單片機課程設計--藍牙轉串口控制應用

1、<p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在課程設計選題的時候，我們組對其他的課題也不是很了解，于是就隨機抽選了一個課題——“藍牙轉串口控制與應用”。</p><p>　　在拿到相應的硬件的時候，我們也是一片茫然，甚至不知道其中硬件的名稱及其內(nèi)部的原理；于是，我們無從下手，唯

2、一能做的只有對課程設計過程中的困惑與不解不斷地查資料，從網(wǎng)上搜索、下載相關的知識。慢慢的，我們逐漸了解整個課程設計的大致內(nèi)容以及所要查找的相關知識點，正所謂有的放矢。雖然說，接下來的工作稍微順利點；但是，畢竟我們對相關的硬件還不是很了解，因而對一步一步的設計還是有一定的困難。</p><p>　　從一開始的單片機最小系統(tǒng)到陌生的藍牙模塊，以及它們之間的配對通訊，都是一點一點地了解，慢慢吃透它們之間的關系和所要執(zhí)行

3、的內(nèi)容。當然，對于最小系統(tǒng)，我們并不陌生，因為在我們專業(yè)課上也多次接觸單片機最小系統(tǒng)以及他為內(nèi)部的結構原理。由于不同硬件之間所支持的電平水平也是不盡相同，主要體現(xiàn)在串口線上，從標準的RS232電平到TTL電平的轉換就是通過串口線實現(xiàn)的。以及對電平轉換線內(nèi)部的芯片MAX232我們也有相關的了解和掌握，這也僅僅是設計過程中獲得的拓展知識之一。</p><p>　　因此，我們不僅僅是在做課程設計，我認為我們也是在進一步

4、學習單片機，掌握藍牙模塊，同時了解基礎的一些實踐操作基本知識。期間，我們在陌生的藍牙模塊上面投入的精力相對多一點，通過其他一些途徑了解hc05的一些相關知識和原理，然后但后來繁瑣的工作模式的切換。藍牙模塊（主從一體）有兩種工作模式：正常工作模式和AT設置模式。在正常工作模式下，模塊可以與其他藍牙設備進行配對通訊，進行數(shù)據(jù)的傳輸。其次，在一定條件下，模塊進入到AT設置模式，在設置模式下，模塊有三種工作狀態(tài)（主機、從機、回環(huán)模式）可以進行切

5、換。同時可以設置相應的藍牙模塊的名稱，重新設置模塊的波特率，更改配對密碼……</p><p>　　在課程設計中，我們也可以了解其他的相關知識，不僅僅是單片機知識、藍牙模塊知識，更多的是解決事情的方式與想問題的角度。其次，還有一些在實踐操作中的基本知識：有色電阻值的判定、電容的其他作用、以及硬件之間的通信協(xié)議和相應的電平轉換知識；同時，也積累了一些特殊芯片的相關知識。</p><p>　　從

6、整個課程設計的過程來看，我們需要掌握的大致知識點有：單片機最小系統(tǒng)、藍牙模塊（HC-05主從一體）、串口線的四個引腳功能（VCC、GND、RXD、TXD）、以及一些相應的軟件C51程序開發(fā)環(huán)境keil、串口調(diào)試助手、程序燒錄軟件STC_ISP等等。掌握這些知識之后，我們才能夠可以順利完成整個課程設計的實踐操作。</p><p>　　第二章 單元電路設計、參數(shù)計算和器件的選擇</p><p>

7、;<b>　　單片機最小系統(tǒng)：</b></p><p>　　單片機最小系統(tǒng)或者成為最小應用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)一般包括：單片機、晶振電路、復位電路。有些最小系統(tǒng)還包括電源部分的簡單濾波電路。</p><p>　　其中，在本課程設計中，主要用到單片機數(shù)據(jù)引腳P3.0(RXD)與P3.1(TXD)。</p

8、><p><b>　　復位電路：</b></p><p>　　由電容串聯(lián)電阻組成，由圖并結合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當系統(tǒng)一上電，RST腳將會出現(xiàn)高電平；并且，這個高電平持續(xù)的時間由RC值來決定。典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)時間兩個機器周期以上就將復位。所以，適當組合RC的值就可以保證可靠的復位。一般教科書推薦C取10uF，R取8.2K。當然也有其

