基于51单片机和蓝牙模块的无线通信系统设计Word文件下载.docx
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10M模块尺寸，工作电压为DC3.3V~5.0V，模块通过6个2.54mm间距的排针与外
部连接间距引脚与外部连接模块和微控制器的连接只需要最低限度的四行可以：
VCC，GND，TXD，RXD，VCC和GND为电源的模块，该模块被连接到微控制器的RXDTXD和RXD和TXD可以。
该模块是5V和3.3V的微控制器系统兼容，可以方便地连接到你的系统里面去，和ATK-HC05模块是非常紧凑的。
所以基于上述考虑，采用方案二。
2.3显示界面方案
采用数字显示，优点：
结构简单，成本低。
只能显示有限的测量点和符号。
方案二：
采用LCD显示屏。
英文操作提示可以方便的人机交流。
多点温度值可同时显示，可以通过键盘或显示器浏览一个测量点的温度快速滚动。
本系统设计为多点温度采集情况，所以选择LCD显示。
3、系统总体设计
3.1系统总体分析
无线温度数据采集系统是一个基于微控制器的RF无线温度检测装置，通过收购部分的温度设计，发送/接收的显示元件的温度采集部分由8线数字温度传感器，AT89C51单片机，电源电路的一部分，看门狗电路，复位电路，1602LCD电路，收集在单芯片处理在数字显示器上的温度数据，并传输到接收单元。
送无线传输的一部分ATK-HC05-V1.0模块集成了高频发射，高频接收，PLL合成，FSK调制，参量放大，功率放大，频道切换等功能，微控制器不能直接与沟通一无线模块，通过串行电路所需的数据传输，串口电路采用RS232串口通信电路，显示部分采用1602液晶显示屏，AT89C51单片机以及单片机的外围电路由独立按键电路，晶振电路，复位电路组成。
系统设计框图如下：
图3.1.1发送模块系统框图
3.2设计原理
图3.1.2接收模块系统框图
无线温度采集系统是一个基于蓝牙无线模块上的温度检测装置。
该系统由温度获取部分和发射器/接收器，以及显示芯片。
温度采集部分由温度传感器DHT11，单片机AT89C51，低功耗无线收发模块等组成，采用寄生电源VDD传感器和GND同样的方式，地面，温度传感器连接在P1.0口。
打开电源后，本系统由单片机AT89C51向单线数字温度传感器DHT11芯片发出指令进行测温根据DHT11的通讯协议，主机控制DHT11温度转换必须通过三个步骤完成：
DHT11必须重新设置之前，每次读，写，一个成功的ROM命令后发送一个复位，最后一个命令发
送的RAM，这样才能开展DDHT11预定的操作。
复位请求数据线下来的主CPU500微秒，然后释放，等待约DHT11的信号后，收到了16到60微秒到240微秒60低脉冲存在的问题后，主CPU收到此信号表示成功复位。
在硬件上，使用寄生电源微控制器DHT11的连接，然后UDD，GND接地，I/O的微控制器连接到微控制器的I/O。
然后将数据传送给单片机AT89C51，8个数据传输两次，然后可以通过编程来从数字显示四个数据，因为有一个51单片机的全双工串行通信口，所以模块之间的微控制器和无线收发器的串行通信。
正负温度数据的第一序列，当前温度是与3后小数点。
数据也被提供到用于无线传输的低功率无线传输模块。
通信满足一定的条件，如计算机的串口是RS232电平，而单片机串口的TTL电平，必须有两者之间的电平转换电路，我们使用一个专用芯片MAX232进行转换。
无线传输温度数据主要是基于低功耗无线传输模块PTR2000无线数据传输模块是关键设备的无线收发芯片，设计选择的蓝牙模块HC-06。
接收数据，发送AT89C51单片机控制。
首先，系统必须被初始化，从而使微控制器在串行通信，利用单片机的中断响应，相应的引脚蓝牙模块的控制，接收或发送数据。
通过无线发送和接收的数据被转移到AT89C51单片机的接收结束之前，显然后的数据到微控制器的数据表1602可以通过液晶显示器显示出来。
1602液晶显示模块是一个缓慢的显示，所以在执行之前，每个指令必须确认模块的忙标志为低，这意味着忙，否则该命令将失败。
