【基于蓝牙控制的智能空气净化器的仿真分析案例3200字】

基于蓝牙控制的智能空气净化器的仿真分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u7181基于蓝牙控制的智能空气净化器的仿真分析案例 166651制作过程 1292641.1绘制原理图 1279591.2编写程序 2168921.3模拟仿真 3166851.4梳理元器件 485231.5焊接 595531.6烧录 7132671.7测试 8249551.8蓝牙APP制作 846452系统调试 9173322.1监测功能测试 9212682.4调试结果分析 1434811制作过程1.1绘制原理图依照总体设计方案及硬件系统设计方案，用Altiumdesigner软件绘制电路原理图。在绘制的过程中，我先是按功能分为若干个模块，在之后的电路绘制中，按照模块来进行分区和标号，这样能够使电路设计一目了然，减轻后续阅读和检查的压力。在绘图前，首先需要查阅元器件手册，对每一个模块实现功能的要求进行了解。绘图时，还需要注意各个模块之间的电气连接关系，做好网络标号，不能因为追求模块化设计而导致标号不清或者错乱，为后续焊接打下基础并为程序的编写做好铺垫。绘制出的电路原理图如下：图5-1电路原理图该原理图以单片机为核心，对整体电路细化为最小系统、按键、控制、报警、显示、检测、模数转换、蓝牙等八个模块，作了相应的文字标号并采用网络标号的方式对各模块间的连接进行标注，让各个模块的结构、功能和各模块间电路连接一目了然，便于后续检查、焊接和调试。1.2编写程序在对硬件部分的电路原理图绘制完成后就可以开始对软件程序的编写了。在程序编写上，我采用的方式是在KeilC51软件上用C语言进行编程。该软件支持使用C语言进行程序的编写开发，同时能直接调用众多的库函数并提供调试等丰富的功能，十分强大。在编写程序之前，可以在该软件上选定适用的芯片型号，以便后续的编程及应用。在编写程序的过程中，该软件可以直接用C语言进行编程。在主程序以外，我还编写了一些头文件，其中定义了一些在主程序中会使用到的子函数，例如液晶初始化程序、显示函数、报警显示、报警子函数、按键检测函数、A/D转换函数等。主程序通过直接调用已定义函数的方式，避免了主程序的冗杂，增强了程序的可读性。在程序编写后，可以即时编译，查找错漏，查改并进。还可以采取调试的方式，更加直观地看到程序的运行步骤。另外，该软件还可以生成.hex文件，为稍后的烧录工作做准备。编写程序调试界面如下图：图5-2程序编辑调试界面1.3模拟仿真Proteus是现行较为常用且比较好的电路模拟仿真工具软件。它采用库管理的模式，其中包含有丰富的元器件，满足我们完成电路原理图设计的需要。同时，它支持单片机等的外围器件的仿真，能直接将编写好的程序加载在单片机上，经过仿真查看验证实验效果。在仿真过程中，我先对照之前的电路原理图在proteus上绘制好相应的电路原理图，其次将keil生成的.hex文件载入主芯片中，以实现硬件、软件同步仿真。Proteus主界面及仿真效果如下：图5-3仿真运行界面1.4梳理元器件在完成上述几点工作之后，即软、硬件设计好并且仿真无误后，就可以着手实物的制作了。实物制作首先是对元器件进行梳理，确定元器件清单，确保无误后进行采购。再对采购来的元器件进行整理与核查，为焊接做好准备工作。梳理出的元器件清单如下：元器件名称数量元器件名称数量单片机19013三极管1粉尘传感器19012三极管2HC-05蓝牙模块110k排阻11602液晶显示屏110k电阻2ADC083211k电阻2风扇12.2k电阻2晶振1150欧电阻1蜂鸣器1100欧电阻1继电器1470uF电解电容1DC插座1220uF电容1自锁开关110uF电容1LED灯130pF电容240脚IC座12P接线端子18脚IC座1母座若干USB电源线1排针若干按键4导线若干9*15万用板1焊锡若干表5-1元器件清单梳理出元器件清单并采购后还要对采购来的元器件整理与核查。体积较大的元器件能够直观的进行核对，对于体积较小的元器件，我将其放置在一张A4白纸上，分类有序的排列，便于检查。具体操作如下图：图5-4元器件排列检查1.5焊接在完成了以上的流程后，就要进行焊接的工作了。