基于手机蓝牙的彩灯控制电路设计

基于手机蓝牙的彩灯控制电路设计学院名称：电气信息工程学院专业：电子信息工程班级：12电子1学号：12311120姓名：丁启佳指导教师姓名：高倩指导教师职称：讲师二〇一六年六月本科毕业设计（论文）江苏理工学院毕业设计说明书（论文）I基于手机蓝牙的彩灯控制电路设计摘要：本文提出了一种基于手机蓝牙的彩灯控制电路的设计。该系统采用单片机作为控制器，利用手机软件实现蓝牙串口通信，通过一个hc-06蓝牙芯片控制单片机,实现想要的灯光色彩。单片机可以控制三个led灯的亮灭，并通过三原色led灯之间的不同组合形成不同的色彩，同时用一个灯罩将其效果显示出来。实验结果表明该系统具有操作容易，运行稳定，电路简单，可靠性高，使用方便等特点，具有一定的实用价值。关键词：单片机；led灯；蓝牙模块；串口通信江苏理工学院毕业设计说明书（论文）IIDesignofLightsControlCircuitBasedonMobilePhoneBluetoothAbstract：Thispaperpresentsanlightcontrolbasedonthemobilephonebluetoothsystem.ThesystemusesaSCMasacontrollerandusesmobilephonesoftwarebluetoothserialportcommunicationtocontrollightcolors.Throughahc-06bluetoothchipmicrocontrollercontrol,sothatthesingle-chipmicrocomputercontrolthreebrightledlights.Andthroughthethreeprimarycolorsledsbetweendifferentcombinationstoformdifferentcolour,atthesametimecolorwillbeshownthroughthechimney.Theexperimentalresultsshowthatthesystemiseasy,stable,simpleandreliable.Thesystemhasacertainpracticalvalue.Keywords:SingleChipMicrocomputer;LedLight;BluetoothModule;SerialPortCommunication江苏理工学院毕业设计说明书（论文）III目录前言...........................................................1第一章课题分析与方案论证.....................................21.1课题任务分析....................................................21.2方案的选择......................................................21.2.1led灯控制方案对比.......................................21.2.2信号交换技术方案对比.....................................21.2.3控制器方案对比...........................................31.2.4蓝牙选择方案对比.........................................31.2.5电源模块选择方案对比.....................................3第二章系统硬件电路设计.......................................42.1总体结构........................................................42.2各模块设计......................................................42.2.1单片机...................................................42.2.2时钟电路.................................................62.2.3复位电路.................................................62.2.4蓝牙模块.................................................72.2.5彩灯电路.................................................9第三章系统软件程序设计......................................103.1主程序的设计...................................................113.2蓝牙软件设置...................................................123.3串口初始化程序.................................................12第四章系统整体调试..........................................13江苏理工学院毕业设计说明书（论文）IV4.1调试方案.......................................................144.2硬件电路调试...................................................144.2.1独立元件的检测..........................................144.2.2最小系统的调试..........