湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...........................................................................................................1

2設(shè)計(jì)方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇................................................................................................1

2.2藍(lán)牙模塊的選擇...........................................................................................1

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...........................................................................................................2

3.1STC89C51RC單片機(jī)的核心電路設(shè)計(jì)..........................................................2

3.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)...............................................................................................3

3.3藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)...............................................................................................4

3.4光照感應(yīng)模塊設(shè)計(jì).......................................................................................4

3.5時鐘電路設(shè)計(jì)...............................................................................................5

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)...........................................................................................................5

4.1主程序流程圖...............................................................................................5

4.2產(chǎn)品程序清單...............................................................................................6

5產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................7

5.1產(chǎn)品裝配圖...................................................................................................7

5,2產(chǎn)品調(diào)試.......................................................................................................7

6產(chǎn)品使用說明...........................................................................................................8

7產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)...................................................................................................9

參考資料.......................................................................................................................9

附錄1元器件清單............................................................................................10

附錄2電路原理圖............................................................................................10

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖.............................................................................................11

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖............................................................................................12

附錄5程序代碼................................................................................................12

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于51單片機(jī)藍(lán)牙控制臺燈設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

臺燈是我們的必需生活用品，但是我們經(jīng)常會忘記關(guān)燈或者燈的開關(guān)太遠(yuǎn)

從而不想去關(guān)閉開關(guān)而浪費(fèi)了很多的資源。而在晚上的時候，人們摸黑開燈十

分不便。當(dāng)人經(jīng)過臺燈且環(huán)境光較弱時，自動感應(yīng)開燈，當(dāng)檢測到人離開時則

自動關(guān)閉燈光，臺燈開關(guān)可以用手機(jī)軟件來進(jìn)行控制，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

本產(chǎn)品由51單片機(jī)為主要控制的智能LED臺燈。該產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)手動和自

動兩種調(diào)節(jié)方式；我們可以通過按鍵來切換工作方式和LED的亮度，光敏模塊

實(shí)現(xiàn)對光敏信號的采集，并利用PWM調(diào)光技術(shù)對LED進(jìn)行光度的自動調(diào)節(jié)，和

藍(lán)牙模塊進(jìn)行手機(jī)連接藍(lán)牙用app進(jìn)行控制。

2設(shè)計(jì)方案遴選

2.1單片機(jī)的選擇

我選擇的單片機(jī)是STC89C51，因?yàn)樗用苄詮?qiáng)，無法解密。而且它是擁有

超強(qiáng)抗干擾是一種低功耗、高性能的芯片。它的I/O口經(jīng)過特殊處理，電源的

供電系統(tǒng)，復(fù)位電路和時鐘電路也是經(jīng)過特殊方式處理過；在系統(tǒng)方面可編程，

不用通過編程器，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。而且成本相比較低，有關(guān)于硬件的無

需進(jìn)行修改，所以產(chǎn)品就會顯得小巧便捷。

2.2藍(lán)牙模塊的選擇

HC-05模塊是主從一體的藍(lán)牙串口模塊，通俗的來說，當(dāng)我們兩個設(shè)備藍(lán)牙

進(jìn)行連接配對好之后，就能夠忽視其內(nèi)部之間的通信協(xié)議，然后就可以把藍(lán)牙

模塊作為串口用。當(dāng)它們二者之間連接成功時，二者使用的共同通道就能夠看

作同一個串口，兩個設(shè)備基本上也可以看成一個設(shè)備，一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，另

外一個設(shè)備可以接收到所發(fā)送的數(shù)據(jù)。

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2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

2.4光照感應(yīng)模塊的選擇

ADC0832是一款在平常生活中使用率比較高，比較入門的一種芯片。ADC0832

是一種擁有8位分辨率，雙通道A/D的轉(zhuǎn)換芯片。在我們給它提供一個5V電

源輸入供電時會使ADC0832模塊的輸入電壓會在0~5V之間。而且芯片擁有雙數(shù)

據(jù)輸出能夠作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)。其轉(zhuǎn)換程序也讓人更快理解，而且ADC0832模塊芯