9、他取法的，原則就是要讓RC組合可以再RST引腳上產(chǎn)生不少于2個機器周期的高電平。至于具體定量計算，可以參考電路相關書籍。</p><p>　　單片機復位電路好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。</p><p><b>　　晶振

10、電路：</b></p><p>　　典型的晶振取11.0592MHz（因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場合。）和12MHz(產(chǎn)生精確的uS級時歇，方便定時操作。)</p><p><b>　　單片機：</b></p><p>　　一片STC89C52或其他51系列兼容單片機應該特別注意的是：對于3

11、1腳（EA/Vpp）,當接高電平時，單片機在復位后優(yōu)先從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行，當內(nèi)部內(nèi)存不夠時，會從外部ROM開始執(zhí)行；當接低電平時，復位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。</p><p>　　藍牙模塊HC-05（主從一體）：</p><p>　　主是發(fā)送信號，從是接收信號，主從一體就是可發(fā)送接收信號。</p><p>　　主模塊和從模塊都可以發(fā)送和

12、接收，它們都是雙向的；不同之處在于主模塊可以發(fā)起搜索，搜索其他的從模塊，而主模塊不會被搜索到；從模塊可以被</p><p>　　主模塊搜索到，但是，從模塊不能發(fā)起搜索來搜索其他模塊；一般來說是這樣的，主從和從主之間可以通信，而從從和主主之間是不能通信的。</p><p>　　*注意：（對于兩個藍牙模塊，一主一從時，當主模塊附近存在從模塊時并且配對密碼一致時，主從模塊將自動配對，當存在多個從

13、模塊時，則隨機配對；下次上電后，主模塊將只連接之前與之配對的從模塊，因此即使多模塊同時使用也不會干擾。）</p><p>　　溫馨提示：請勿電源接到信號腳上，會直接燒壞模塊。</p><p>　　HC-05嵌入式藍牙串口通訊模塊（以下簡稱模塊）具有兩種工作模式：命令響應工作模式和自動連接工作模式，在自動連接工作模式下模塊又可分為主（Master）、從（Slave）和回環(huán)（Loopback）

14、三種工作角色。當模塊處于自動連接工作模式時，將自動根據(jù)事先設定的方式連接的數(shù)據(jù)傳輸；當模塊處于命令響應工作模式時能執(zhí)行下述所有AT命令，用戶可向模塊發(fā)送各種AT指令，為模塊設定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過控制模塊外部引腳（PIO11）輸入電平，可以實現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動態(tài)轉換。</p><p>　　自收自發(fā)：正常通信時RXD接其他設備的TXD，因此如果要接收自己發(fā)送的數(shù)據(jù)顧名思義，也就是自己接收自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，即自

15、身的TXD直接連接到RXD，用來測試本身的發(fā)送和接收是否正常，是最快最簡單的測試方法，當出現(xiàn)問題時首先做該測試確定是否產(chǎn)品故障。也稱回環(huán)測試。</p><p><b>　?。ㄒ唬?模塊參數(shù)：</b></p><p>　　PCB尺寸：37.3（長）*15.5（寬）；</p><p><b>　　重量：3.5克；</b><

16、;/p><p>　　輸入電壓：3.6V～6V,禁止超過7V；</p><p>　　電源防反接，接反模塊不工作；</p><p>　　引出6個腳：EN/VCC/GND/RXD/TXD/STATE（藍牙狀態(tài)引出腳，未連接配對時輸出低電平，配對連接后輸出高電平。）</p><p>　　模塊上有連接狀態(tài)指示燈LED，LED燈快閃表示沒有藍牙連接配對；LE

17、D慢閃表示進入AT命令模式；LED間隔快閃表示連接狀態(tài)。</p><p>　　板載3.3V穩(wěn)壓芯片，輸入電壓3.6V～6V；未配對時，電流約30mA(因led閃爍，電流處于變化狀態(tài))；配對成功后，電流大約10mA。這個電流與串口通信頻繁程度成正比，如果單位時間內(nèi)的數(shù)據(jù)通信量越大，電流則越高；反之，單位時間內(nèi)的數(shù)據(jù)通信量越小，電流越低（接近配對未通信的電流）。</p><p>　　接口電平3