输入所显示的字符首地址显示字符，这是哪里的人物告诉模块显示。
最后，通过比较液晶屏和手机屏上的温度数据，以确定数据的无线传输的温度是正确的。
4、各个元器件及芯片简介
4.1AT89C51单片机介绍
4.1.1AT89C51单片机简介
AT89C51是一种4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的EEPROM可反复擦除100次。
该设备采用了高密度非易失性存储器ATMEL公司的制造技术，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于CPU8和多功能组合在一个单一的闪存芯片，ATMEL公司的AT89C51单片机是一种高效，AT89C2051是它的一个简化版本。
图4.1.1AT89C51单片机实物图
4.1.2主要特性：
①与MCS-51兼容
②4K字节可编程闪烁存储器
③一千个字/擦循环数据能保留120个月之久。
④全静态工作，0Hz-24Hz·
三级程序存储器锁定
⑤128*8位内部RAM32可编程I/O线
⑥两个16位定时器/计数器
⑦5个中断源
⑧片内振荡器和时钟电路
4.1.3主要管脚说明：
P0口：
P0口是一个8位漏极开路双向I/O口，每个引脚可以吸收8TTL栅极电流。
当该引脚为第一个写1P1口被定义为一个高阻抗输入。
P0可用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址第八。
P1口：
P1口是一个内部上拉电阻来提供的8位双向I/O口，P1口输出缓冲器接收4TTL门电流。
之后的P1口引脚1写入，内部拉高，可作为输入，P1口被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
P2口：
P2口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，四TTL输出门极电流，当P2口被写“1”，该引脚在内部上拉电阻拉起，并作为输入。
并因此作为输入时，P2口pins被外部拉低时将输出电流。
当P2口用于外部程序存储器或16位外部数据存储器地址的访问高八P2口输出地址。
P3口：
P3口引脚的上拉电阻8与能接收四TTL输出门极电流内部双向I/O口。
当P3口写入“1”后，他们被拉高内部并用作输入。
由于输入被拉低外部，P3口输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
4.2DHT11温度传感器简介
DHT11数字温湿度传感器的温湿度复合传感器的校准的数字信号输出。
它使用一个专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻元件和湿NTC温度测量装置感，并与一个高性能的8位微控制器相连接。
因此，该产品具有优良的品质，响应速度快，抗干扰能力强，性价比极高等优点。
每个DHT11传感器校准精确的湿度校验室。
存储在程序的OTP存储器，内部传感器检测信号的过程中要调用这些校准系数的形式的校准系数。
单线串行接口，使系统集成变得简单和快捷。
超小尺寸，低功耗，信号传输距离可达20米，使得各类应用甚至最为苛刻的应用的最佳选择是。
产品为4针单排引脚封装。
连接方便，可根据用户需求和提供特殊包装。
图4.2.1DHT11传感器实物
4.2.1引脚说明
引脚号 引脚名称类型 引脚说明
1VCC电源 正电源输入，3V-5.5VDC
2Dout 输出 单总线，数据输入/输出引脚
3NC空 空脚，扩展未用
4 GND 地 电源地
4.2.2电源引脚
3-5.5VDHT11的电源电压。
功率传感器后，稍等1s可以在此期间跨越一个不稳定的状态，而不会发送任何命令。
电源引脚（VDD，GND）一个100nF的电容去耦滤波的增加。
4.2.3串行接口（单线双向）