片體積小很方便，兼容性也強(qiáng)，所以非常具有性價比受絕大部分程序員的深愛。

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1STC89C51RC單片機(jī)的核心電路設(shè)計(jì)

1.STC89C51是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可

編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程

Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決

方案。

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2.STC89C51的特點(diǎn)

1.增強(qiáng)型6時鐘/機(jī)器周期，12時鐘/機(jī)器周期8051CPU

2.工作電壓：5.5V-3.4V/3.8V-2.0V，

3.工作頻率范圍：0至40MHz，就是普通8051的0～80MHz.實(shí)際工作頻率能

至48MHz，用戶應(yīng)用程序空間4K/8K/15K/16K/20K/32K/64K字節(jié)，片上集成512

字節(jié)/1280字節(jié)RAM

4.通用I/O口，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳

統(tǒng)I/O口）P0口是開漏輸出，用作總線擴(kuò)展時，不需要加上拉電阻，用作I/O

口時，需加上拉電阻。

6.ISP/IAP，不用專用編程器利用串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，8K程

序3秒就可以完成一片。

7.EEPROM功能，

8.它擁有3個16位定時器/計(jì)數(shù)器，一個通用異步串行口

9.看門狗。

10.4個8位并行端口+p4.0—p4.3，4個附送的I/O端口。

關(guān)于復(fù)位電路：晶振頻率在20M以下時:電容可以不用電阻可為0～10K。

3.2復(fù)位電路設(shè)計(jì)

在書本中有介紹當(dāng)STC89C51單片機(jī)的要進(jìn)行復(fù)位時，我們讓高電平在RST

引腳持續(xù)2us我們就可以讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個復(fù)位。（如果高電平一直在單片機(jī)該

引腳保持，則STC89C51就保持處于循環(huán)復(fù)位的一個狀態(tài)中）。

在單片機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)我們的產(chǎn)品通電啟動的時候會自動復(fù)位一次，通過按

鈕的方式來復(fù)位時按鈕按下一次系統(tǒng)會再一次進(jìn)行復(fù)位。如果按鍵釋放后再一

次按下，單片機(jī)系統(tǒng)還會進(jìn)行一次復(fù)位。所以我們可以通過按鍵的按下與斷開

在運(yùn)行的系統(tǒng)中控制它復(fù)位。

在本產(chǎn)品設(shè)計(jì)中我采用的是非常簡單的上電自動復(fù)位，當(dāng)我們接上電源通電

時，系統(tǒng)就會進(jìn)行復(fù)位。

圖在如下：

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3.3藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)

1.模塊工作模式：當(dāng)藍(lán)牙模塊為自動時，數(shù)據(jù)傳輸將會自動連接進(jìn)行；當(dāng)

我們想要執(zhí)行所有AT命令時藍(lán)牙模塊時在一個命令響應(yīng)方式中，我們可以向藍(lán)

牙模塊發(fā)送AT指令，為模塊設(shè)定需要的控制參數(shù)或進(jìn)行發(fā)布控制命令。PIO11

引腳可以控制電平輸入從而實(shí)現(xiàn)模塊狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

PIO11引腳與按鍵連接，按鍵按下，則PIO11置高電平。

2.藍(lán)牙模塊與手機(jī)（Android）的連接通訊

(1)進(jìn)入AT模式；

(2)設(shè)置模塊為從機(jī)（AT+ROLE=0）；

(3)設(shè)置模塊名稱（如：AT+NAME=HC-50(藍(lán)牙名字)）；

(4)設(shè)置模塊密碼（如：AT+PSWD=0000）；

(5)設(shè)置模塊串口參數(shù)（如：AT+UART=9600,0,0）；

(6)重新上電（連接單片機(jī)或串口助手）；

(7)打開藍(lán)牙助手APP，連接模塊，即可與串口助手通訊或控制單片機(jī)。

注：單片機(jī)程序與正常串口通訊相同，設(shè)置好波特率直接用串口程序即可。

3.4光照感應(yīng)模塊設(shè)計(jì)