18、.3V，可以直接連接各種單片機（Arduino/51單片機/AVR/PIC/ARM/MSP430等等），5V單片機也可以直接連接。直接連接單片機串口，不能經(jīng)過MAX232芯片。</p><p>　　空曠地帶有效傳輸距離10米，也有可能超過10米。</p><p>　　配對成功以后,可以作為全雙工串口使用。無需了解任何藍牙協(xié)議,但只支持8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無奇偶校驗的通信格式。這也是最常

19、用的通信格式,不支持其它格式！</p><p>　　按下按鍵再給藍牙模塊通電可以進入AT模式，設置參數(shù)和查詢信息。</p><p>　　可以通過AT命令切換主機和從機模式。</p><p>　　模塊默認波特率為9600、默認配對密碼為1234、默認名稱為HC-05。</p><p><b>　　注意：</b></p

20、><p>　　模塊上的狀態(tài)指示燈有三種不同的狀態(tài)便于判斷模塊狀態(tài)——</p><p>　　1.在模塊上電的同時（也可以是上電之前），將EN端置高電平（接VCC）,此時STATE慢閃（1秒亮1次），模塊進入AT設置狀態(tài)；</p><p>　　2.在模塊上電的時候，將EN（有的模塊則是AT/KEY）端懸空或接GND，此時，STATE快閃（1秒2次），表示模塊進入可配對狀態(tài)。

21、如果此時將EN端再拉高，模塊也會進入AT狀態(tài)，但是STATE依舊保持快閃。</p><p>　　3.模塊配對成功后，此時STATE雙閃（一次閃2下，2秒閃一次）。</p><p><b>　?。ǘ┙泳€方法：</b></p><p>　　VCC:接電源正極；</p><p>　　GND:接電源負極；</p>

22、<p>　　RXD:接收端,藍牙模塊接收從其它設備發(fā)來的數(shù)據(jù);正常情況接其它設備的發(fā)送端TXD。</p><p>　　TXD:發(fā)送端,藍牙模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給其它設備;正常情況接其它設備的接收端RXD。</p><p>　　EN:使能端,需要進入AT模式時接3.3V。</p><p>　　藍牙模塊的AT設置：</p><p>　　一般，

23、藍牙模塊的AT模式設置的方法大致有三種：</p><p><b>　　默認設置；</b></p><p>　　用USB轉UART模塊設置；</p><p>　　用帶有藍牙設置的主控制器串口程序進行設置。 第一：默認設置：</p><p>　　模塊工作角色:從模式</p><p>　　串口參數(shù)

24、：9600bits/s 停止位 1位 無校驗位</p><p><b>　　配對密碼：1234</b></p><p>　　設備名稱：HC-05</p><p>　　連接模式：任意連接地址</p><p>　　第二：用USB to UART模塊設置（本課程設計中的主從切換就是用這種方法）</p>

25、<p>　　藍牙與USB轉串口模塊連接方式，RXD-TXD TXD-RXD VCC-VCC GND-GND</p><p>　　要設置藍牙AT指令，必須讓PIO11引腳置高電平，然后接上藍牙模塊，當藍牙模塊變?yōu)槁W時，則表明已經(jīng)進入AT模式。（將藍牙模塊與串口模塊對插）這時候將串口模塊與電腦連接，打開電腦的串口調(diào)試助手便可以進行設置AT模式。</p><p>　　第三:

26、用Arduino配置藍牙AT指令</p><p>　　步驟一 給Arduino下載程序</p><p>　　#define AT 2#define LED 13void setup(){       pinMode(LED,OUTPUT);      

27、 pinMode(AT,OUTPUT);       digitalWrite(AT,HIGH);       Serial.begin(38400);//這里應該和你的模塊通信波特率一致       delay(

28、100);       Serial.println("AT");       delay(100);       Serial.println("AT+NAME=OPENJUMPER-Blue

29、tooth");//命名模塊名       delay(100);       Serial.println("AT+ROLE=0");//設置主從模式：0從機，1主機       delay(

30、100);       Serial.println("AT+PSWD=1234");//設置配對密碼，如1234       delay(100);       Serial.println("

