基于Android设备的无线风扇调速设计课程设计论文.docx
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基于Android设备的无线风扇调速设计课程设计论文
课程设计论文
论文题目：
基于Android设备的无线风扇调速设计
摘要4
1. 课程设计任务5
1.1 课程设计题目5
1.2设计的要求5
1.3人员分工及进度安排5
2.设计总体方案选择（wifi模块部分）6
2.1wifi模块的介绍6
2.2方法一HX-M02wifi模块怎么和手机连接测试数据收发AP模式7
2.3方法二HX—M02wifi模块作为STA模式收发数据11
2.4串口大师的介绍15
3.单元模块设计17
3.1wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明17
3.2单片机怎么和wifi模块实现通讯20
3.3串口抓包工具21
4.其他部分22
4.151单片机产生PWM方法 22
5.调试与测试结果24
5.1最终成果24
5.2调试过程遇到的问题与解决方法24
总结24
6.1收获25
6.2不足、改进措施25
参考文献26
基于Android设备的无线风扇调速设计
（wifi模块连接与整体调试部分）
摘要
本系统设计主要目的是手机通过app软件在wifi环境下实现对电机转速的无线控制。
wifi模块（红心物联）的核心功能是将串口数据与TCP/IP数据进行转换传输。
故而wifi模块组建收发数据测试，必须将wifi模块的串口端和计算机串口端连接，同时wifi模块的网络也需要与计算机通过无线网卡或者无线路由器建立连接。
把wifi模块与单片机线连接，手机发送信号给wifi模块，事先编好程序的单片机接收到wifi模块的信号对风扇电机转速做出调节，实现无线传输控制风扇转速。
关键词wifi模块；51单片机;无线数据传输;串口连接
1. 课程设计任务
1.1 课程设计题目
在Android平台开发app，手机通过app软件对wifi模块下单片机上风扇电机转速的无线控制
1.2设计的要求
技术参数：
单片机5V，wifi模块3.3V供电工作
温度范围:
-45°C~+85°C
尺寸：
32mmx20mmx4.5mm
1.3人员分工及进度安排
人员分工：
本小组由三名成员组成，王永浩（组长）、苏雷（组员）、杨萌林（组员），王永浩主要负责对单片机源程序的编写与还有电机的调试，杨萌林主要负责手机app的编写和调试，苏雷主要负责wifi模块的通信，wifi模块与单片机，手机的连接和调试。
周期进度：
1、确立任务目标，设计思路，基本框架图，购买相关元器件，初步编写代码；
2、配置元器件，继续编写完善程序，尝试初连接；
3、联机操作，完善配置，开始调节，看是否实现目标，改进；
4、改进配置要求，调节，分析，完善；
5、结合设计产品，修改完善论文。
2.设计总体方案选择（wifi模块部分）
2.1wifi模块的介绍
首先介绍一下wifi模块（红心物联）的核心功能是将串口数据与TCP/IP数据进行转换传输。
故而wifi模块组建收发数据测试，必须将wifi模块的串口端和计算机串口端连接，同时wifi模块的网络也需要与计算机通过无线网卡或者无线路由器建立连接。
。
在wifi模块串口端和wifi端同时与电脑设备连接上的提前下，可以通过串口测试工具获取wifi端端发过来的数据（如串口大师），同时也可以通过TCP/UDP工具获取从串口端发来的数据。
在使用模块之前，首先应该对模块的收发测试，本模块有多种测试平台。
1. wifi模块与带无线网卡的电脑在wifi环境下测试。
2. 模块与不带无线网卡的电脑在wifi环境下测试。
3. 模块与手机在wifi环境下测试。
工具，硬件方面需要串口转接板或者（TTL转232转接板），方便与电脑连接。
（连接图可以参考红心物联官网）。
工具，软件方面配置工具、串口大师、TCP/UDP工具可以从官网下载。
工具一：
UART配置管理程序，由红心物联科技公司提供一个快捷配置管理模块的 应用程序，用户查询、配置、修改参数、功能测试、固件升级等.
