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基于单片机的蓝牙家电开关控制系统设计

摘要本文利用所学 51 单片机基础知识结合自动控制技术和蓝牙 2.0 通信技术设计完

成一套无线遥控家电开关系统。本设计详细地讲述了 51 单片机控制原理和单片机编程

技术，HC-05 蓝牙通信技术以及自动化控制技术。整个系统以 STC89C52 单片机为核心，

单片机实现 HC-05 蓝牙指令的解析与继电器开关控制指令的发出。蓝牙通信单元采用

工业级的 HC-05 蓝牙模块来完成，蓝牙模块在整个系统中负责蓝牙指令的接收和传输；

家电开关的自动控制部分采用 4 路继电器开关来实现，继电器开关是典型的弱电信号控

制型开关，在工业控制，家电控制等诸多方面得到很好的应用，为了使系统设计简便，

操作演示方便，家用电器部分采用 4 种 LED 灯来模拟替代，通过继电器开关上接的 LED

灯的亮灭来模拟所控制的电器的开启和关闭，系统 LCD12864 液晶实时显示 4 种家电开

关的开启与关闭状态。整个系统设计思路清晰，设计成本较低，具有较高的使用和推广

价值。

关键词单片机蓝牙遥控家电开关智能家电

第一章前言 ............................................................5

1.1　课题背景..........................................................5

1.2　课题研究的目的和意义..............................................5

1.3　系统的设计任务和要求..............................................6

第二章蓝牙家电开关控制系统方案设计 ......................................7

2.1　系统设计方案比较与可行性论证......................................7

2.2　系统设计方案的选择................................................9

第三章蓝牙家电开关控制系统硬件设计 .....................................10

3.1 电源管理系统设计...................................................10

3.1.1 电源管理系统方案选择.........................................10

3.1.2 电源管理系统电路设计.........................................11

3.2 HC-05 蓝牙通信系统设计.............................................12

3.2.1 蓝牙型号的选取及论证.........................................12

3.2.2 蓝牙通信电路设计.............................................12

3.2.3 蓝牙模块功能测试.............................................13

3.2.4 蓝牙模块与手机蓝牙之间的设置与匹配...........................14

3.3 单片机最小系统设计 ...............................................16

3.3.1 系统单片机型号的选择与论证...................................16

3.3.2 系统单片机最小系统电路设计...................................16

3.3.3 系统单片机最小系统电路测试...................................17

3.4 家电控制电路设计 ..................................................17

3.5 系统显示电路设计 ..................................................18

第四章蓝牙家电开关控制系统软件设计 .....................................20

4.1 系统软件编程环境介绍 ..............................................20

4.2 系统主程序流程图 ..................................................20

4.3 系统蓝牙通信模块子程序 ............................................22

第五章系统的组装与调试 .................................................23

5.1 系统的组装与焊接 ..................................................23

5.2 系统的调试 ........................................................23

5.3 系统的功能测试与检验 ..............................................24

总结 .....................................................................25

