基于手機(jī)藍(lán)牙的彩燈控制電路設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于手機(jī)藍(lán)牙的彩燈控制電路設(shè)計(jì) 學(xué)院名稱： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 12電子1 學(xué) 號： 姓 名： 丁啟佳 指導(dǎo)教師姓名： 高倩 指導(dǎo)教師職稱： 講師 二一六 年 六 月專心-專注-專業(yè)基于手機(jī)藍(lán)牙的彩燈控制電路設(shè)計(jì)摘 要：本文提出了一種基于手機(jī)藍(lán)牙的彩燈控制電路的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制器，利用手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙串口通信，通過一個(gè)hc-06藍(lán)牙芯片控制單片機(jī),實(shí)現(xiàn)想要的燈光色彩。單片機(jī)可以控制三個(gè)led燈的亮滅，并通過三原色led燈之間的不同組合形成不同的色彩，同時(shí)用一個(gè)燈罩將其效果顯示出來。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)具有

2、操作容易，運(yùn)行穩(wěn)定，電路簡單，可靠性高，使用方便等特點(diǎn)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；led燈；藍(lán)牙模塊；串口通信 Design of Lights Control Circuit Based on Mobile Phone BluetoothAbstract：This paper presents an light control based on the mobile phone bluetooth system . The system uses a SCM as a controller and uses mobile phone software bluetooth seria

3、l port communication to control light colors. Through a hc - 06 bluetooth chip microcontroller control, so that the single-chip microcomputer control three bright led lights . And through the three primary colors leds between different combinations to form different colour, at the same time color wi

4、ll be shown through the chimney. The experimental results show that the system is easy,stable,simple and reliable. The system has a certain practical value.Key words: Single Chip Microcomputer; Led Light; Bluetooth Module; Serial Port Communication目錄4.5 指標(biāo)測試及結(jié)果 .16 結(jié)論.18 參考文獻(xiàn).19 致謝.21 前言隨著時(shí)代的發(fā)展，電子產(chǎn)品

5、逐漸走進(jìn)大家的生活。也正因?yàn)槿绱耍娮蛹夹g(shù)迅速發(fā)展起來。隨著二十世紀(jì)的到來，以其廣泛的應(yīng)用和大量的普及，已經(jīng)是如今近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是走向科技化的一個(gè)重要的標(biāo)志 1?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)掌握了大量的電子技術(shù)方面的知識，而且電子技術(shù)還在不斷地發(fā)展著。這些知識是人們長期勞動(dòng)的結(jié)晶。隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多的新技術(shù)，藍(lán)牙正是其中之一。藍(lán)牙因?yàn)槠涑杀镜土涂梢远叹嚯x無線通信的特性，已經(jīng)被廣泛使用。隨著藍(lán)牙技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，藍(lán)牙也必將給人們的生活帶來更為廣泛和深入的影響2。單片機(jī)是一種集成電路芯片，它是由輸入、控制器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和輸出這五個(gè)部分組成的。它片內(nèi)存儲(chǔ)器容量比較小，

6、但可靠性很高，易于開發(fā)。采用單片機(jī)可以完成很多功能，現(xiàn)在很多電子產(chǎn)品都要用到單片機(jī)。單片機(jī)和我們并不遙遠(yuǎn)，融入了我們生活中的各個(gè)領(lǐng)域，它的普及顛覆了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。 在人們生活水平提高的同時(shí)，人們對彩燈的要求也變得更加多樣化，但市場上的led彩燈的功能相對單一，只能閃爍固定的顏色。但其實(shí)只要運(yùn)用三基色原理，我們便可以得到7種可控制的燈光3。本次設(shè)計(jì)，我將結(jié)合藍(lán)牙，并利用價(jià)格低廉的單片機(jī)控制基色led燈，從而實(shí)現(xiàn)豐富的顏色變化4。本論文分成四個(gè)章節(jié)來具體介紹整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和過程。第1章 進(jìn)行了系統(tǒng)的概述、課題分析以及模塊方案的論證。第2章 介紹了系統(tǒng)整體硬件的設(shè)計(jì)，包括了電源模塊、藍(lán)牙模

7、塊、彩燈模塊的設(shè)計(jì)。第3章 介紹了系統(tǒng)整體軟件的設(shè)計(jì)，包括了設(shè)計(jì)的流程圖和程序的設(shè)計(jì)，程序的設(shè)計(jì)包括了主程序的設(shè)計(jì)和子程序的設(shè)計(jì)。介紹了軟硬件調(diào)試和最后的運(yùn)行結(jié)果。 第一章 課題分析與方案論證1.1 課題任務(wù)分析本次課題任務(wù)需要達(dá)到兩個(gè)條件：1. 通過手機(jī)屏上設(shè)置的按鍵可實(shí)現(xiàn)燈泡顏色的變換。2. 燈泡變換的顏色有7種。根據(jù)三基色原理，以紅、綠、藍(lán)三種基本顏色組成一種可變的單元，將紅綠藍(lán)3種基色led燈泡放到玻璃罩內(nèi)，三種基色光經(jīng)混合后，便可對外呈現(xiàn)七種顏色5。用單片機(jī)接收手機(jī)藍(lán)牙發(fā)送的信號，則可以控制彩燈顏色的變換。 1.2 方案的選擇要達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中總體和各模塊的功能，可以用多種方案達(dá)成。我