31、;AT+UART=9600</p><p>　　步驟二 藍牙與Arduino連線RXD-TXD TXD-RXD VCC-VCC GND-GND EN-高電平（當很多傳感器拓展板帶有藍牙接口，則可以直接將藍牙插在拓展板接口上，不用麻煩連線。）</p><p>　　步驟三 按下Arduino的復位鍵，讓程序開始運行一次，當發(fā)現(xiàn)板載led燈500ms閃爍時則表明已設置成功。

32、</p><p>　　PL2303 USB轉串口程序下載線（USB轉TTL線）：</p><p>　　PL2303 是Prolific 公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB 接口轉換器，可提供一個RS232 全雙工異步串行通信裝置與USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案。PL2303 的高兼容驅動可在大多操作系統(tǒng)上模擬成傳統(tǒng)C

33、OM 端口,并允許基于COM 端口應用可方便地轉換成USB接口應用，通訊波特率高達6Mb/s。</p><p><b>　　（一）產(chǎn)品特性： </b></p><p>　　1.完全符合USB規(guī)范2.0（全速兼容）</p><p>　　2.片內(nèi)擁有USB 1.1收發(fā)器，12 MHz的晶體振蕩器</p&

34、gt;<p>　　3.支持RS232這樣的串行接口</p><p>　　4.全雙工發(fā)送器和接收器（TxD和RxD）</p><p>　　5.奇偶錯誤，幀錯誤和串行中斷檢測</p><p>　　6.外部的RS232驅動下降控制</p><p>　　7.獨立的串行接口電源</p><p>　　8.提供支持Wi

35、ndows和Mac OS，Linux和WinCE的驅動程序</p><p>　　9. 具有專為Windows XP驅動程序認證的標志</p><p>　　10. 該IC是SSOP封裝的小尺寸28引腳</p><p>　?。ǘ㏄L2303引腳：</p><p>　　VCC(紅色)——5V電源正極

36、 </p><p>　　GND（黑色）——電源地線</p><p>　　RXD（白色或黃色）——串口數(shù)據(jù)輸入引腳</p><p>　　TXD（綠色）——串口數(shù)據(jù)輸出引腳</p><p><b>　　與單片機連接方式：</b></p><p>　　RXD(白色)——連接單片機的TXD（單

37、片機的數(shù)據(jù)輸出）引腳</p><p>　　TXD（綠色）——連接單片機的RXD（單片機的數(shù)據(jù)輸入）引腳</p><p>　　GND(黑色)——對地（GND對GND）</p><p>　　VCC（紅色）——對正極（VCC對VCC）</p><p><b>　　LED燈：</b></p><p>　　

38、本課程設計中，就是利用藍牙與單片機的通訊向單片機發(fā)送指令，進而控制LED燈的亮滅狀態(tài)變化。</p><p>　　即外加一拓展設備LED燈，通過編程燒錄到單片機內(nèi)部，進而來根據(jù)接收到的信號來判定下一步的執(zhí)行，即控制LED燈的亮滅。當然，根據(jù)自己的興趣，都可以通過編程來控制不同的外圍設備像步進電機（編程控制轉速以及它的正轉反轉）、舵機（旋轉角度的多少）……</p><p>　　第三章 課程設計

39、相應電路原理</p><p>　　1.模塊的電路原理圖：</p><p>　　圖中KEY引腳與LED引腳分別對應本課程設計中藍牙模塊的EN引腳和STATE引腳。</p><p><b>　　2.軟件程序：</b></p><p>　　/*用手機藍牙控制led燈的亮滅*/</p><p>　　#in

40、clude<reg52.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　unsigned char flag,a,i;</p><p>　　unsigned char code table1[]="light on!";</p><p>　　unsigned c

41、har code table2[]="light off!";</p><p>　　//sbit led0=P1^2;</p><p>　　void Delay()</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　a=0;

42、/*初始化。。。。。。。*/ </p><p>　　TMOD=0x20;/*設置定時器1工作方式2*/</p><p><b>　　TH1=0xfd;</b></p><p><b>　　TL1=0xfd;</b></p><p><b>　　

43、TR1=1;</b></p><p><b>　　REN=1;</b></p><p><b>　　SM0=0;</b></p><p><b>　　SM1=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p>&