1.ADC0832引腳定義

CS：片選使能，低電平芯片使能;

CH0：模擬輸入通道0，可作為IN+/-使用;

CH1：模擬輸入通道1，可作為IN+/-使用;

GND：芯片參考零電位（地）;

DI：數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制;

DO：數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出

CLK：芯片時鐘輸入;

VCC：芯片電源;

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2.ADC0832的作用：

將電路中的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)值量

○1采樣采樣間隔t,采樣頻率1/t必須是最高頻率的兩倍

○2量化將采樣的電平轉(zhuǎn)化為數(shù)字量

在本設(shè)計(jì)中，給定采光電路的電壓0~5V，所以被ADC所收到的數(shù)據(jù)也是

0~5V之間的數(shù)值

3.ADC0832的控制流程：

首先光敏電阻接收到關(guān)照后，將外界的光照強(qiáng)度信息轉(zhuǎn)化為電信號到

ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，然后ADC0832將得到的數(shù)字量傳到單片機(jī)。

3.5時鐘電路設(shè)計(jì)

STC89C51的時鐘一般都是內(nèi)部時鐘和外部時鐘。時鐘電路如下圖，當(dāng)我們

需要構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生時鐘脈沖信號，我們需要接一個晶振在XTAL1和

XTAL2引腳，而圖中的電容的作用是起到一個穩(wěn)定頻率和起振更加的迅速。

復(fù)位及時鐘電路圖

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

4.1主程序流程圖

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4.2產(chǎn)品程序清單

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5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

5,2產(chǎn)品調(diào)試

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6產(chǎn)品使用說明

1.將自己的產(chǎn)品拿出來，將產(chǎn)品放在桌面上，插上藍(lán)牙模塊，將靠近按鍵

設(shè)置部分的一面對著自己，把USB接口，DC電源插座和臺燈接上進(jìn)行通電。

2.利用編譯軟件來編譯，然后我們打開燒錄程序軟件進(jìn)行燒錄程序。

3.接下來我們通過按鍵來調(diào)節(jié)燈的亮度，第一個按鍵為切換按鍵，它能在

手動和自動模式中來回切換。我們可以通過周圍的光照強(qiáng)度對光敏電阻的影響

來區(qū)別手動模式和自動模式。打開手電筒對著光敏電阻如果臺燈變暗了

4.在手動模式下，第二個按鍵，當(dāng)你一直按這按鍵時臺燈的亮度會增加亮

度比例，臺燈亮度更亮，第三個按鍵，當(dāng)你一直按著按鍵時臺燈的亮度會減少

亮度比例，臺燈的亮度反之暗下來直到熄滅。

5.在自動模式下，臺燈可以根據(jù)外界周圍的光照強(qiáng)度進(jìn)行亮度的變化，如

果周圍環(huán)境越來越暗臺燈的亮度就會越來越亮，反之周圍環(huán)境的光照越來越亮

臺燈就會越來越暗。我們也可以通過這個方式來區(qū)別產(chǎn)品是否在自動模式和手

動模式。

6.藍(lán)牙控制臺燈，藍(lán)牙控制必須在手動模式下進(jìn)行操作，首先我們需要切

換到手動模式，查看藍(lán)牙是否插上，插上藍(lán)牙模塊時，藍(lán)牙模塊會進(jìn)行閃爍。

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我們通過打開藍(lán)牙配置軟件對藍(lán)牙模塊進(jìn)行配置，在手機(jī)上下APP，打開手機(jī)藍(lán)

牙找到我們配置的藍(lán)牙進(jìn)行連接，然后打開APP（APP要打開權(quán)限才能使用）點(diǎn)

開藍(lán)牙工具搜索配對的藍(lán)牙設(shè)備然后進(jìn)行連接。我們點(diǎn)擊APP上按鍵設(shè)置，上

面按鍵1按鍵2按鍵3就是我們的產(chǎn)品上的第一二三按鍵。這時我們就可以在APP

上進(jìn)行對臺燈的控制。

7產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)；

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范。

參考資料

（1）語音控制智能LED臺燈設(shè)計(jì)[C].薛澤宇,劉永信,張暉.2016中國自動化學(xué)會

智能建筑與樓宇自動化專業(yè)委員會年會暨工作會議.2016

（2）基于智能家居系統(tǒng)的智能臺燈設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].陳曉航,夏彬陽.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)

