基于蓝牙控制的灯光控制系统设计实验报告.doc

基于蓝牙控制的的灯光控制系统第一章 功能描述1、本设计采用蓝牙作为上位机和下位机之间的通信方式，本设计使用APP作为上位机控制下位机（单片机）2、采用DS1302时钟芯片，通过开发板上的数码管显示时分秒，即使断开电源，DS1302芯片中的时间也会正常走，不需要重复写入时间3、连接蓝牙后，APP可以控制LED灯显示红绿蓝三种颜色，还可以向单片机发送LED灯亮的时间以及灯灭的时间4、当灯亮的时候，可以通过按键调节占空比调节灯光亮度也就是PWM调光在灯光开启之前以及灯灭之后PWM调光按键无效第二章 下位机软件设计思路以及原理本设计使用了STC12C5A60S2单片机、数码管、HC-05蓝牙模块、LED彩灯、DS1302时钟模块2.1 单片机程序设计单片机部分程序设计主要包括定时器0和定时器1以及串口部分程序设计2.1.1 定时器以及PWM调光部分程序设计定时器主要用到了定时器0以及定时器1，在本设计中有一项功能是PWM调光功能，由于单片机没有PWM模块，所以在本设计中我们采用定时器0来模拟实现PWM的功能，其中定时器0的初始化程序如下所示void Timer0Init(){ TMOD = 0x02; //定时器0，工作模式2，8位定时模式 TH0=210; //写入预置初值（取值1-255，数越大PWM频率越高） TL0=210; //写入预置值 （取值1-255，数越大PWM频率越高） TR0=1; //启动定时器0 PWM_T=0;}void timer0() interrupt 1 { t++; //每次定时器溢出加1 if(t==250) //PWM周期 100个单位 { t=0; //使t=0，开始新的PWM周期 P1=0x07&P1; //输出端口 } if(PWM_T==t) //按照当前占空比切换输出为高电平 { P1=0xf8|P1; }}这一部分程序主要是让单片机每个45微秒进入一次定时器0中断，其中t每隔45微秒加一次，计数到250的时候重新置零，并让P1的高五位置零，也就是亮度达到最大。

PWM_T是调节占空比的，初始值是0，是通过按键控制PWM_T数值的增加与减少的当PWM_T的数值与t相等的时候将P1的高五位置为高电平定时器1部分程序设计如下所示void Timer1Init(void) //timer1初始化程序{ TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式 TMOD |= 0x10; //设置定时器模式 TL1 = 0x00; //设置定时初值 TH1 = 0xEE; //设置定时初值 TF1 = 0; //清除TF1标志 TR1 = 1; //定时器1开始计时}void timer1() interrupt 3{ TL1 = 0x00; //设置定时初值 TH1 = 0xEE; //设置定时初值 keyscan(); t1++; if(t1 == 100) { write_1302(0x8e,0x00); hour=read_1302(0x85); minute=read_1302(0x83); second=read_1302(0x81); write_1302(0x8e,0x80); t1 = 0; }// if(t1 == 20) t = 0;}定时器1设置每5ms进入一次中断，进入中断之后先重装初值，然后进行按键扫描，本设计中只用到了独立按键，所以只需要扫描两个按键就行了。

没进入一次t1就加1，当t1等于100的时候也就是500ms的时候读取一次DS1302的时，分，秒因为DS1302的时，分，秒三个变量每隔一秒种才变化一次，所以每个500ms读取一次是比较节省资源的做法，而且可以保证数据读取无误2.1.2 串口部分程序设计void send_data(uchar byte) //串口发送函数{ SBUF = byte; while(!TI); TI = 0; }void UartInit(void) //串口初始化 baud = 9600；{ PCON &= 0x7F; //波特率不倍速 SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率 AUXR &= 0xFB; //独立波特率发生器时钟为Fosc/12,即12T BRT = 0xFD; //设定独立波特率发生器重装值 AUXR |= 0x01; //串口1选择独立波特率发生器为波特率发生器 AUXR |= 0x10; //启动独立波特率发生器}由于本设计中两个定时器都用到了，所以我们无法使用定时器作为波特率发生器，本设计中使用的是STC12C5A60S2单片机，内部含有独立波特率发生器BRT，所以本设计使用独立波特率发生器。

设置波特率9600本设计中串口发送程序是单片机测视的时候使用的，是为了直观的看到上位机与下位机之间通信的内容2.2 通信协议部分程序设计 由于上位机与下位机之间每次通信的内容有很多字节，所以和单片机之间使用蓝牙通信必须按照一定的协议，这样才能成功的将数据打包，数据打包完成之后，我们才能够正确的区分数据类型，区分出该数据是切换LED颜色的还是LED的定时开关时间void uart() interrupt 4 // 串口中断{ if(RI) { RI = 0; rec_data = SBUF; if(k == 1) {shuzu[i] = rec_data; i++; if(i == 6) i = 0,k = 0; } if(rec_data == 0xee)k = 1; }}void rsckongzhi() 串口数据处理{ switch(shuzu[0]) { case 1: if(shuzu[1] == 1) {P25 = 1;P24 = 0;P22 = 0;red = 1;} else if (shuzu[1] == 2) {P25 = 0;P24 = 1;P22 = 0;green = 1;} else if (shuzu[1] == 4) {P25 = 0;P24 = 0;P22 = 1;blue = 1;} case 3: onshi = shuzu[2]; onshi = ZhuanHuan(onshi); onfen = shuzu[3]; onfen = ZhuanHuan(onfen); offshi = shuzu[4]; offshi= ZhuanHuan(offshi); offfen = shuzu[5]; offfen= ZhuanHuan(offfen); }}串口中断里面的内容是把0Xee当作一包数据的识别码，当我们检测到0XEE的时候也就找到了一包数据的开头。