8、們可以選擇相對而言更加簡單、方便的設(shè)計(jì)方案。1.2.1 led燈控制方案對比在大學(xué)所學(xué)的內(nèi)容中，我們可用作控制led燈的方案有以下幾種分別是拷貝型遙控器控制，普通遙控器控制和手機(jī)藍(lán)牙無線技術(shù)控制。相比較而下，普通遙控器控制只能單一的控制一個(gè)led燈。而如果需要控制更多的led燈，則相應(yīng)需要更多的遙控器6。這樣極為不方便，不僅攜帶如此多的遙控器十分不方便，也容易搞混淆。而拷貝型遙控器，是一款學(xué)習(xí)型遙控器，它具有學(xué)習(xí)功能，所以可以與學(xué)習(xí)型控制器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對碼，從而直接使用，不需要編碼。較普通遙控器而言，確實(shí)方便了不少。但是，我最后還是選擇了用手機(jī)藍(lán)牙無線技術(shù)來控制彩燈。一者是因?yàn)槲乙郧白鲞^藍(lán)牙方面的

9、設(shè)計(jì)，二者也是因?yàn)槭謾C(jī)已經(jīng)成為我們生活中的一部分，藍(lán)牙控制確實(shí)較為方便。1.2.2 信號交換技術(shù)方案對比手機(jī)wifi比手機(jī)藍(lán)牙的傳送距離遠(yuǎn)，相對穩(wěn)定，運(yùn)用范圍也更加廣泛。但是因?yàn)閣ifi無法在下載時(shí)進(jìn)行其他操作。并且，wifi有著一定的局限性，而藍(lán)牙卻可以在任何地點(diǎn)進(jìn)行信號的交換和傳輸。現(xiàn)在，通過藍(lán)牙技術(shù)，已經(jīng)可以控制小車、家電等常用品。所以，我們選擇手機(jī)藍(lán)牙進(jìn)行信號交換。1.2.3 控制器方案對比對于控制器的選擇，本設(shè)計(jì)可以采用單片機(jī)和FPGA。相對而言，F(xiàn)PGA運(yùn)行速度更快，管腳多，方便實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)。并且，其內(nèi)部程序并行運(yùn)行，可以處理更加復(fù)雜的功能。再加上FPGA有大量軟核，二次開發(fā)顯得

10、更加方便。單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA也基本能夠全部實(shí)現(xiàn)。所以說，F(xiàn)PGA具有更加廣闊的前景。但是，F(xiàn)PGA價(jià)格較為昂貴。相比較之下，單片機(jī)技術(shù)因?yàn)槠洳僮黛`活、利用廣泛等方面的優(yōu)點(diǎn)，再加上相對廉價(jià)的價(jià)格，成為了本設(shè)計(jì)選擇的目標(biāo)。1.2.4 藍(lán)牙選擇方案對比雖然hc-05是主從機(jī)一體，既能接收信息，也能發(fā)送信息。但我只需要單片機(jī)能接收信息即可，所以選用了從機(jī)模塊hc-06。1.2.5 電源模塊選擇方案對比當(dāng)我們使用的電器功率很小時(shí)用蓄電池或干電池會(huì)比較方便，但當(dāng)功率較大時(shí)使用穩(wěn)壓電源就顯得比較經(jīng)濟(jì)，再加上蓄電池和干電池電壓會(huì)隨著時(shí)間產(chǎn)生一定的變化，反之穩(wěn)壓電源的電壓一直很穩(wěn)定。綜上所述，我選擇+

11、5v直流電源。第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1 總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2-1 硬件電路框圖通過研究分析，手機(jī)藍(lán)牙和單片機(jī)是通過藍(lán)牙模塊上的芯片來進(jìn)行信息傳輸?shù)?。所以在電源電路下，藍(lán)牙模塊給信號單片機(jī)，從而使彩燈電路運(yùn)行，達(dá)到想要的效果。整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)大致可以分為四個(gè)模塊，分別是：電源電路、藍(lán)牙模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)（晶振電路和復(fù)位電路）、彩燈電路。電源電路負(fù)責(zé)為單片機(jī)、復(fù)位電路、藍(lán)牙模塊和彩燈電路供電，從而使單片機(jī)、彩燈電路、藍(lán)牙模塊正常運(yùn)行，綠色指示燈也因此點(diǎn)亮，表示當(dāng)前供電正常。整個(gè)系統(tǒng)的智能控制部分是單片機(jī)最小系統(tǒng)，它也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。2.2 各模塊設(shè)計(jì)2.2.1

12、單片機(jī)單片機(jī)主要完成彩燈色彩變換控制。芯片引腳如圖2-2所示。圖2-2 AT89C51單片機(jī)AT89C51也就是我們通常所說的單片機(jī)，它是一種帶4K字節(jié)閃爍并且可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。單片機(jī)可擦除只讀存儲(chǔ)器反復(fù)擦除的次數(shù)可以高達(dá)100次。作為存儲(chǔ)器，它擁有高密度和非易失的特點(diǎn)，也能兼容工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳。AT89C51被稱為是一種高效的微控制器，因?yàn)樵趩蝹€(gè)芯片中，它可以將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器進(jìn)行組合?？偟膩碚f，單片機(jī)因?yàn)槠潇`活性高和價(jià)格低廉的特點(diǎn)被很多嵌入式控制系統(tǒng)所采用。P0口：P0口是一個(gè)8位漏級開路雙向I/O口，每只引腳可