致谢 ...................................................................26

参考文献 .................................................................27

附录 I 系统硬件实物图.....................................................28

附录 II 系统电路图........................................................29

附录 III 系统源程序.......................................................30

基于单片机的蓝牙家电开关控制系统设计论文

第一章前言

1.1　课题背景

随着人们生活条件的逐步提高，电视、冰箱、空调、洗衣机等诸多家用电器已经进

入了千家万户，随着家用电器种类的不断增多，较早的家庭住宅设计之初对家用电器开

关的预留相对较少，这就出现了要通过增加很多电源插板的方式才能满足多种家用电器

的接入使用，采用外接电源插板的方式不仅存在一定的安全隐患，经常插板电源插头也

极不方便，因而传统的机械式开关必将被新的科技产品所取代。

目前国内大部分家用电器开关仍旧是传统的机械式按键开关。原因是传统式的电器

开关开发周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很长一段时间内，在国内市场上都是

传统开关占据着主要的市场份额。然而，随着人们生活条件的逐步提高，家用电器的价

格不断降低，使得大部分家庭都能够负担的起这些家电的使用，但是当人们把一个个新

的家电从市场搬到家后会发现一个新的问题，就是室内电源开关有限，必需外接电源插

板方可使用，这使得家用电器使用的便利性大打折扣，重新装修布线又会带来很大的金

钱投入，正因为如此，最近几年来很多公司已经开始投入研发团队开发综合性、智能化、

便捷性、无线遥控家电开关的设计，智能化家电开关与传统的开关有着本质上的区别，

智能化家电开关采用继电器控制，完全脱离了实际的传统开关，继电器开关的存在已经

有了很长一段时间了，在很多遥控家电开关中已经得到了普及和应用。目前市场上传统

的遥控家电开关已经不能满足人们的对家电控制的要求了，传统的遥控器具有单一性，

每种遥控器只能控制一种家用电器，随着家用电器的逐步增加，使得众多的遥控器很难

去分辨，因而综合性、多用途的遥控器将是为了发展的方向。

在国外，20 世纪末无线遥控开关系统以及得到推广和应用，比国内开发早了近 20

年，美国最早的蓝牙遥控开关并未用在家用电器上，而是用在工业的计算机上，我们熟

知的笔记本电脑的蓝牙文件上传功能，蓝牙无线打印功能这些都是早期的典型蓝牙传输

的应用。进入二十一世纪以来，蓝牙技术已经被众多的手机厂商所应用，正是由于手机

蓝牙的应用，使蓝牙技术由传统的工业应用发展到了日常应用，各种手机蓝牙控制设备

也逐步被开发和推广应用。

1.2　课题研究的目的和意义

微电子技术、自动控制技术与通信技术的发展将人类社会带入了一个电子信息世界，

基于单片机的蓝牙家电开关控制系统设计论文

各种电子控制系统应用于生活的每一个角落。其中居住环境的智能化、人性化已经越来

越受到青睐，电子科技的发展已经极大的便利了人们的生活，基于单片机与移动通信技

术的蓝牙无线家电开关控制系统已经逐步在高端住宅场合得到了推广和应用并取得了

一致的好评。

随着人们生活水平的提高，越来越多的家用电器被放置到自己的居住空间里面，家

电的应用使人们生活水平得到了很大的提高，但是家电占用了较多的居住空间的同时，

也为操作带了了一定的麻烦，或许你还在为一堆遥控器中找你要的那个的时候，在高端

住宅的人们已经在用自己的智能手机来随意的开启自己的家电了。采用智能手机进行家

电的控制具有划时代的进步，因为手机蓝牙遥控的方式不再受到遥控器型号的限制，传

统的家用电器开关需要匹配的遥控器才能进行有效的操作，当有了手机蓝牙遥控技术，

所有的家电遥控器都可以扔到一边了，手机蓝牙遥控不仅节约了给遥控器更换电池所耗

费的成本和时间，同时也使操作的便利性得到很大的提高。

综合蓝牙家电开关系统的各个设计层面和功能要求，本文利用 51 单片机技术、自

动控制技术，手机蓝牙通信技术设计了一套以单片机为基础的无线家电开关控制系统。

本系统主要包括电源管理部分，单片机控制模块，液晶显示模块，HC-05 蓝牙通信模块，

自动控制模块五大部分组成。本设计结构简单、工作可靠、价格低廉，控制灵活，应用

性比较强。因此，不仅在市场推广上有显著的实际意义，在学术研究上也有一定的教学

与教育意义。

1.3　系统的设计任务和要求

本设计采用STC89C52单片机为主控芯片，结合HC-05蓝牙模块，通过软件编程结合硬

件实物来完成一款无线家电开关控制系统的设计与制作。此蓝牙遥控家电开关系统主要

电路模块包括：单片机最小系统、HC-05蓝牙模块、液晶LCD12864显示电路、电源系统

电路、继电器开关电路。系统所使用的主要元器件包括：STC89C52单片机、HC-05工业

级2.0蓝牙模块、液晶显示屏采用中文液晶LCD12864、家用电器开关采用DC-5V松乐继电

器开关。

本设计主要设计任务和要求包括：（1）系统接收到手机蓝牙发送的指令后能够正确

的对指令解析；（2）家电开关开启和关闭要有输出指示灯提示，通过继电器控制的灯的

亮灭来模拟对应电器的开启和关闭；（3）系统具备液晶显示界面，用来显示所控制家电

的开启和关闭状态；（4）系统需要设计完成4路家电开关的开启与关闭控制，相互之间

不能有干扰。

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