44、lt;p><b>　　ES=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(flag==1)</p><p><b>　　{</b></p>&l

45、t;p>　　if(a=="a") /*輸入字符a，串口反饋顯示“l(fā)ight on!*/ </p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　ES=0;</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><

46、p>　　for(i=0;i<10;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　SBUF=table1[i];</p><p>　　while(!TI); </p><p><b>　　TI=0;</b></p><p&

47、gt;<b>　　}</b></p><p><b>　　ES=1;</b></p><p>　　Delay(50000);</p><p>　　P1=0xfe; //賦初始值</p><p>　　for(i=0;i<8;i++) //加入 for循環(huán)，表明for循環(huán)大

48、括號中的程序循環(huán)執(zhí)行8次</p><p><b>　　{</b></p><p>　　Delay(50000);</p><p><b>　　P1<<=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　

49、　}</b></p><p>　　//led0=0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　else /*輸入其他字符，串口反饋顯示light off!"led滅*/ </p><p>

50、;<b>　　{</b></p><p><b>　　ES=0;</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<11;i++)</p><p><b>　　{</b></p><

51、;p>　　SBUF=table2[i];</p><p>　　while(!TI); </p><p><b>　　TI=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　ES=1;</b></p><p>

52、<b>　　led0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&g

53、t;　　void ser() interrupt 4 //注意：程序運行時，先會無條件進行一次中斷。</p><p>　　{ </p><p><b>　　RI=0;</b></p><p><b>　　a=SBUF;</b></p><p><b>　　flag=1

54、;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void Delay(uint t)/*延時程序*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(--t);</p><p><b>　　}</b&

55、gt;</p><p><b>　　整個課程設計：</b></p><p>　　USB轉串口模塊、單片機最小系統(tǒng)、終端串口設備、藍牙模塊主、從機。</p><p>　　由上圖設計圖示明顯可以大致了解整個課程設計的原理以及相應的硬件結構，通過USB轉串口模塊連接電腦，另一端連接藍牙主模塊（或從模塊）；而另一個藍牙從（或主模塊）模塊連接帶有串口的目

56、標設備單片機。首先，將已經(jīng)編譯好的程序（能夠控制單片機外圍的設備）燒錄到單片機內(nèi)部，從電腦端發(fā)送指令經(jīng)過藍牙主模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，進而藍牙從模塊接收數(shù)據(jù)提供給單片機，單片機經(jīng)過程序進而執(zhí)行相應的指令來控制單片機外圍的設備。</p><p>　　課程設計總結與體會：</p><p>　　經(jīng)過不斷地調(diào)試與檢測，最終我們終于完成了單片機與藍牙模塊之間的通訊并控制單片機。通過兩個藍牙模塊的連接配對，實現(xiàn)

57、藍牙模塊間的數(shù)據(jù)傳輸；本課程設計中，一主一從，主模塊向從模塊傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)信號，從模塊接受數(shù)據(jù)經(jīng)過連接的單片機，來控制外圍LED燈亮閃。</p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關單片機方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談

58、兵，不再是一味的理論。</p><p>　　在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終邁向檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，直到后來的成果。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，但經(jīng)過我們不懈的努力與執(zhí)著一個個困惑被解開。當然，在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今

59、后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！ </p><p>　　課程設計誠然是一門專業(yè)課最后的檢測方式，給我們很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多悟，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了電阻的識別和多種軟件的使用；熟悉了

60、相應的電平轉換知識；進一步了解了單片機的硬件結構；以及如何提高發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力等等。 </p><p>　　我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很。這多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我

61、們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情，有了興趣才會有源源不斷的動力。</p><p>　　回顧起此課程設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從實

62、踐中得出結論，才能真正將所學的知識服務于生活；因此，提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力是我們必須做到的。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 </p><p><b>　　致 謝 ！</b></p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　1.周國運主編

63、.《單片機原理及應用教程(C語言版)》 中國水利水電出版社</p><p>　　宏晶科技 STC Microcontroller Handbook, 2007 </p><p>　　譚浩強. C程序設計. 北京：人民郵電出版社</p><p>　　宏晶科技. STC89C5xRC/RD+系列單片機器件手冊,2006</p><p>　　周國