工具二：
网络端TCP/UDP收发数据测试工具，网络上类似的小工具也有很多。
工具三：
模块串口端数据收发的调试工具，网络有很多类似的小工具，如串口大师，串口助手、串口调试等等。
2.2方法一HX-M02wifi模块怎么和手机连接测试数据收发AP模式
HX—M02wifi模块可以作为AP和STA两种模式与电脑实现数据收发，HX—M02wifi模块作为AP的时候，怎么和手机实现收据测试收发的。
这是我们需要研究的，因为这次课程设计我们主要运用了wifi模块的AP模式，后面我会介绍STA模式。
第一步打开HX-M02wifi模块的配置软件，查看wifi模块的相关数据，比如wifi模块所处的工作模式，以及wifi模块的地址以及IP。
详情你看下面的图解。
（还有一个通讯端口没讲解，HX-wifi模块的通讯端口默认是8000）
第二步，手机和电脑同时连接HX-wifi模块AP模式的网络。
第三步：
手机客户端的操作,打开手机客户端的“网络通讯助手”（本教程以安卓手机为例，苹果手机也一样操作）由于wifi模块处于AP服务器TCP通讯模式，所有手机客户端需要建立一个TCP通讯的客户端。
并且连接服务器，建立通讯。
详情可以参考下图。
第四步：
打开串口工具测试并且点击建立连接。
（注意：
串口设置一定要对于你电脑连接的串口，以及默认波特率是115200）
最后一步，前戏都做完了，环境也搭建好了，下面开始用手机发数据给HX-M02wifi模块，以及wifi模块发送数据给手机了。
2.3方法二HX—M02wifi模块作为STA模式收发数据
第一步：
打开上述工具一配置管理程序，对模块进行相应的设置
a. 在"串口连接"中选择电脑使用的COM接口，设置中确定波特率为"9600"，数据位"8"，效验码"无效验"、停止位"1"."点击确定"。
然后点击"退出透传模式"按钮。
如果退出不成功，可以重新给模块上电，再次"搜索模块"。
（提示：
连接成功之后的界面）
b. 在连接成功之后，无线设置下面的，"工作模式"选择基础网络-STA,"网络名称"、"密钥"填写你要连接的无线网络名称和密码。
（注：
密钥格式选择“ASCII” ，安全模式根据路由器的加密方式选择）
c. 选择启用自动工作模式，协议选择"TCP"、"客户端"服务器地址打开"TCP&UDP测试工具"的电脑IP（这里设置成：
192.168.1.100），这里测试的是本机IP，最后是端口号，任意设置，只要与后面步骤的端口号一致就可以（这里先设置成60000）。
d. 点击"提交修改"弹出确定重启。
弹出无响应，点击确认即可。
如果设置没有错误wifi模块现在应该与无线路由器建立连接了，可以从wifi模块的LED灯观察状态，也可以通过"配置管理程序"中的"功能测试"选项下"扫描"，"状态"功能确认是否正常连接。
（参数修改成功，才能保证下面步骤顺利进行）
第二步：
关闭配置管理程序，打开工具二（TCP/UDP收发数据测试工具）对本机电脑进行设置。
a. 点击"创建服务器"，输入本机端口号"6000"，即步骤1中c步骤设置给模块的端口值。
点击"启动服务器"，然后对wifi模块复位。
（提示，这里一定要重新启动wifi模块，要不然TCP工具搜索不到客户端）
第三步：
打开工具三（如串口大师工具）选择端口与工具二（TCP/UDP收发数据测试工具）通讯，实现双向通讯传输功能。
a.打开打开工具三（如串口大师工具）软件。
选择电脑使用的串口，波特率"9600"、数据位"8"、效验码"NO"、停止位"1"都是默认设置，打开"高级选项"按钮中"流量控制"下拉框，选择"硬件RTS/CTS流控"，预防数据丢失。
点击"打开串口"。
2.4串口大师的介绍
串口大师（ComMaster）ForWin2000/XP是一款集调试,测试,监视,过滤一体的串口专用软件（利用Win2kWDM设备驱动编程技术）.
软件性质:
共享软件.串口监视/过滤的功能有使用次数限制,串口调试,串口测试完全免费.
软件版本:
1.1
调试功能设置丰富,测试功能非常专业,监视功能可以监视通信程序对串口的访问流程,过滤可以对串口数据流进行更改.
串口调试/测试要独占串口,监视/过滤功能不占用串口资源.
1.串口调试设置丰富,几乎用到了串口的所有功能.
自动检测串口,包括主板串口,USB虚拟串口,网络虚拟串口
波特率110-512000（波特率>115200时需要硬件支持）,数据位5-8位,5种校验位,3种停止位（5位数据位时,才能设置1.5位）
多种流量控制,可在发送,接收选用不同的流控方式
能发送大的文件,和16进制字符
显示所有的MODEM信号线,以及各种串口硬件错误（帧错,校验错..）,图形方式显示数据流量
2.串口测试功能专业,发送/接收标准通信测试用的伪随机码,测试串口线路误码率
设置同串口调试...