DATA是用于微处理器和DHT11和同步，单总线数据格式，因此通信时间为4ms之间的通信，在用户发送一个起始信号的MCU，从低功耗模式到高速模式下，主机DHT11过渡等待开始信号后，DHT11发送响应信号时，发送40位的数据，并触发信号的采集时，用户可以选择将读出的数据的一部分。
从模式下，DHT11接收启动信号触发一个温湿度采集，如果没有收到，主机发送一个开始信号，DHT11温湿度不会主动过渡到低速数据采集模式后的聚集地。
图4.2.1串行接口
4.3蓝牙模块介绍
4.3.1蓝牙概述
蓝牙无线技术是一种短距离通信系统，可用来代替便携式设备和/或固定电子设备的电缆的连接。
蓝牙无线技术的主要特点是功能强大，功耗低，成本低。
许多核心规范的功能是可选功能，以实现产品的多元化。
蓝牙核心系统包括一个无线电频率收发器，基带和协议栈。
该系统可以被连接到提供服务的设备，并支持数据的各种类别的这些设备之间的交换。
操作概述蓝牙无线电（物理层），而无需申请许可证来运行2.4GHz的ISM频段。
系统采用了跳频收发器，以防止干扰和衰落，并提供多种FHSS（跳频扩频）携带者。
许多核心规范的功能是可选功能，以实现产品的多元化。
系统采用了跳频收发器，以防止干扰衰落，并提供多种FHSS（跳频扩频）携带者。
RF工作频率是使用二进制调制的形状，减少了收发信机的复杂性。
抚了抚速度每秒1兆（MSPS），每秒（Mbps）的比特率支持1兆;
对于可以支持的总空气的2或3MB/s的比特率的增强数据速率。
这些模式被称为“基本速率”和“增强型数据速率”。
正常工作条件下，同步到公共时钟和跳频图案为一组设备共享单个物理无线电信道。
已知的设备提供的主同步参考。
所有其他设备被称为奴隶。
在这样一个微微网的同步装置形成（微微网）。
这是蓝牙无线技术进行通信的基本形式。
微网设备特定的跳频图案，根据主时钟，显示在蓝牙规范及特定字段的地址，以确定一个具体的算法。
基本跳频图案是ISM频段的79伪随机顺序。
跳频图案可以调整，以排除干扰的设备的一部分。
自适应跳频技术，提高蓝牙技术的共存和一个静态（非跳频）ISM系统（当两个并存）。
物理信道复用成时间单位称为槽。
在蓝牙功能的设备发送的时隙分组形式的数据。
如果条件允许，你可以分配多个连续时隙的数据包。
跳频传输或接收数据包时发生。
蓝牙无线技术提供了通过使用时分双工（TDD）方案的全双工传输效率。
党有一个链接物理信道，信道和相关的控制协议层。
通过物理信道和信道链路级的物理信道，物理链路，逻辑传输，逻辑链路和L2CAP信道。
内的物理信道可以被两个发
送设备和数据包的双向传输之间的任何物理链接构成。
在微微网物理信道，在其上的设备可以构成一个物理链路上有一定的局限性。
每个具有设备之间和从主设备的物理连结。
没有直接的物理链路，从微微网的设备之间形成的。
该物理链路可以被用作一个或多个逻辑链路传输层支持单播同步广播通信和异步和同步通信。
流量可以区分对通过占有资源管理器槽调度功能分配到物理链路的逻辑链路。
除了用户数据，但是还逻辑链路控制协议和基带的物理层的负荷。
该链路管理协议（LMP）。
在使用默认的逻辑异步面向连接的传输信令LMP的传输协议的微微网的有源器件。
由于历史的原因，这就是所谓的ACL逻辑传输。
每次设备将创建一个默认的ACL逻辑传输时间加入微微网。
当需要发送同步数据流可以创建额外的逻辑传输。
链路管理功能采用LMP控制操作微微网的设备，并在下层（射频层和基带层）的管理结构提供服务。
LMP协议只能加载在默认的ACL逻辑传输和默认的广播逻辑传输。
在与上述基体层，L2CAP层提供提取的应用程序和服务的信道。
它可以执行分割和应用数据的重新组装，并进行多个复用在共享逻辑链路或解复用的信道。
L2CAP有一个协议控制通道，在默认的ACL逻辑传输的负载。
提交给L2CAP协议的数据应用程序可以在任何支持的协议L2CAP逻辑链路被加载。
图4.3.1蓝牙模块实物图
4.3.2蓝牙模块电路
4.3.3蓝牙模块引脚功能
图4.3.2蓝牙模块电路
名称
说明
VCC
电源（3V-5V）
GND
接地