................................144.2.3电源电路的调试..........................................154.2.4彩灯电路的调试..........................................154.3软件调试.......................................................154.4系统的整体调试.................................................164.5指标测试及结果.........................................16结论.............................................18参考文献.............................................19致谢.............................................21附录一:电路原理图.............................................21附录二:元器件清单.............................................21附录三:实物图.................................................21附录四:软件程序部分...........................................21江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第1页共27页前言随着时代的发展，电子产品逐渐走进大家的生活。也正因为如此，电子技术迅速发展起来。随着二十世纪的到来，以其广泛的应用和大量的普及，已经是如今近代科学技术发展的重要标准，也是走向科技化的一个重要的标志[1]。现在，人们已经掌握了大量的电子技术方面的知识，而且电子技术还在不断地发展着。这些知识是人们长期劳动的结晶。随着互联网和移动通信技术的发展，出现了许多的新技术，蓝牙正是其中之一。蓝牙因为其成本低廉和可以短距离无线通信的特性，已经被广泛使用。随着蓝牙技术的进一步发展，蓝牙也必将给人们的生活带来更为广泛和深入的影响[2]。单片机是一种集成电路芯片，它是由输入、控制器、存储器、运算器和输出这五个部分组成的。它片内存储器容量比较小，但可靠性很高，易于开发。采用单片机可以完成很多功能，现在很多电子产品都要用到单片机。单片机和我们并不遥远，融入了我们生活中的各个领域，它的普及颠覆了传统的控制系统。在人们生活水平提高的同时，人们对彩灯的要求也变得更加多样化，但市场上的led彩灯的功能相对单一，只能闪烁固定的颜色。但其实只要运用三基色原理，我们便可以得到7种可控制的灯光[3]。本次设计，我将结合蓝牙，并利用价格低廉的单片机控制基色led灯，从而实现丰富的颜色变化[4]。本论文分成四个章节来具体介绍整个毕业设计的设计内容和过程。第一章进行了系统的概述、课题分析以及模块方案的论证。第二章介绍了系统整体硬件的设计，包括了电源模块、蓝牙模块、彩灯模块的设计。第三章介绍了系统整体软件的设计，包括了设计的流程图和程序的设计，程序的设计包括了主程序的设计和子程序的设计。介绍了软硬件调试和最后的运行结果。江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第2页共27页第一章课题分析与方案论证1.1课题任务分析本次课题任务需要达到两个条件：1.通过手机屏上设置的按键可实现灯泡颜色的变换。2.灯泡变换的颜色有7种。根据三基色原理，以红、绿、蓝三种基本颜色组成一种可变的单元，将红绿蓝3种基色led灯泡放到玻璃罩内，三种基色光经混合后，便可对外呈现七种颜色[5]。用单片机接收手机蓝牙发送的信号，则可以控制彩灯颜色的变换。1.2方案的选择要达到系统设计中总体和各模块的功能，可以用多种方案达成。我们可以选择相对而言更加简单、方便的设计方案。1.2.1led灯控制方案对比在大学所学的内容中，我们可用作控制led灯的方案有以下几种分别是拷贝型遥控器控制，普通遥控器控制和手机蓝牙无线技术控制。相比较而下，普通遥控器控制只能单一的控制一个led灯。而如果需要控制更多的led灯，则相应需要更多的遥控器[6]。这样极为不方便，不仅携带如此多的遥控器十分不方便，也容易搞混淆。而拷贝型遥控器，是一款学习型遥控器，它具有学习功能，所以可以与学习型控制器实现自动对码，从而直接使用，不需要编码。较普通遥控器而言，确实方便了不少。但是，我最后还是选择了用手机蓝牙无线技术来控制彩灯。一者是因为我以前做过蓝牙方面的设计，二者也是因为手机已经成为我们生活中的一部分，蓝牙控制确实较为方便。1.2.2信号交换技术方案对比手机wifi比手机蓝牙的传送距离远，相对稳定，运用范围也更加广泛。但是因为江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第3页共27页wifi无法在下载时进行其他操作。并且，wifi有着一定的局限性，而蓝牙却可以在任何地点进行信号的交换和传输。现在，通过蓝牙技术，已经可以控制小车、家电等常用品。所以，我们选择手机蓝牙进行信号交换。1.2.3控制器方案对比对于控制器的选择，本设计可以采用单片机和FPGA。相对而言，FPGA运行速度更快，管脚多，方便实现大规模系统。并且，其内部程序并行运行，可以处理更加复杂的功能。再加上FPGA有大量软核，二次开发显得更加方便。单片机能实现的功能，FPGA也基本能够全部实现。所以说，FPGA具有更加广阔的前景。但是，FPGA价格较为昂贵。相比较之下，单片机技术因为其操作灵活、利用广泛等方面的优点，再加上相对廉价的价格，成为了本设计选择的目标。1.2.4蓝牙选择方案对比虽然hc-05是主从机一体，既能接收信息，也能发送信息。但我只需要单片机能接收信息即