不过我们将0XEE后面的六个字节的内容放进数组里面我们使用rskongzhi函数对数组里面的内容进行处理，当检测到shuzu[0]是1的时候就说明他是灯管颜色切换信息，然后我们再对shuzu[1]进行判断，如果shuzu[1]是1，则是红灯亮；如果shuzu[1]是2，则是绿灯亮；shuzu[2]是4，则是蓝灯亮如果shuzu[0]是3，就代表该信息是LED定时开关信息此时我们分别将shuzu[2]到shuzu[5]分别赋值给onshi,onfen,offshi,offfen然后while循环中不断地对比实时时间和定时开关时间，当时实时时间与定时开时间相等的时候就将PWM_T值赋为250，也就是占空比为百分之百，同时开定时器中断当定时关时间与实时时间相等的时候将LED灯引脚电平拉高（LED灯是共阳的），关定时器中断2.3 DS1302时钟程序设计由于DS1302读写程序过多，所以我在这里就不显示读写程序了，只对其原理进行介绍其读取时序图如上所示对于数据写入：开始的 8 个 SCLK 周期，输入写命令字节，数据字节在后 8 个 SCLK 周期的上升沿输入数据输入位 0 开始对于数据读取：开始的 8 个 SCLK 周期，输入一个读命令字节，数据字节在后 8 个 SCLK 周期的下降沿输出。

注意，第一个数据字节的第一个下降沿发生后，命令字的最后一位被写入命令字节的最后一位被写入当 CE 仍为高时如果还有额外的SCLK 周期，DS1302 将重新发送数据字节，这使 DS1302 具有连续突发读取能力第三章 APP软件制作３.１　开发软件介绍易安卓，Easy For Android，简称E4A，是国内首款中文可视化安卓应用开发工具E4A的核心编译器和支持库扩展自谷歌开源的Simple项目编程者使用的是中文编程语言，可以在没有java编程语言的基础上快速实现一个简单的安卓APP的开发本APP软件的设计,主要实现了连接HC-05蓝牙模块,通过三个按键分别控制三个不同颜色的灯的开关,通过窗口切换,定时控制灯的开启时间和关闭时间.在蓝牙连接成功后能够进入主窗口,在主窗口有三个控制灯光的按钮,小组成员的介绍标签,APP软件的标题.其中按钮定时设置,点击之后能够进入定时设置的界面,此界面可以输入灯光定时的开启时间和关闭时间,从而实现对灯光的定时控制.３.２　软件整体设计软件的整体设计主要包括设计的思路,整体的框架,内容的布局等等.软件设计思路从实现的功能出发,主要包括了蓝牙搜索的显示界面,主窗口和时钟窗口.其中主窗口主要用来显示APP功能标题,小组成员介绍标签,三个颜色灯光的控制按钮,窗口切换提示标签,定时设置切换窗口按钮等等.登陆的显示界面主要用于显示搜索到的蓝牙设备,点击蓝牙设备便可以实现连接设备.界面有两个按钮,分别是搜素设备和停止搜索,点击搜索设备,即可显示当前发现的蓝牙设备名称,点击蓝牙便可以实现连接,如果蓝牙连接成功,便可以进入主窗口界面,点击定时设置按钮,能够进入定时窗口界面.定时窗口界面主要有标签定时设置,输入开关开的定时时间,开关关闭的定时时间,以及保存并发送的按钮,如果点击了这个按钮,便可以将输入的时间设置按照规定的协议发送给单片机,从而实现单片机的定时控制.软件的操作流程图如下图3-1所示.图 3-1 软件操作流程图３.３　软件编程设计软件的编程采用的是中文的编程方法,通过模块化编程实现整个APP的功能调用.其中软件的模块主要分为主窗口,登陆设备窗口,定时窗口.3.3.1 登陆窗口编程设计在登陆设备窗口,主要是蓝牙的搜索显示和连接.其代码如下:事件 按钮_搜索设备.被单击() 列表框1.清空项目() 蓝牙1.搜索设备() '搜索设备 弹出提示("正在搜索")结束 事件事件 按钮_停止搜索.被单击() 蓝牙1.停止搜索()结束 事件事件 蓝牙1.发现设备(设备名称 为 文本型,设备地址 为 文本型,是否已配对 为 逻辑型) 列表框1.添加项目(设备名称 & " " & 设备地址 & " " & 是否已配对)结束 事件上述代码分别为蓝牙的搜索,停止搜索以及蓝牙的正确连接.APP的登陆界面如下图3-2所示. 3-2 登陆界面3.3.2 主窗口代码编程如果APP成功连接了蓝牙设备,便可以自动进入主窗口。