13、接收輸出8個(gè)TTL邏輯電平。對P0口的管腳第一次寫“1”時(shí)，則引腳作為高阻抗輸入。當(dāng)P0訪問外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它也可以作為數(shù)據(jù)/地址的低八位復(fù)用。當(dāng)FIASH進(jìn)行編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，在FIASH校驗(yàn)時(shí)，P0口輸出原碼，這時(shí)的P0口外部則必須被拉高7。 P1口：P1口是一個(gè)由內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口輸出的緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL邏輯電平。P1口管腳寫入“1“后，端口被內(nèi)部上拉電阻拉高，此時(shí)可作為輸入口，P1口被外部下拉成低電平，由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。當(dāng)FLASH進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口均作為低八位地址接收8。 P2口：P2口作為一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8

14、位雙向I/O口，P2口輸出緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL邏輯電平，當(dāng)對P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，此時(shí)可作為輸入口。并且作為輸入時(shí)，P2口被外部拉低的引腳，由于內(nèi)部電阻的原因，將會(huì)輸出電流。當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器或者16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用P2口進(jìn)行存取時(shí)，P2端口輸出地址的高八位9。當(dāng)給出地址“1”時(shí)，由于內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)進(jìn)行讀寫時(shí)，如果是對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，則P2口輸出的內(nèi)容是特殊功能寄存器上的。當(dāng)FLASH編進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，P3輸出緩沖器可接收輸出4個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)P3口寫入“

15、1”時(shí)，引腳被內(nèi)部上拉為高電平，此時(shí)可作為輸入使用。并且其作為輸入使用時(shí)，由于各引腳外部下拉為低電平，P3口將會(huì)輸出電流。2.2.2 時(shí)鐘電路晶振電路的功能是給單片機(jī)提供時(shí)鐘信號。時(shí)鐘電路如圖2-3所示。圖2-3 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路一般是由晶體振蕩器、電容和晶振控制芯片組成。想要設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，我們必須先了解at89c51單片機(jī)上所用的時(shí)鐘管腳：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）。XTAL1為芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端，而XTAL2則為芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。作為獨(dú)立輸入和輸出的反相放大器，XTAL1和XTAL2能配置為可以使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，也可以讓外部時(shí)鐘直接驅(qū)動(dòng)器件。在XTAL1、

16、XTAL2的引腳上讓一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容作為定時(shí)元件外接，這樣內(nèi)部振蕩器便可以產(chǎn)生自激振蕩。一般的晶振都是在1.212MHz之間選擇的，有的甚至可以達(dá)到24MHz或者更高，但是功耗也會(huì)隨著頻率的增大而增高。在本實(shí)驗(yàn)的晶振選擇中，我將選取11.0592M的石英晶振作為器材10。通常情況下，會(huì)有兩個(gè)電容和晶振并聯(lián)，兩個(gè)電容的大小起到的作用微乎其微，只是可以微調(diào)頻率。如果采用石英晶振，電容一般在20pF40pF之間，在本實(shí)驗(yàn)中，我們選取了22pF作為套件。而如果采用陶瓷諧振器件，電容則要稍微增大一些，范圍在3050pF之間，通常情況下選取33pF的陶瓷電容作為套件11。2.2.3 復(fù)位電路復(fù)位電路

17、的作用：讓單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器在單片機(jī)出現(xiàn)程序死機(jī)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)清零，同時(shí)防止cpu進(jìn)行錯(cuò)誤的指令和操作，也有提高電磁兼容性能的能力12。如圖2-4所示。圖2-4 復(fù)位電路復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一部分，無論何種單片機(jī)，總要涉及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。一個(gè)好的復(fù)位電路是電路穩(wěn)定的保障。在單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)“死機(jī)”和“程序走飛”的情況時(shí)，復(fù)位電路可以把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。在MCS-5l 系列單片機(jī)中，復(fù)位引腳RST為第9管腳。如果該引腳上的高電平出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)，單片機(jī)就將執(zhí)行復(fù)位操作。而如果RST一直保持為高電平時(shí)，單片機(jī)就將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)13。復(fù)位操作從形式上基本上分為兩種，分別是上電自動(dòng)復(fù)位

18、和開關(guān)復(fù)位。在上電的那一瞬間，因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰⒉荒芡蛔?，所以此時(shí)電容的負(fù)極和引腳RST相連，電壓也全部都加在了電阻上，這時(shí)的RESET的輸入為高，芯片將被復(fù)位。之后電源給電容充電，會(huì)使電阻上的電壓慢慢減小，直至約等于0，芯片也將重新正常工作。復(fù)位按鍵是并聯(lián)在電容兩端的開關(guān)鍵，上電復(fù)位是在復(fù)位按鍵沒有被按下的時(shí)候電路自己實(shí)現(xiàn)的，而在芯片正常工作時(shí)，我們可以通過按下該鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平，從而達(dá)到手動(dòng)復(fù)位的效果。從理論上來說，只要引腳RST上保持的高電平達(dá)10ms以上，單片機(jī)就可以進(jìn)行有效的復(fù)位，所以人用手指按下復(fù)位按鍵時(shí)，足以達(dá)到該要求。為使單片機(jī)的復(fù)位電路可以正常運(yùn)行，我在電路中選擇了1