和信息化.2016,第011期

（3）一種自動感應(yīng)及預(yù)防近視智能臺燈設(shè)計(jì)[J].丁學(xué)用,陳越艷,王旭龍.中國科

技信息.2017,第024期

（4）一種基于51單片機(jī)的智能臺燈設(shè)計(jì)[J].禹凱歌.中國科技信息.2020,

第017期

（5）一種基于單片機(jī)的多功能智能臺燈的設(shè)計(jì)[J].鄭婷,彭龑,楊洋.電子

世界.2020,第017期

（6）基于51單片機(jī)的智能臺燈設(shè)計(jì)[J].魏熾旭,林泉康.電子制作.

2017,第001期

（7）基于STC89C51單片機(jī)的鄉(xiāng)村家用智能臺燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].李玲,郭泓序,

田真子.智慧農(nóng)業(yè)導(dǎo)刊.2021,第4期

（8）基于STC89C52單片機(jī)的智能臺燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].沈天元.電子技術(shù)與軟件

工程.2017,第019期

（9）基于STC89C52單片機(jī)的多功能智能臺燈設(shè)計(jì)[J].李萍.電腦知識與技術(shù)

.2020,第018期

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附錄1元器件清單

序代號型號指示器備

名稱

號注

1Usb母直USB-ZCON41

2藍(lán)牙模塊lanyaLanya3

3電解電容10ufCAPACITORC1

POI

4電容104CAPC2,C3,C4

5二極管LED1LED1D?

6插口POWERPOWERP1

7三極管SS8550PNPQ1,Q2

8電阻1kRES2R1,R2,R3,R4,R5

9HDR1X3HDR-1X3Header3RSD1

10按鍵SW-PBSW-PBS1,S2,S3

11開關(guān)SWITCHSWITCHS4

12單片機(jī)U1U1U1

13AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0832ADC0832U2

14晶振12M12MY1

15光敏電阻GMRES1光敏1

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附錄2電路原理圖

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖

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附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖

附錄5程序代碼

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

//宏定義

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

ucharpdatatt[51];//定義空數(shù)組用于AD0832取平均值

ucharscale,rsd_sec;//定義占空比比例，熱釋電計(jì)時秒變量

ucharsec;

ucharcount;

bitbdataflag_auto,flag_rsd;//位定義自動切換，熱釋電動作標(biāo)志

unsignedcharUART_data;//定義串口接收數(shù)據(jù)變量

uintlum;//ad0832讀出值

ucharm;

//管腳聲明

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sbitLED=P2^5;//燈光控制輸出

sbitrsd=P1^5;//熱釋電

sbitqiehuan=P3^7;

sbitadd=P3^6;

sbitdec=P3^5;

sbitCS=P1^3;//CS定義腳，連接ADC0832CS腳

sbitSCL=P1^0;//SCL定義腳，連接ADC0832SCL腳

sbitDO=P1^1;//DO定義腳，連接ADC0832DO腳

/****************延時函數(shù)：大約1ms************************/

voiddelay(uchari)

{

ucharj,k;

for(j=i;j>0;j--)

for(k=125;k>0;k--);

}

/***********讀數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)

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

unsignedcharad0832read(bitSGL,bitODD)

{

unsignedchari=0,value=0,value1=0;

SCL=0;

DO=1;

CS=0;//開始

SCL=1;//第一個上升沿

SCL=0;

DO=SGL;

SCL=1;//第二個上升沿

SCL=0;

DO=ODD;

SCL=1;//第三個上升沿

SCL=0;//第三個下降沿

DO=1;

for(i=0;i<8;i++)

{

SCL=1;

SCL=0;//開始從第四個下降沿接收數(shù)據(jù)

value<<=1;

}

for(i=0;i<8;i++)