TXD
RXD
模块串口发送引脚（TTL电平吗，不能接RS232电平）
模块串口接收引脚（TTL电平吗，不能接RS232电平）
KEY
态
高电平进入AT状态吗，低电平或者悬空则进入正常状
LED
配对成功输出高电平，未成功输出低电平
4.4蓝牙串口通信助手
表4.3.3蓝牙模块引脚功能
蓝牙串口通讯模块的工作模式有两种：
命令响应和自动连接这两种工作模式，当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输；
当模块处于命令响应工作模式时能执行下述所有AT命令，用户可向模块发
送各种AT指令，为模块设定控制参数或发布控制命令。
图4.4.1蓝牙串口通信图
4.51602液晶显示屏介绍
1602液晶，能够一起显示32个字符。
注：
为了表示的方便，高电平用1
代表，低电平用0代表。
4.5.1.管脚功能
图4.51602液晶实物图
1602采用标准的16脚接口，其中：
第一脚：
VSS供电接地引脚，第2脚：
连接到正，第3脚：
VDD5V电源：
V0为液晶显示器对比度调整结束，最弱连接到正电源，接地最高的对比度电源对比度（对比度过高会产生“鬼影”，由一个10K的电位器来调整对比度时）。
第4脚：
RS选择注册，选择数据寄存器高一点，低0:
00选择指令寄存器。
第5脚：
RW读写信号线，高读操作
（1），写低（0）。
第6脚：
E（或EN）端启用（enable）结束。
第7〜14脚：
D0〜D78位双向数据终端。
第15〜16脚：
空脚或背光电源。
5、各部分电路设计
5.1电源电路
在微控制器板培训系统设计了一个外接电源电路，电源电路包括两种方法：
一种是直接用PC的USB端口5V直流电源的训练板上，然后添加在电源电路中的电流500mA的自恢复保险丝到PC的USB供电的限制提供了一定的保护作用;
另一种是小DC电源，9V直流电源输出到电源电路，通过LM7805降压稳压器芯片的作用提供必要的培训板上5V电源工作。
5.1.1电源电路图
5.2复位电路
图5.1.1电源电路
复位电路的基本功能是：
提供一个复位信号，当系统直到系统是稳定的电力，撤销复位信号。
对于可靠，功率是一定的延时复位信号，以防电源开关或电源插头点撤销后，即使在稳定的组合工艺引起的抖动影响复位。
电路可以实现基本的功能，其输入输出特性。
但解决不了电源毛刺（A点）和电源缓慢下降（电池电压低）等问题，并调整RC延时不断的变化会使驾驶能力恶化。
复位电路是高左向右一样有效，手动复位开关低的Sm通道避免了电路上的谐波干扰。
5.2.1复位电路图
5.3串口电路
图5.2.1复位电路
由比特从一个I/O引脚传输二进制编码数据的单片机几个是串行通信。
是所谓的串行通信外围设备和计算机数据信号线施加到门中的数据信号传输线的数据位，数据的每个比特占用一个固定长度的时间，利用该通信更少的数据线，传输速度比并行传输慢。
串行通信的优点是远程通信和船员通讯，51系列是由它自己的串行通信完成后，高可编程的全双工串行端口是串行通信接口。
串口通信协议的内容
在RS-232-C中的任何一个信号线的电压的接口的电气特性是负逻辑。
这就要求接收器识别信号低至3V为逻辑“0”时，高3V信号为逻辑“1”。
RS-232-C接口连接器接口，常用型号为25针的DB-25插头和插座，通常在DCE端的插头，插座在DTE端的一些设备与PC机的物理结构连接的RS-232-C接口，因为另一侧不用于发送控制信号时，只有三个接口线，即“发送数据”，“接收数据”和“信号接地”。
因此，使用一个9针的DB-9插头座，和屏蔽双绞线传输线。
5.3.1串口电路图
图5.4.1单片机及其串口电路图
5.4显示电路
还有另一块显示电路AT89C51单片机，外围电路和1602液晶显示组件。
1602液晶屏可显示32个字符，内部字符发生器存储器（CGROM）已经存储了160个不同的图形点阵字符，这些字符有：
阿拉伯数字，大写字母，常用符号，和日文假名等，当数据传输过在LCD屏幕的第一行显示单词的温度，并且第二行显示的温度值。