19、0u的電解電容和10k歐的電阻。2.2.4 藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)對單片機(jī)的控制，本設(shè)計(jì)是通過藍(lán)牙轉(zhuǎn)串口模塊，實(shí)現(xiàn)兩者的無線通訊功能，所以本質(zhì)上使用的是單片機(jī)串口通信。藍(lán)牙模塊如圖2-5所示。將+5v電源轉(zhuǎn)換為+3.3v對藍(lán)牙芯片供電，引腳及功能見表2-1所示。管腳號管腳名稱I/O功能1VCC-電源2GND-地3TXDO發(fā)送數(shù)據(jù)4RXDI接收數(shù)據(jù)表2-2 藍(lán)牙模塊引腳功能表圖2-5 藍(lán)牙模塊1. 藍(lán)牙模塊HC-06相關(guān)介紹 HC-06 采用的是CSR主流藍(lán)牙芯片，并以藍(lán)牙V2.0協(xié)議為標(biāo)準(zhǔn)。它的核心串口模塊正常工作時(shí)，電壓為3.3V。如果帶底板的話，范圍可以在3.1-6.5V之間。

20、核心模塊尺寸的長寬高分別為28mm 、15 mm、2.35mm。底板大小一般為27mm*47mm。用戶可設(shè)置的波特率為1200，2400，4800，9600, 19200，38400，57600，14。在配對中時(shí)，其工作電流為50mA；在配對完畢且進(jìn)行通信后，工作電流轉(zhuǎn)化為28mA。藍(lán)牙模塊并無休眠電流，現(xiàn)在已經(jīng)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域。例如GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、機(jī)器操控和文件傳輸?shù)?。在生活中，它不僅可以運(yùn)用于手機(jī)或筆記本電腦，在耳機(jī)、遙控方面也有很大的發(fā)展空間。HC-06的出廠默認(rèn)參數(shù)為：從機(jī)，波特率：9600，N，8，1。它的配對密碼為：123415。 2. AT的命令集 如果我們想要測試其通訊效果，可

21、以發(fā)送命令：AT，返回：OK則表示正常。 如果我們想要改藍(lán)牙串口通訊波特率，則可以發(fā)送：AT+BAUD1，將會(huì)返回：OK1200。同理，若發(fā)送：AT+BAUD2，則返回：OK2400。發(fā)送的數(shù)字每提升1，則相對波特率也提高一個(gè)檔次。具體如下：1對應(yīng)1200，2對應(yīng)2400， 3對應(yīng)4800，4對應(yīng)9600 ，5對應(yīng)19200，6對應(yīng)38400，7對應(yīng)57600，8對應(yīng)，9對應(yīng)，A對應(yīng)，B對應(yīng)，C對應(yīng)。不過一般情況下，最好不要讓波特率超過，否則系統(tǒng)將會(huì)因?yàn)樾盘柕母蓴_而變得極不穩(wěn)定。并且當(dāng)波特率的設(shè)置大于時(shí)，電腦是無法識別和使用的，只有用編程高于的單片機(jī)才可以使用此波特率，同時(shí)也可以發(fā)送新的AT命

22、令來設(shè)置較低的波特率。波特率可以掉電保存，也就是說這次用AT命令設(shè)定完波特率后，下次上電可以直接使用，沒有必要再重新設(shè)定。 如果我們想要修改藍(lán)牙的名稱，則應(yīng)該發(fā)送：AT+NAMEname，并返回：OKname。參數(shù)name也就是我們想要設(shè)置的新名稱，今后藍(lán)牙的這個(gè)名稱也將被搜索到。不過修改的名稱不宜太長，應(yīng)該限制在20個(gè)字符內(nèi)。譬如，當(dāng)我們發(fā)送發(fā)送AT+NAMEfriend并返回OKname時(shí)，藍(lán)牙的名稱將會(huì)被改為friend，掉電會(huì)保存參數(shù)，故這次修改會(huì)被記住，以后搜素到的都是改過后的名字。 如果我們想要修改藍(lán)牙的配對密碼 ，需要發(fā)送：AT+PINxxxx，并返回：OKsetpin。參數(shù)xx