发送2^15-1,2^11-1,2^9-1及16bit人工码,这些都是通信测试仪表选用的伪随机码型
接收自动同步,可以测试单向的串口线路误码
记录发生的误码个数,误码率,误码时间...
3.串口监视功能分析详细
采用WDM型设备驱动编程,不占用串口资源,监视通信程序对串口的任何访问
监视:
波特率,数据位,校验位,停止位的设置
各种特殊字符,读写超时,读写缓冲区的设置
握手方式,流量控制,串口事件,MODEM信号的变化
实时显示读写数据
显示:
被监视串口的MODEM信号线,硬件错误,图形显示数据流量
作用:
破解它方的通信软件,通信协议.利用它可以看见'超级终端','拨号网络','串口专家','串口助手'等等软件对串口访问的全部过程
4.串口过滤功能更改串口数据流
采用WDM型设备驱动编程,不占用串口资源,应用程序根本感觉不到它的存在
按字节,按时间,周期性的改变字符,使串口数据发生误码
按字节,按时间,周期性的代替字符,使串口数据发生替换
按字节,按时间,周期性的删除字符,使串口数据丢失字符
作用:
可以模拟数据传输种出现的误码,丢失字符等现象,调试串口的通信协议,不能检查数据错误的通信协议是失败的协议
3.单元模块设计
3.1wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明
wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明
51单片机引脚图
51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机之间可以方便地进行串口通讯。
进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。
我们采用了三线制连接串口，也就是说和计算机的9针串口只连接其中的3根线：
第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。
这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。
Wifi模块相关数据
1.模块供电电压为直流3.3V，接口信号电压为标准串口TTL电平。
2.模块最大工作电流约250mA，在设计供电电路时需注意满足模块功耗、
3.nRESET引脚可悬空，但仍建议将此引脚与MCU连接，以便必要时可对模块进行复位操作。
注：
引脚（8~5）用于标准TTL电平串口通讯，引脚（4~1）为可选功能引脚。
在不使用多功能的情况下将引脚悬空即可，不影响模块正常工作。
LED指示灯说明
LED①：
电源指示灯。
LED②：
Link指示灯。
在WIFI未联网的情况下为低频率闪烁，在WIFI联网情况下为高频率闪烁。
最后，由于模块已经开发好，可以连接市面上大部分的单片机。
参考样板
3.2单片机怎么和wifi模块实现通讯
单片机怎么和wifi模块TLN13UA06实现通讯，串口wifi模块有自动模式和命令模式，若是工作在自动模式下实现透明传输，串口wifi模块的作用如同一根虚拟的串口线将服务器和客服端的串口连接起来，编程比较方便波特率设置简单。
但总是发送和接收的字节相差很多，而且测试软件上接收窗口不显示接收字节。
解决办法：
第一：
确信串口Wifi模块TLN13UA06匹配好？
尤其是地址和端口。
解决：
串口Wifi模块TLN13UA06配置软件与单片机连接，成功时在软件界面提示端口配置成功。
第二：
串口Wifi模块传输数据量是多少？
有没有超过串口口的门限？
硬件流控有没有打开？
没有硬件流控的情况下，软件流控有没有做好？
解决：
自动组帧触发长度：
是指要达到门限长度，才会发送，否则，要等到触发时间。
如果传输字符串够长，达到组帧触发长度了；否则没有的话，需要等到了触发时间。
工作在自动模式下，模块支持用户可设置的自动组帧触发长度和触发的时间。
同时此模式下，模块串口传输支持硬件流控方式，提供标准的RTS/CTS信号，手册说明用户在进行大数据量传输时启用硬件流控功能，这样可以充分保证数据的可靠传输，对于不需要流控功能的应用场合，用户只需把RTS/CTS引脚悬空即可。
第三：
尝试着用AirPeek抓一下包。
看看数据发送是否成功。
3.3串口抓包工具
这里需要两个软件，第一个是串口抓包工具，还有一个是配置工具。
要注意一个问题，必须先打开串口抓包工具的串口，然后再打开配置工具。
串口抓包工具下载地址：
配置工具下载地址：
第一步使开发套件，连接好电源和串口线。
然后打开配置工具。
第二步打开串口抓包工具。
并简单的设置好。
然后选择启动。
第三步，可以看到通过串口抓包工具看到配置工具发了什么AT指令给wifi模块了。
其他部分
4.151单片机产生PWM方法
89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用
软件编程的方法来模拟。
例程
本例程采用定时器T0在工作方式1下产生一路PWM，用独立键盘控制频率、占空比的加减，频率可调范围100Hz-10kHz，占空比0-100%均为理论值，实际
值略低）
部分代码如下：
注：
T0_H,T0_L,T1_H,T1_L均用于暂时存储初值，进入中断服务程序后直接给寄存器TH0、TL0赋值，避免了在中断中计算。
5.调试与测试结果
5.1最终成果
给wifi模块和单片机供电之后，连接好实物图配置好电机，手机搜索到wifi信号连接，输入事先设定好的命令，01表示转速最快，02表示稍快，03表示稍慢，04表示最慢，05表示停止，其他命令均表示停止。
观察电机运行状态可以发现控制实现得非常完美，所以本次实验相对来说是很成功的。
5.2调试过程遇到的问题与解决方法
（1）.在进行wifi模块配置之前没有认真阅读相关文献，对wifi模块的原理一知半解所以一直调节不出来正确的配置，使用模式为AP模式。
一开始电脑程序收不到串口设备发来的数据，而且程序给串口设备发指令也没有回应。
已知程序和串口调试助手之间可以正常通信，串口设备与上位机之间也可以正常收发数据.后来查阅资料才知道是程序不能与串口设备通讯。
问题解决了，是因为电脑的串口接法和串口设备的串口接法不同，换了下引脚就通了.