{//接收校驗(yàn)數(shù)據(jù)

value1>>=1;

if(DO)

value1+=0x80;

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SCL=1;

SCL=0;

}

CS=1;

SCL=1;

if(value==value1)//與校驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，正確就返回?cái)?shù)據(jù)，否

則返回0

returnvalue;

return0;

}

/*****************按鍵函數(shù)*****************/

voidwork()

{

uintlum_mean,lum_all;

ucharb,c;

if(qiehuan==0||UART_data=='a')//自動切換按鍵按下

{

delay(10);//去抖

if(qiehuan==0||UART_data=='a')//再次判斷按鍵按下

{

UART_data='z';

flag_auto=!flag_auto;//自動模式標(biāo)志位取反

if(flag_auto==1)//當(dāng)切換到手動模式時首先將LED發(fā)光比例設(shè)

置在50%

scale=20;

}

while(!qiehuan);//按鍵釋放松開按鍵后關(guān)閉蜂鳴器

}

if(flag_auto==1)

{

if(add==0)//加鍵按下

{

delay(10);

if(add==0)

{

scale++;//燈光比例++

if(scale>=41)

scale=41;

}

}

if(dec==0)//減鍵按下時

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{

delay(10);

if(dec==0)

{

scale--;//燈光比例--

if(scale<=1)

scale=1;

}

}

if(UART_data=='b')//加鍵按下

{

delay(10);

if(UART_data=='b')

{

UART_data='z';

scale=scale+5;//燈光比例++

if(scale>=41)

scale=41;

}

}

if(UART_data=='c')//減鍵按下時

{

delay(10);

if(UART_data=='c')

{

UART_data='z';

if(scale>5)

scale=scale-5;//燈光比例--

else

scale--;

if(scale<=1)

scale=1;

}

}

}

else

{

if(flag_rsd==1)//有人在范圍內(nèi)時

{

for(b=0;b<49;b++)//將空數(shù)組tt【】內(nèi)數(shù)值整體左移一位

{

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tt[b]=tt[b+1];//將后一數(shù)值放到前一位置

}

tt[49]=ad0832read(1,0);//將讀出的ad數(shù)值放入tt【49】

for(c=0;c<50;c++)//將tt【】內(nèi)數(shù)值相加

{

lum_all=lum_all+tt[c];

}

lum_mean=lum_all/50;//將總數(shù)/50取出平均值

lum_all=0;//將總數(shù)清零

if(lum_mean<=30)scale=1;//判斷取出平均值大小小于

30發(fā)光強(qiáng)度0%

elseif(lum_mean>=150)scale=41;//大于150發(fā)光強(qiáng)度100%

elsescale=((lum_mean-30)/3)+1;//其他值時將其計(jì)算得到

發(fā)光強(qiáng)度（計(jì)算目的是為了得到一個1-41之間的數(shù)值控制燈光變化）

}

else

{

scale=1;//沒有人在范圍內(nèi)時將燈光亮度調(diào)至0%

}

}

}

/*********定時器初始化函數(shù)**********/

voidinit()

{

TMOD=0x11;//定時器0配置方式0定時模式

TH1=0xF3;//定時器初值高8位設(shè)置//12MHZ晶振，波特率為48000xf3

TL1=0xF4;//定時器初值低8位設(shè)置//11.0592MHZ晶振，波特率為48000xf4

96000xfa192000xfd

ES=1;//允許UART串口的中斷

PCON=0x50;//波特率倍頻（屏蔽本句波特率為2400）

SCON=0x30;//串口工作方式1，允許串口接收（SCON=0x40時禁止串口接

收）

TR1=1;

//TMOD=0x01;//工作方式

TH0=0xff;

TL0=0xe7;//T0賦初值25us

ET0=1;

EA=1;//中斷總開關(guān)

TR0=1;

flag_rsd=1;

}

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湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

voidjishi(){

count++;

count=count%150;

if(count==3){

if(rsd==0)//熱釋電無信號時

rsd_sec++;//熱釋電計(jì)時秒++

if(rsd_sec<=20&&rsd==1)