23、xx也就是所要設(shè)置的新的配對密碼，它只能為4個(gè)字節(jié)，此命令既可用于從機(jī)，也可用于主機(jī)。在手機(jī)或其他適配器彈出輸入配對密碼的要求窗口時(shí)，我們輸入此參數(shù)便可以和從機(jī)進(jìn)行配對。相反，在主藍(lán)牙模塊去連數(shù)碼相機(jī)時(shí)，因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)是從機(jī)，我們必須找到相機(jī)的配對密碼，再將其在主藍(lán)牙模塊中設(shè)入。這樣的話，主藍(lán)牙模塊和相機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)連接。譬如，當(dāng)發(fā)送AT+PIN2016，并返回OKsetpin時(shí)，藍(lán)牙的配對密碼將會(huì)被改為2016。當(dāng)我們沒有修改時(shí)，此模塊在出廠時(shí)的默認(rèn)配對密碼為1234。同樣因?yàn)榈綦姳４?，參?shù)只需要修改一次即可16。2.2.5 彩燈電路Led燈泡發(fā)光恒定，所以若想要達(dá)到色彩變換的效果，可以利用單片

24、機(jī)控制三原色led燈的亮滅組合出不同顏色的燈光。如圖2-6所示。三基色LED也稱全彩，內(nèi)部是由綠三種的LED組成的，本次使用共陽三基基色LED。首先，要想讓燈泡達(dá)到7種顏色，本系統(tǒng)采用的是三基色原理。也就是說用三基色組成一個(gè)可變的單元，最后從磨砂燈泡中呈現(xiàn)出混合后的色彩。所以燈泡下面的led燈分別為紅、綠、藍(lán)三種色彩。這三個(gè)獨(dú)立發(fā)光的led燈按照色度三角的特性進(jìn)行不同的組合，也可以使彩燈出現(xiàn)不同的色彩。下面是三基色原理混合色彩的基本原理：紅色+藍(lán)色=紫色，紅色+綠色=黃色，藍(lán)色+綠色=青色，紅色+綠色+藍(lán)色=白色。通過三基色原理可以得知：若紅色led燈和藍(lán)色led燈同時(shí)點(diǎn)亮且亮度相同，綠色le

25、d燈熄滅時(shí)，彩燈將會(huì)呈現(xiàn)紫色光；若紅色led燈和綠色led燈同時(shí)點(diǎn)亮且亮度相同，藍(lán)色led燈熄滅時(shí)，彩燈將會(huì)呈現(xiàn)黃色光；若藍(lán)色led燈和綠色led燈同時(shí)點(diǎn)亮且亮度相同，紅色led燈熄滅時(shí)，彩燈將會(huì)呈現(xiàn)青色光；若紅色led燈、綠色led燈和藍(lán)色led燈同時(shí)點(diǎn)亮且亮度相同時(shí)，彩燈將會(huì)呈現(xiàn)白色光。圖2-6 彩燈電路如圖2-6所示，選取100歐的電阻保護(hù)電路，并且選擇了三極管8550用作放大電流，這樣才能使得燈光更加亮。8550三極管是一種常用的普通三極管。它屬于PNP型硅三極管，具有低電壓，大電流，小信號等特點(diǎn)。第三章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)在所學(xué)知識中，這段軟件程序我們既可以用匯編程序編寫，也可以用C語

26、言程序編寫。兩相比較之下，最終決定由C語言來完成本次設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)我將選用的單片機(jī)為AT89C51單片機(jī)，這樣用C語言便可以輕松完成編程，同時(shí)將用到編譯軟件Keil C51。Keil C51是一款C語言軟件的開發(fā)系統(tǒng)，選擇它來進(jìn)行編寫的原因是它可以兼容51系列單片機(jī)。至于為什么選用Keil C51,而不是其它可以兼容51單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)，那是因?yàn)樗幸韵聝纱髢?yōu)點(diǎn)。首先，Keil C51生成目標(biāo)代碼的效率很高，大多數(shù)的語句所生成的匯編代碼也很緊湊，并且也很容易理解。這樣的話，在開發(fā)大型軟件時(shí)，作為高級語言，優(yōu)勢更為明顯。再者，和匯編不同的是，C語言相對而言簡單易學(xué)，無論是在功能結(jié)構(gòu)行上，還是

27、在可讀性、可維護(hù)性上面，C語言均強(qiáng)于匯編。下面我將簡要介紹Keil C編譯環(huán)境的特點(diǎn)。首先，Keil C51軟件能夠提供的庫函數(shù)十分豐富并且擁有的集成開發(fā)調(diào)試工具功能十分強(qiáng)大，可以在全Windows界面工作。其次，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率相當(dāng)高，大多數(shù)語句所生成的匯編代碼相當(dāng)緊湊，這樣方便理解理解。只要輸入一段簡單的程序，并觀察其匯編代碼，便很容易觀察到這一方面，正如上文所說，開發(fā)大型軟件時(shí)，這個(gè)優(yōu)勢更加明顯。Keil C51是需要先進(jìn)行注冊后才能使用的，不然的話，如果輸入過大的程序，編譯時(shí)會(huì)被告知“地址使用錯(cuò)誤”，這種情況并不少見。也有的時(shí)候，明明每個(gè)程序運(yùn)行都沒有顯示錯(cuò)誤，但在整