（2）wifi模块与单片机连接的时候我们没有相应的串口线，所以把wifi模块拔下来对它的引脚分别与单片机相应连接，可是它们之间的工作电压不同所以我们用了两个单片机面板，一个专门为wifi模块提供3.3v电源，一个作为工作的单片机。
（3）在连接好电路的情况下发现电机没有响应，换了一个电机调试才成功了，原因是电机的额定电压不同，调试完成后能够实现转速的控制。
总结
6.1收获
此次课程设计，我主要负责的是对wifi模块的连接部分，之前也没有学习过嵌入式，一开始什么也不懂都要从头查阅资料学习，从怎样配置模块到怎样传输发送命令，再到连接起来实现完整控制的整个过程。
通过学习了有关控制工程和嵌入式软件、硬件方面的知识，也学到了很多知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过思考，一遍又一遍的检查查阅资料终于找出了原因所在，也暴露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践是最好的老师，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
通过这次课程设计，我掌握了硬件电路的设计方法和相关串口工具软件的使用，通过查阅资料，也掌握了wifi模块，51单片机的使用方法和工作原理。
整个设计通过了软件和硬件上的调试。
设计中遇到了很多实际性问题，在实际设计中发现，书本上理论性的东西与在实际运用中是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。
可以说系统的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。
还有感谢这次参与设计的其他两位成员，他们两个学的知识比我全面，所以很多东西都请教他们和大家团队合作，这也提高了我的团结协作能力，对今后参加工作和实际生活有很大帮助。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经清楚，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
6.2不足、改进措施
不足：
由于时间比较紧，整个系统的功能和硬件电路比较简单。
我只是对这些硬件的功能和使用方法掌握了，但是对其根本原理还是不够清晰，老师也批评了说我一知半解，能够使用却对其原理不熟悉。
我们的设计功能比较单一，只有对风扇电机的转速控制。
改进措施：
现实中，我们可能需要强电压来控制电机，所以对电机驱动这一块还需要改进，这样更加符合实际情况。
该系统所实现的功能比较单一，所以我们可以对温度和湿度做出感应从而使风扇做出转速调整。
再一个风扇的转速用肉眼和听声音判断比较麻烦，所以我们下来后设计添加了一个档位显示功能。
同样既然能实现电机转速控制，就可以对其他智能家居实现无线控制，前景还是非常可观的！
参考文献
[1]李建忠.单片机原理及应用（第二版）陕西：
西安电子科技大学出版社，2008.2
[2]杨素行.模拟电子技术基础简明教程（第三版）北京：
高等教育出版社2006.5
[3]陈涛.单片机应用及C51程序设计（第2版）北京:
机械工业出版社,2011
[4]AlessandroRubini，JonathanCorbet.Linux设备驱动程序[M].中国电力出版社.2002
[5]http:
//www.hx-©2015| wifi模块 || zigbee模块 || 红外模块 || 蓝牙模块 || 工业级wifi模块 | Valid XHTML1.1 and CSS3 33querysin0.299seconds. ）
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
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3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
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5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
3）其它
致谢
时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的。
首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。
本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。
本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。
经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。
这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。
没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。
首先，我要特别感谢我的知道老师周巍老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。
周巍老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。
从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。
再次对周巍老
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