基于51单片机的蓝牙智能家居设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析...........................................................................................................1

2设计方案遴选...........................................................................................................1

2.1单片机的选择................................................................................................1

2.2通讯方式的选择............................................................................................2

2.3蓝牙型号的选择............................................................................................2

2.4系统框图设计................................................................................................3

3产品硬件设计...........................................................................................................3

3.1STC89C52RC单片机核心电路设计.............................................................3

3.2蓝牙模块电路设计........................................................................................4

3.3继电器电路....................................................................................................5

4产品软件设计...........................................................................................................6

4.1主程序流程图................................................................................................6

4.2下位机及上位机程序设计............................................................................7

4.3产品程序清单................................................................................................8

5产品使用说明...........................................................................................................9

5.1产品装配图....................................................................................................9

5.2产品调试........................................................................................................9

5.3产品使用说明..............................................................................................10

6产品设计技术标准.................................................................................................10

7参考资料..................................................................................................................11

附录.............................................................................................................................12

附录1元器件清单...........................................................................................12

附录2电路原理图...........................................................................................13

附录3PCB设计图............................................................................................14

附录4产品实物图...........................................................................................15

附录5主程序代码...........................................................................................16

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基于51单片机的蓝牙智能家居设计与制作

1产品功能分析

随着智能手机的广泛应用，手机不单单是打电话和发短信，人们的日常生

活也离不开手机，现在无线通信技术得到大力的发展，同时无线技术在生活中

的应用烨十分普遍，比较熟知的有无线蓝牙耳机、无线鼠标、无线键盘等等，

这些通信技术大多都是利用蓝牙通讯，蓝牙通信有着其他通信方式没有的优

点，性能更加稳定，无论处在什么环境下，只需要设备供电即可实现数据的发

送和接受，不需要依靠网络，也不需受障碍物的影响，日常生活中的各种家电

和消费电子产品大多利用的都是蓝牙通信。智能家居，本产品就是通过单片机

最小系统和蓝牙模块相结合来实现安卓手机蓝牙控制短距离的家居开关，使人

们在玩手机的时间只要打开相关软件就可以控制家居的状态。

2设计方案遴选

基于蓝牙控制家居设计开题后，搭建产品整体框架，在进行硬件电路搭建

前必须得选择好合适的产品的零部件，以发挥器件的基本功能。

2.1单片机的选择

方案一：使用51系列单片，51单片是应用最广泛的8位单片机，不但能

对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，

还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。同时在片内

RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，使用极为灵活，给使用者

提供了极大地便利，51单片机I/O口编程较为灵活，既能做推挽输出，也能做

下拉输入，其外设资源也比较丰富，不仅仅具备SPI接口，同时还具备PWM

和外部中断口，十分方便的和外围模块进行通讯。51单片机虽然经典但是缺点

还是很明显的，虽然I/O脚使用简单，但高电平时无输出能力，运行速度过

慢，特别是双数据指针。

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方案二：使用STM32系列单片机，STM32系列单片机是一款性价比超高

的系列单片机，其特点主要表现在内核、存储器、时钟复位和电源管理等，但

其成本偏高，目录结构不支持多级，界面不现代化，使用起来较为复杂，对一

个学生来讲不实用。

综上所述，我选择了51系列单片机，STM相对于51成本大，而且51单

片机适用于我们当前所学的知识，操作起来也更加简单，因此选择51系列单

片机。

2.2通讯方式的选择

方案一：使用蓝牙通讯方式，蓝牙是低功率，便于电池供电设备工作，而

且便宜，可以降低产品的成本；同时支持文本、图片、音视频的传输，传输速

率快；但是它传输距离有限，穿透性能差，不同设备间协议不兼容。

方案二：使用wifi通讯方式，WiFi具有灵动性和移动性，无线局域网在无

线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。故障定位容易，无线网络

很容易定位故障，只需要更换故障设备即可恢复网络连接。但其无线信道的传

输速率低，只适合个人终端和小规模网络应用。

综上所述，我选择方案一蓝牙通讯方式，wifi模块相较于蓝牙模块更加复

杂和价格昂贵，而蓝牙应用广价格亲民，因此选择使用蓝牙模块。

2.3蓝牙型号的选择

方案一：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，它可以跟多种带蓝牙功能的电脑，手机等智能终端进行配

