng)查，第一次買的是6腳繼電器，我在網(wǎng)上找了好幾天也沒(méi)看明白到底該怎么接，網(wǎng)上說(shuō)的都比較籠統(tǒng)，后來(lái)我又買了個(gè)5腳的，這回算是勉強(qiáng)找到接法了，但是后來(lái)又看到網(wǎng)上說(shuō)繼電器是感性器件，單片機(jī)的管腳不能直接接在繼電器上，需要連接一個(gè)三極管電路，由于之前一點(diǎn)都不懂，我也不知道應(yīng)不應(yīng)該，就照著上面說(shuō)的做了，最后確實(shí)好用。另一個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)上寫的是需要在P2.0端口和三極管的基極接一個(gè)1K的電阻，但是實(shí)際電路焊好后發(fā)現(xiàn)有這個(gè)電阻的話P2.0端口無(wú)法控制繼電器，而把它去掉之后就可以控制了。最后一個(gè)問(wèn)題，我們當(dāng)時(shí)將電路和風(fēng)扇公用一個(gè)5V電源，當(dāng)不接風(fēng)扇時(shí)發(fā)現(xiàn)可以控制繼電器開(kāi)合，但是當(dāng)接上風(fēng)扇后就控制不了風(fēng)扇了，估計(jì)是風(fēng)扇功率太大，于是我將兩部分該為分別用兩個(gè)5V電源供電，最后成功控制。4、 風(fēng)扇模塊開(kāi)始我們想選擇那種電子市場(chǎng)賣的那種普通的黑色小風(fēng)扇，但是后來(lái)發(fā)現(xiàn)控制商店賣的那種風(fēng)扇更實(shí)用一些，而且那種風(fēng)扇采用USB接口供電，連接到電路時(shí)更方便。這一部分除了在上一部分提到的問(wèn)題就沒(méi)再遇到過(guò)其它問(wèn)題了。5、其它部分其它遇到的問(wèn)題主要就是各種元件的接法，包括USB接口，圓孔電源插頭和自鎖開(kāi)關(guān)，這些元件的接法都是在網(wǎng)上現(xiàn)找的。當(dāng)時(shí)在連自鎖開(kāi)關(guān)時(shí)想當(dāng)然以為左面三個(gè)連在一起，右面三個(gè)連在一起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不好使，后來(lái)上網(wǎng)一查才發(fā)現(xiàn)原來(lái)接法很復(fù)雜，經(jīng)過(guò)一番波折之后才終于把它接好。5、 整體測(cè)試將各模塊連接完成后進(jìn)行整體測(cè)試：接通電源后，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，藍(lán)牙模塊指示燈閃爍，手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙串口app搜索并連接到藍(lán)牙模塊上，此時(shí)藍(lán)牙模塊指示燈處于常亮狀態(tài)，通過(guò)app向藍(lán)牙模塊發(fā)送任意數(shù)據(jù)，藍(lán)牙模塊接收到數(shù)據(jù)并傳送給單片機(jī)，單片機(jī)將P2.0口狀態(tài)取反，繼電器閉合，USB口上電，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，再次發(fā)送任意數(shù)據(jù)，經(jīng)歷相同過(guò)程，繼電器斷開(kāi)，USB口斷電，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)測(cè)試，當(dāng)手機(jī)按鍵按下時(shí)，風(fēng)扇立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，幾乎無(wú)延遲，控制距離可以達(dá)到至少3米以上，完美實(shí)現(xiàn)了手機(jī)控制風(fēng)扇的功能。6、 結(jié)論經(jīng)測(cè)試，該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇的無(wú)線控制，基本達(dá)到預(yù)期目的。不過(guò)仍有不足，第一：?jiǎn)纹瑱C(jī)和風(fēng)扇采用單獨(dú)兩個(gè)電源供電，不是很方便，將來(lái)可以考慮將兩個(gè)電源合二為一。第二：手機(jī)與藍(lán)牙模塊連接，有時(shí)候會(huì)連接失敗，得試好幾次才能成功，不知道是手機(jī)的問(wèn)題還是藍(lán)牙模塊的問(wèn)題，將來(lái)可以考慮使用更好一點(diǎn)的藍(lán)牙模塊?？梢愿倪M(jìn)的地方是受控設(shè)備，本設(shè)計(jì)只需控制風(fēng)扇一開(kāi)一關(guān)兩個(gè)狀態(tài)，將來(lái)可以考慮通過(guò)藍(lán)牙控制燈光的亮暗，或者控制小車等。七、附錄：1、單片機(jī)程序：#include#define uchar unsigned char;#define uint unsigned int;sbit power=P20;uchar uart_data;void main(void)TMOD = 0X20; /選擇定時(shí)器T1，工作方式2TH1 = 0xFD;TL1 = 0xFD;TR1 = 1; /開(kāi)定時(shí)器T1ES = 1;EA = 1;SCON = 0X50; /選擇串行口工作方式1power = 1; /P2.0口初始化為1，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)while(1);void serial_IT(void) interrupt 4if(RI=1) /只要是接收中斷，就把P2.0口取反RI=0;uart_data = SBUF;SBUF = uart_data;power=power;elseTI=0;2、主要元器件與調(diào)試儀器：數(shù)字萬(wàn)用表、單片機(jī)STC89C51、單片機(jī)座DIP40、12M晶振、30pF瓷片電容、10F電解電容、10K電阻、二極管、三極管、自鎖開(kāi)關(guān)、5V繼電器、USB接口、5V變壓器、圓口電源插座