5.4.1显示电路图
图5.4.1显示电路
5.5系统整体电路图
图5.5.1整体实物图
图5.5.2系统整体电路
6程序分析与设计
本系统是基于蓝牙的无线温度采集，采用了DHT11温湿度传感器来采集周围环境当中的温度，同时把采集到的温度经过数据处理后显示示在LCD1602液晶屏上。
此时，需要蓝牙手机或蓝牙电脑通过串口调试助手软件发送一个命令去查询此时窗帘的状态。
这里只需发送一个“？
”号，即可收到一个从下位机蓝牙发送来的一个温度值。
如图6.1所示：
图6.1系统主程序流程图
温度采集传感器用的是DHT11，它能够将模拟的温度量经过一个数据口传给单片机处理，单片机经过一系列的数据处理之后，将最后的温度显示在液晶屏上。
图6.1.1温度采集程序设计
7、制作与调试
系统通常包括实验室硬件调试联邦调查局，联邦调查局实验室软件，实验室系统仿真，仿真试验机正在运行，现场安装和调试几个环节。
系统组装完成后，首先要系统硬件联邦调查局实验室条件下;
联邦调查局成功后，与硬件操作，以确保它是很容易发现，在软件调试过程中软件错误，有时硬件故障，完整的软件故障，硬件，隐藏的问题，可以发现和纠正;
在进入网站之前，还必须在实验室条件下充分暴露的问题和解决这些问题，通常与模型，而不是一个完整的模拟实际系统的调试，运行测试后的机器不停的通过机器，然后输入正确的现场安装，操作和成功通过使用一定的时间，设计是不完整的，直到整个系统工作的最后验收。
下面通过硬件和软件两方面介绍相应的调试方法。
7.1硬件调试方法
7.1.1常见的硬件故障
1、元器件失效
可能有两个原因：
一是设备本身损坏或不符合性能要求;
造成部件故障第二装配误差，如电解电容，二极管极性错误，集成电路安装在错误的方向等。
2、逻辑错误
它被设计为处理所造成的过程中的误差或错误。
此类错误包括错线，开路，短路，相位误差等。
3、可靠性差
造成大量的可靠性差，如孔的金属，焊接接触不良会造成不好的时候系统还是不错的，经不起震动;
内部和外部干扰，电源的纹波系数，过载装置，例如不引起稳定的逻辑电平;
痕迹和不合理的制度也可能导致可靠性差。
数码显示调试
调试发现亮度发光二极管已经非常微弱，用万用表测量显示，输入电压只有1.99V，勉强能光，同时还约89C515V输出电压，分析知道正在进行89C51串行口工作时，负载较重，发光二极管份额的电流很小，它不能正确地光。
在添加非反相放大器来驱动他们的工作。
7.2软件调试方法
软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。
如果采用模块程序
设计技术中，模块是单独调试。
当调试子程序必须遵守现场环境，即入口条件和出口条件。
调试工具可以用来设置断点或单步运行模式，网站通过检查系统CPU，ARM的内容和I/O端口的状态，并检查程序是否符合设计要求的结果。
通过检测误差可以在程序循环的错误被发现，和机器代码错误的地址转移。
您还可以找到用户系统硬件故障，软件算法和硬件设计错误。
在调试调试用户系统硬件和软件的持续的过程，步骤通过一个程序模块。
每个模块后，可以放在一起的相关功能模块集成调试在一起。
如果在此阶段出现故障，如果子程序运行破坏现场，缓冲单元冲突，建立和清除标志位也许会考虑是否在设计上的错误，是否堆栈区溢出，如果正常状态输入装置等。
如果用户系统正在开发计算机监控操作，用户还必须考虑是否缓冲单元和监控单元的工作发生冲突。
单步和断点调试，调试应连续进行，这是因为只有一个单一的步骤来验证程序或不正确的操作，不能确定定时精度，CPU的实时响应等问题。
在完成所有调试完成后，操作应重复几次，除了观察操作系统的稳定性，同时也观察了原设计要求，用户的操作，如安排是否合理，必要的，然后进行适当的修正。
调试好以后，再使各个任务程序同时运行，如果操作程序无错误，一般情况下就能正常运行。
8.硬件总图
CV
02RNE
TP
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