对，该模块支持非常广的波特率范围，并且可以兼容5v和3.3v的单片机系

统。

方案二：采用HC-06蓝牙模块，HC-06蓝牙为从设备，它不可以当做主设

备来使用，在可靠性和稳定性相对于HC-05蓝牙模块较差一点，但是价格比较

低。

综上所述，我选择方案一，因为它相较于方案二中的HC-06蓝牙模块，使

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用更加方便，连接也更加灵活，具有较高的性价比，因此选择使用HC-05蓝牙

模块。

2.4系统框图设计

产品系统框图设计如下：

智能手机

STC89C5

继电器

2单片机

蓝牙模块

图2.1系统框图

3产品硬件设计

核心由STC89C52RC单片机组成，以及实现产品功能相关的蓝牙模块，继

电器，以及电源组成。

3.1STC89C52RC单片机核心电路设计

本次设计采用的是STC89C52RC单片机作为本次蓝牙控制家居的核心处理

器，主要作用是和蓝牙通信模块进行通信。单片机实物图如下图所示：

STC89C52RC单片机是STC公司生产的一种低功耗、高速、且抗干扰的单

片机，是电子工程师常用器件。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了

制造成本，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，采用高密度非易失存储器制造

技术制造，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易，为很多嵌入式

控制系统提供了一种灵活高且价廉的方案。

STC89C52RC具有以下几个特点：

STC89C52RC与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；

片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；

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全静态工作，工作范围：0Hz~24MHz；

三级程序存储器加密：

128x8位内部RAM；

一个全双工的异步串行口；

三个16位定时器（T0,T1,T2）；

宽电压，不怕电源抖动；

多个中断源的中断结构，具有两个中断优先级。

STC89C52RC单片机原理图如下图所示：

图3.1单片机原理图

3.2蓝牙模块电路设计

蓝牙模块是此次设计必不可少的控制组成部分，蓝牙模块(HC-05）的目

的，是针对如何在两个不同设备（通信的两端）上的应用之间保证一条完整的

通信路径，并在它们之间保持一通信段。蓝牙模块(HC-05）是主从一体化的蓝

牙串口模块，主从可指令切换。其基本参数如下：

1）采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准

2）模块供电电压：3.3V~3.6V

3）默认参数：波特率9600、配对码1234、工作模式从机

4）核心模块尺寸大小为：27mmx13mmx2mm

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5）工作电流：不大于50MA（以实测为准）

6）通讯距离：空旷条件下10M，正常使用环境8M左右

7）存储温度：-40至+85度，工作温度：-25至+75度

蓝牙透传模块只有4个AT指令，方便用户管理，分别是测试通讯，改名

称，改波特率，改配对密码，AT指令必须从TXD,RXD信号脚设置，不能通

过蓝牙信道设置。发送AT指令的设备可以是各种类型的MCU（比如51，

avr，pic，msp430，arm等），也可以是电脑通过串口（PC串口接MAX232以

后或者USB转串口）发送。蓝牙串口模块下图所示。

图3.2蓝牙模块实物图

图3.3蓝牙接口电路图

3.3继电器电路

要实现对开关的控制，需要选择继电器配合单片机以及红外遥控实现遥控

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开关的功能，本设计选用的是5V额定电压的电磁继电器。

图3.4继电器原理图

4产品软件设计

4.1主程序流程图

主程序主要完成系统的初始化，各种情况的判断等，主程序的流程图如下

图所示：

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图4.1主程序流程图

4.2下位机及上位机程序设计

对计算机程序的编写完毕之后，就需要通过对所编写的程序进行测试和编

译，如果不能编译成功，那么就需要进行修改，当通过编译之后，就可以使用

蓝牙将单片机设备和上位机联通，实现远程传输的效果。

程序编译图如下：

图4.2下位机程序编译成功图

上位机传输如下：

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图4.3上位机（APP）传输图

4.3产品程序清单

图4.4产品程序清单图

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5产品使用说明

5.1产品装配图

继电器模块

STC89C52RC芯

npn三极管

LED灯

电阻

蓝牙模块

DC插座

图5.1产品装配图

5.2产品调试

当把整块板子做好以后，要检查所有的元器件都焊接在板子上，确保没有

虚焊。

使用万能表进行测试，查看各焊点连接状况是否合格，再检查各电源线与

地线是否有短路的现象。

对产品进行上电检查。

将编写的程序烧录到单片机中。

程序烧录成功如下图：