在焊接之前，我首先对需要焊接的元器件在9*15万用板上进行排版布局，确保各个元器件之间在空间上没有冲突。同时结合电路原理图的电气连接，优化布局，尽量使焊接中的导线、焊锡等的连接无交叉。布局如下图：图5-5元器件布局在焊接过程中，首先要按之前的布局确定焊点位置，可以采用做标记等形式确定位置。其次，在焊接的顺序上，要遵循先小后大、先低后高、从内到外等，避免因为体积较大的元器件先焊接导致的体积较小的元器件无法放置或焊接不便等问题。再者，要使焊点周围都有锡将其牢牢焊住，防止虚焊。另外，当有连线接入时，要注意不要使连线深入过长，以至于将其旋在电线的橡胶皮上，出现断路的情况。对有方向要求的器件如发光二极管，要注意区分方向，防止焊接失误给后续的验证和查验带来不便。焊接成果如下图：图5-6焊接效果图1.6烧录焊接完成并对电路检查无误后，实物制作的部分就基本完成了。但是要进行功能性的测试还需要软件的配合，也就是需要在STC89C51上加载上我们已经编写好的程序，这个过程叫做烧录。在本设计中，我使用STC-ISP烧录助手进行程序的烧录。首先是对芯片的型号进行选定。其次，搜索要烧录的单片机所对应的串口。然后将先前提到的keilC51软件生成的.hex程序文件加装进来，最后点击“下载/编程”，等待握手并进行烧录。STC-ISP烧录界面如下：图5-7烧录界面1.7测试测试流程在整个制作的生命周期中占据着重要的地位。经过之前的设计、仿真以及实物的制作过程，可能存在着人为的失误或者不可避免的偏差，这都需要我在制作完成后进行有效测试来验证该设计系统的完整性和可靠性。我在后面的第六点对系统调试做了详细的说明，在这里不再详述。1.8蓝牙APP制作对于蓝牙APP的制作部分，我在第4点软件系统设计里已针对性地做了详细的说明，在这里不在赘述。

283882系统调试32472.1监测功能测试该设计采用USB-DC供电模式，供电电压5V，通过按键开关控制。接通电源并按下按键开关，系统自动开启并进行工作，它能实时采集PM2.5空气指数并在LCD1602显示屏上进行数据的展示。同时，在显示屏上还显示着缺省设置的PM2.5空气指标阈值。如下图：图6-1监控功能测试效果图“PM2.5:40ug/m3”就是实时监测的空气质量指数；“PH:90ug/m3”则是缺省设置的空气指标阈值；由此可见，该设计在监测功能方面达到了设计的预期效果。2652.2自动工作测试在一定环境下的一段时间内，空气质量指数大体上比较稳定，没有太大的波动，不能直观地展示该系统设计的自动工作的能力。那为了使该设计的自动工作能力的测试能更好地展开，我采取手动更改空气指标的方式来降低系统判断的阈值，通过查看该系统能否按照新的阈值标准做出相应的动作，从而检测该系统设计的自动工作能力。如图，我通过按键将空气质量指标由“PH：90ug/m3”更改为“PH：40ug/m3”，以此作为系统判断的新阈值。如下图：图6-2自动工作测试效果图系统实时监测空气质量，当空气质量指数达到51ug/m3，超过我所设定的40ug/m3时，系统做出了相应的反应——开启工作状态，工作指示LED灯亮，风扇开启。由此可见，该系统在自动工作方面，达到了设计的预期效果。2.3蓝牙连接测试在本设计中有一个关键的功能就是蓝牙的连接，所以我对蓝牙连接也进行了一个测试。在这个测试过程中，我首先是将蓝牙模块接入系统中。其次，通过先前制作的手机软件APP经由蓝牙模块与系统进行连接。在连接完成后，APP界面上实时显示出PM2.5粉尘浓度的数值并与单片机系统上LCD显示屏的数值一致。如下两张图为统一时刻单片机和手机两端同时显示的数值：图6-3蓝牙连接测试1图6-4蓝牙连接测试2接下来是对于通过手机APP对空气质量指标阈值的修改效果进行检验。我在手机上对“粉尘上限”的数值进行更改，在单片机系统上，空气质量指标阈值也相应发生更改，并在LCD显示屏上进行了体现。如下图所示：图6-5蓝牙连接测试3图6-6蓝牙连接测试4结果上述对蓝牙连接的测试，可以看出该系统在蓝牙连接测试上达到了设计预期。216272.4调试结果分析经过上述的三部分调试，初步确认了该设计在实时监测、自动工作以及蓝牙连接上都完成了预期目标，实现了预期功能，达到了预期效果。首先，该设计在接通电