28、合之后卻顯示“地址沖突”。在通過詢問其他同學(xué)之后，我才找了問題的所在。并且，在順利注冊完成后，以上問題便再也沒有出現(xiàn)過。3.1 主程序的設(shè)計(jì)在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在單片機(jī)AT89C51的控制下，使主程序存儲(chǔ)并分析從藍(lán)牙模塊輸入而來的信息，從而控制三個(gè)led燈的亮滅，使彩燈實(shí)現(xiàn)紅、藍(lán)、綠、紫、青、黃、白七種色彩的轉(zhuǎn)換。要想達(dá)到這一系列過程，首先要將單片機(jī)初始化，不僅要將單片機(jī)各個(gè)端口的方向確定，初始化各個(gè)變量，還要校準(zhǔn)單片機(jī)的振蕩頻率17。單片機(jī)的定時(shí)對應(yīng)藍(lán)牙模塊串口的讀數(shù)據(jù)，當(dāng)串口的數(shù)據(jù)讀出時(shí)，我們便需要分析讀出的數(shù)據(jù)，設(shè)定讀出的數(shù)據(jù)為b、c、d、e、f、g、h則分別對應(yīng)彩燈的藍(lán)色、綠色、青色、紅

29、色、紫色、黃色、白色七種顏色。主流程如圖3-1所示。圖3-1 主程序流程圖 3.2 藍(lán)牙軟件設(shè)置既為了方便起見，又因?yàn)樽约簩?shí)力有限，我從網(wǎng)上下載了藍(lán)牙串口通信助手，來幫助自己實(shí)現(xiàn)部分功能。既然直接下載了軟件，那么我將直接進(jìn)行藍(lán)牙軟件設(shè)置的介紹。第一次連接時(shí)搜索的時(shí)間會(huì)較長，密碼為初始密碼，即：“1234”。一旦配對連接成功過一次，將會(huì)永久記憶住這個(gè)地址，以后只要打開這款軟件，彈出這個(gè)窗口，便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行搜索配對并且連接好18。下一步會(huì)有三個(gè)選擇，分別是實(shí)時(shí)模式、鍵盤模式、命令行模式。因?yàn)槲覀冃枰貌煌陌存I分別對每一個(gè)燈的色彩進(jìn)行設(shè)置，所以選擇鍵盤模式。從菜單選項(xiàng)中設(shè)置鍵盤，因?yàn)樵谲浖衅叻N色彩

30、燈輸出分別為b,c,d,e,f,g,h可以將它們和七種色彩一一對應(yīng)。以后只要連接成功，便可以直接進(jìn)行色彩的控制。3.3 串口初始化程序串口初始化對工作方式和定時(shí)器的設(shè)定并不難，在單片機(jī)相關(guān)的書中都可以找到。而波特率的計(jì)算，也是同樣重要。串行接口的工作狀態(tài)為模式一，并且將定時(shí)器T1工作在模式二，同時(shí)作為波特率發(fā)生器。波特率計(jì)算由式3-1可見：(2SMOD)/32*fosc/12*28-(TH1)=9600(bit/s) （3-1）設(shè)SMOD=0，則TH1=256-11.0592/(32*12*9600)=256-3=253=0FDH。第四章 系統(tǒng)整體調(diào)試4.1 調(diào)試方案在畫出原理圖，買完元器件并

31、將實(shí)物做出來后，電路板的調(diào)試也尤為重要，因?yàn)檫@不僅事關(guān)整個(gè)電路是否成功，也可以真正檢測出該系統(tǒng)電路的功能。在本系統(tǒng)中，調(diào)試主要分為三大部分，分別為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試以及系統(tǒng)整體調(diào)試。真正的調(diào)試應(yīng)該貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)，制作硬件電路的同時(shí)，每一個(gè)小部分完畢后都應(yīng)該加以調(diào)試。否則積累的問題越來越多，最后檢查時(shí)會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，也會(huì)大大地增加了難度。所以在每一個(gè)硬件小電路或模塊完成后，我們都應(yīng)該加以調(diào)試和檢查。而在軟件編程中，同樣是先將每一個(gè)小單元的功能調(diào)試完畢，再在整個(gè)電路中加以完整的系統(tǒng)調(diào)試，仿照硬件部分即可。最后我們將進(jìn)行最后的系統(tǒng)調(diào)試，這是最重要也是最后一步，說不定便會(huì)出現(xiàn)一些新的問題。4.2 硬件

32、電路調(diào)試在所有硬件焊接完成之后，應(yīng)該先不忙著上電，第一步是用萬用表對每一個(gè)獨(dú)立元件進(jìn)行仔細(xì)檢查，將虛焊、短路、斷路等問題排除掉后再上電并對電路的功能進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試過程具體如下所述。4.2.1 獨(dú)立元件的檢測每一個(gè)電子電路在組裝好后，都不應(yīng)該急于通電調(diào)試，而應(yīng)該先通過檢查并確認(rèn)接線并沒有失誤的地方。正確的檢查方法是按照電路圖，逐一對整個(gè)電路進(jìn)行檢查，例如：可以觀察電阻上的色環(huán)來確認(rèn)電阻的阻值，檢查三極管、電解電容等是否接反，檢查焊點(diǎn)是否穩(wěn)固，有無虛焊，最后用萬用表判斷是否有短路和斷路的問題。 給七彩燈系統(tǒng)上電后，首先觀察電源指示燈亮不亮。如果不亮，而且每個(gè)引腳都已經(jīng)焊好的話，那問題只可能出在兩個(gè)