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图5.2程序烧录图

5.3产品使用说明

1、实物充电宝上电或是电脑的USB端口上电后开启设备；

2、打开智能手机的蓝牙设置，搜索指定的蓝牙模块1201，蓝牙配对密码

1234进行连接；

3、打开手机APP连接指定的蓝牙模块，最后在发送区里面发送数字即

可。

6产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范。

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7．参考资料

[1]代新鹏.智能型住宅安防报警系统的研究[J].电子制作,2005(3):1-3.

[2]刘修文.实用电子电路设计制作300例[M].北京:机械工业出版社,2005.

[3]陈立周.单片机原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2008

[4]薛均义,张彦斌.MCS-51系列单片微型计算机及其应用[M].西安:西安交通大学出

版社,2005.

[5]徐爱钧,彭秀华.单片机高级语言C51应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学

出版社,2006.

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附录

附录1元器件清单

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附录2电路原理图

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附录3PCB设计图

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附录4产品实物图

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附录5主程序代码

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

uchartime,flag,Speed;

ucharfpwm;

uchargetdate;

uinttemp;

sbitrelay1=P2^0;

sbitrelay2=P2^1;

sbitrelay3=P1^3;

sbitLED1=P2^2;

sbitLED2=P2^3;

sbitLED3=P1^0;

voidUsartConfiguration();

voidDelay_1ms(uinti);

voiddelayxms(uintz);

voidMotor_add();

voidtimer0_init();

voidDelayUs2x(unsignedchart)

{

while(--t);

}

voidDelayMs(unsignedchart)

{

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while(t--)

{

DelayUs2x(245);

DelayUs2x(245);

}

}

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

*****

*函数名:UsartConfiguration()

*函数功能:设置串口

*输入:无

*输出:无

**************************************************************************

*****/

voidUsartConfiguration()

{

SCON=0X50;//设置为工作方式1,8位数据，可变波特率

TMOD=0X20;//设置计数器工作方式2

PCON=0X00;//波特率不加倍

TH1=0XFd;//计数器初始值设置，9600@11.0592MHz

TL1=0XFd;

TR1=1;//打开计数器

ES=1;//开串口中断

EA=1;//开总中断

}

voidR_S_Byte(ucharR_Byte)

{

SBUF=R_Byte;//存储数据

while(TI==0);//查询法，发送完数据

TI=0;//软件清零

}

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

*名称:Com_Int()

*功能:串口中断子函数

*输入:无*输出:无

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

voidCom_Int(void)interrupt4

{

ucharreceive_data;

EA=0;

if(RI==1)//当硬件接收到一个数据时，RI会置位

{

RI=0;

receive_data=SBUF;//接收到的数据

R_S_Byte(SBUF);

if(receive_data=='1')

{

relay1=1;

LED1=0;

}

elseif(receive_data=='2')

{

relay1=0;

LED1=1;

}

elseif(receive_data=='3')

{

relay2=1;

LED2=0;

}

elseif(receive_data=='4')

{

relay2=0;

LED2=1;

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