33、方面：一是通過單片機(jī)等芯片的電壓不符合要求，二是用發(fā)光二極管構(gòu)成的指示燈出現(xiàn)損壞。4.2.2 最小系統(tǒng)的調(diào)試單片機(jī)AT89C51最小系統(tǒng)是最常用的系統(tǒng)，它的檢測通常分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試兩大部分。第一步要確認(rèn)的是能否接收到電源電壓，復(fù)位引腳RST的電平必須與復(fù)位電平相反，并確認(rèn)外部晶振是否正常。首先進(jìn)行硬件調(diào)試,可以用萬用表對單片機(jī)的工作電壓和各個(gè)管腳的電壓進(jìn)行測量，當(dāng)確認(rèn)所有工作電壓全都正常后在進(jìn)行下一步。之后，我們需要將程序燒入每個(gè)I/O口中，并對其輸出進(jìn)行測試，通過輸出電壓和程序值的對比判斷是否正確。比如，先編寫一個(gè)程序使所有端口全都輸出低電平，再編寫一個(gè)程序使所有端口全輸出高電平，若兩

34、次全部正確，則說明單片機(jī)最小系統(tǒng)工作正常。4.2.3 電源電路的調(diào)試在我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電路中，電源電路需要給單片機(jī)和藍(lán)牙模塊提供電壓，單片機(jī)的工作電壓約為5V，而藍(lán)牙模塊需要3.3 V穩(wěn)壓，所以需要加以測量。而且要注意的是，必須在檢查完電路，確定沒有接反接錯(cuò)的元器件和線路時(shí)，再給電源通電，否則容易出現(xiàn)電容爆炸等危險(xiǎn)情況。4.2.4 彩燈電路的調(diào)試在這一部分中，我們不僅要檢查電阻、電源和地是否正確，線路是否正常，還要尤其注意三極管的極性，因?yàn)楹苋菀捉臃?。三極管除了可以用電壓表測出其極性外，還可以觀察得出。首先，將三級管的平面朝向自己，從左到右的三個(gè)腳分別為ebc。4.3 軟件調(diào)試軟件的調(diào)試分為兩

35、種，一是看其程序本身語法有沒有問題，二是看將程序燒入電路板上之后能不能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在Keil C軟件上寫好程序后，編譯后便能檢查在語法方面是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。在錯(cuò)誤的背后會(huì)提示錯(cuò)誤的類型和位置，對程序進(jìn)行相應(yīng)的修改，知道編譯成功才可以。為了能達(dá)到想要的效果，我們將會(huì)反復(fù)的對一個(gè)程序進(jìn)行調(diào)試。為了方便，不過多地去拆卸單片機(jī)，我們可以直接在電路板上做一個(gè)下載口，這樣直接在電路板上進(jìn)行調(diào)試將會(huì)方便很多，并且可以在調(diào)試的同時(shí)修改程序。只有確認(rèn)語法調(diào)試完全正確后，才能添加更多的功能。在編寫程序之前，一定要認(rèn)真分析電路，全面地考慮連接方式和需要實(shí)現(xiàn)的功能，然后畫出畫出系統(tǒng)主程序和各部分的流程圖，從而根據(jù)流程

36、圖完成對整個(gè)程序的編寫。根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的不同，每一個(gè)模塊的軟件應(yīng)該逐一進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)所有模塊的程序都確認(rèn)沒有問題后，在進(jìn)行總的調(diào)試，看是否能達(dá)到預(yù)期的效果。4.4 系統(tǒng)的整體調(diào)試基于藍(lán)牙控制的七彩燈硬件模塊和軟件模塊全部調(diào)試調(diào)試完成后，下面就可以對系統(tǒng)的整體進(jìn)行調(diào)試。首要部分依然是檢查整個(gè)電路的連接是否正常，將整個(gè)電路通過USB連接到電腦上之后。指示燈點(diǎn)亮，表示整個(gè)電路運(yùn)行正常。將手機(jī)上下載的安卓藍(lán)牙串口助手打開，搜索到藍(lán)牙芯片后，再進(jìn)行配對。通過藍(lán)牙助手的編輯設(shè)置8個(gè)按鈕，分別對應(yīng)復(fù)位和七種顏色的燈光。逐一按下，觀察是否能亮出相應(yīng)色色彩，并嘗試復(fù)位能功能。如果全部都能實(shí)現(xiàn)，那么調(diào)試完成。4.5指

37、標(biāo)測試及結(jié)果 通過手機(jī)屏上設(shè)置的按鍵可實(shí)現(xiàn)燈泡顏色的變換,燈泡變換的顏色有7種,如圖4-1所示： 白光 黃光 青光 綠光 紫光 紅光 藍(lán)光 圖4-1 彩燈示意圖結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我做的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于手機(jī)藍(lán)牙的彩燈控制電路，從方案選擇到系統(tǒng)調(diào)試之間我遇到了很多問題，也收集了不少資料，大體步驟如下：1.查看有關(guān)單片機(jī)和藍(lán)牙方面的資料，并在網(wǎng)上找一些與藍(lán)牙和彩燈方面的論文報(bào)告以作參考。2畫出完整的系統(tǒng)框圖，并在電源模塊、藍(lán)牙模塊、晶振電路、復(fù)位電路、彩燈控制電路上擬定了一些方案，最后在比較之下做出了選擇。3.利用proteus畫出了電路原理圖。4.設(shè)計(jì)相關(guān)軟件程序，來實(shí)現(xiàn)用手機(jī)通過藍(lán)牙控制七彩燈

38、亮出自己想要的色彩。5.對軟硬件進(jìn)行了完整的調(diào)試，找到錯(cuò)誤并解決。6完成了相應(yīng)的要求，能在手機(jī)上通過藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)七彩燈的七種色彩變換。本次選用了51單片機(jī)AT89C51編程來控制3個(gè)led燈亮滅。整個(gè)電路相對而言較為簡單，焊接難度并不大，元器件也較少，調(diào)試查錯(cuò)的時(shí)候也很方便，主要的問題有以下幾個(gè)：1.有些藍(lán)牙軟件并不能實(shí)現(xiàn)對七彩燈的按鍵控制，我下了好幾款軟件，其中我最后使用的這款藍(lán)牙串口通信助手是最為簡單方便的。2藍(lán)牙波特率一開始并不懂，后來查閱資料才了解了相關(guān)的算法和用處。3.本來在怎么找到一個(gè)適合的燈罩來綜合三種色光也出現(xiàn)了一些問題，后來直接買了一個(gè)三色led燈解決了，它直接有配套的燈罩?？偟?/p>

39、來說，我在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前做了充分的準(zhǔn)備工作，所以整個(gè)過程中沒有遇到太難的問題。即便后來過程中碰到了一些問題，在查詢相關(guān)資料和老師同學(xué)的幫助下，也順利解決了。最后我調(diào)試完成，已經(jīng)達(dá)到了基本的要求。參考文獻(xiàn)1 王冬菊. EDA技術(shù)在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用J.電子世界，2014，（19）：181.2 李學(xué)軍. 如何用MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展串口進(jìn)行通訊J. 寧夏機(jī) 械,2003,(2):17-19. 3尹慶國,胡芳,王秀蘭. 智能手機(jī)藍(lán)牙抄表設(shè)計(jì)方案J. 電子測試,2015,（9）:140-141，118.4許文譽(yù),王恒. 基于藍(lán)牙與激光控制的單片機(jī)電子琴J. 信息與電腦(理論版),2015,（23）

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43、很多有用的東西。在此，必須要感謝我的指導(dǎo)老師高倩老師。在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，高老師便建議我們選擇與藍(lán)牙有關(guān)的設(shè)計(jì)，以方便自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。也正因?yàn)槿绱?，在真正做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，我的壓力減少了很多。不僅如此，高老師還給我們提供了很多選題，并詳細(xì)介紹了這些選題的大致方案和做法要求。在我們確定選題后，她更是給我們找了很多參考文獻(xiàn)，并且經(jīng)常和我們見面，詢問我們的進(jìn)度并解決我們在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，高老師還給我們找到了以前的同學(xué)做過的類似設(shè)計(jì)，給我們參考。在買元器件方面，高老師也給出了自己的建議，并囑咐我們記得開發(fā)票。在最后寫論文時(shí)，高老師對此十分負(fù)責(zé)，認(rèn)真指導(dǎo)，給我們詳細(xì)地講解了畢業(yè)論文

44、的要求和寫法。正是高倩老師的指導(dǎo)，才讓我們在茫然無知中找到了方向，高倩老師對我們高度的專注和對工作高度的負(fù)責(zé)是我們以后學(xué)習(xí)的榜樣。這是我在大學(xué)做的最后一個(gè)設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多知識，也是我對大學(xué)所學(xué)的一個(gè)總結(jié)。不僅對我的動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力有了很大的提升，也鍛煉了自己，讓自己在面對困難時(shí)不在手足無措。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅是對我們所學(xué)知識的一個(gè)匯總，同時(shí)也是考驗(yàn)我們學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力的一個(gè)平臺(tái)；讓我們能學(xué)到更多的相關(guān)知識，更重要的是學(xué)到了面對困難的不放棄、不氣餒的態(tài)度，不驕不躁的辦事風(fēng)格，奮發(fā)向上的精神，這些在我今后的生活和學(xué)習(xí)中都是一筆寶貴的財(cái)富。 最后，我要感謝所有在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)給我提供過幫助

45、的所有人。既有幫我過我的老師和同學(xué)，也有我所能查找到的所有資料的作者們。附錄一:電路原理圖 附錄二:元器件清單CommentDesignatorQuantity10UF電容C1122P電容C2, C32220uF電容C4, C52104P電容C9, C102藍(lán)牙模塊P11三基色LED燈P21PNP8550三極管Q1, Q2, Q33100電阻R4, R5, R6, R7, R8, R9610K電阻R121按鍵SW1, SW2, SW333.3V穩(wěn)壓U11單片機(jī)U2111.0592M晶振Y11附錄三:實(shí)物圖 附錄四:軟件程序部分#include <reg51.h>#include<string.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P10;sbit key2=P11;/led端口定義/ sbit led1=P20;/sbit led2=P21;/sbit led3=P22;/uchar