基于51单片机蓝牙智能台灯设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析...........................................................................................................1

2设计方案遴选...........................................................................................................1

2.1单片机的选择................................................................................................1

2.2蓝牙模块的选择...........................................................................................1

2.3系统框图设计...............................................................................................2

3产品硬件设计...........................................................................................................2

3.1STC89C51RC单片机的核心电路设计..........................................................2

3.2复位电路设计...............................................................................................3

3.3蓝牙模块设计...............................................................................................4

3.4光照感应模块设计.......................................................................................4

3.5时钟电路设计...............................................................................................5

4产品软件设计...........................................................................................................5

4.1主程序流程图...............................................................................................5

4.2产品程序清单...............................................................................................6

5产品使用说明...........................................................................................................7

5.1产品装配图...................................................................................................7

5,2产品调试.......................................................................................................7

6产品使用说明...........................................................................................................8

7产品设计技术标准...................................................................................................9

参考资料.......................................................................................................................9

附录1元器件清单............................................................................................10

附录2电路原理图............................................................................................10

附录3PCB设计图.............................................................................................11

附录4产品实物图............................................................................................12

附录5程序代码................................................................................................12

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基于51单片机蓝牙控制台灯设计与制作

1产品功能分析

台灯是我们的必需生活用品，但是我们经常会忘记关灯或者灯的开关太远

从而不想去关闭开关而浪费了很多的资源。而在晚上的时候，人们摸黑开灯十

分不便。当人经过台灯且环境光较弱时，自动感应开灯，当检测到人离开时则

自动关闭灯光，台灯开关可以用手机软件来进行控制，达到节约能源的目的。

本产品由51单片机为主要控制的智能LED台灯。该产品可以实现手动和自

动两种调节方式；我们可以通过按键来切换工作方式和LED的亮度，光敏模块

实现对光敏信号的采集，并利用PWM调光技术对LED进行光度的自动调节，和

蓝牙模块进行手机连接蓝牙用app进行控制。

2设计方案遴选

2.1单片机的选择

我选择的单片机是STC89C51，因为它加密性强，无法解密。而且它是拥有

超强抗干扰是一种低功耗、高性能的芯片。它的I/O口经过特殊处理，电源的

供电系统，复位电路和时钟电路也是经过特殊方式处理过；在系统方面可编程，

不用通过编程器，还可以进行远程升级。而且成本相比较低，有关于硬件的无

需进行修改，所以产品就会显得小巧便捷。

2.2蓝牙模块的选择

HC-05模块是主从一体的蓝牙串口模块，通俗的来说，当我们两个设备蓝牙

进行连接配对好之后，就能够忽视其内部之间的通信协议，然后就可以把蓝牙

模块作为串口用。当它们二者之间连接成功时，二者使用的共同通道就能够看

作同一个串口，两个设备基本上也可以看成一个设备，一个设备发送数据，另

外一个设备可以接收到所发送的数据。

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2.3系统框图设计

2.4光照感应模块的选择

ADC0832是一款在平常生活中使用率比较高，比较入门的一种芯片。ADC0832

是一种拥有8位分辨率，双通道A/D的转换芯片。在我们给它提供一个5V电

源输入供电时会使ADC0832模块的输入电压会在0~5V之间。而且芯片拥有双数

据输出能够作为数据校验。其转换程序也让人更快理解，而且ADC0832模块芯

片体积小很方便，兼容性也强，所以非常具有性价比受绝大部分程序员的深爱。

3产品硬件设计

3.1STC89C51RC单片机的核心电路设计

1.STC89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可

编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程

Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决

方案。

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2.STC89C51的特点

1.增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU

2.工作电压：5.5V-3.4V/3.8V-2.0V，

3.工作频率范围：0至40MHz，就是普通8051的0～80MHz.实际工作频率能

至48MHz，用户应用程序空间4K/8K/15K/16K/20K/32K/64K字节，片上集成512

字节/1280字节RAM

4.通用I/O口，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传

统I/O口）P0口是开漏输出，用作总线扩展时，不需要加上拉电阻，用作I/O

口时，需加上拉电阻。

6.ISP/IAP，不用专用编程器利用串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程

序3秒就可以完成一片。

7.EEPROM功能，

8.它拥有3个16位定时器/计数器，一个通用异步串行口

9.看门狗。

10.4个8位并行端口+p4.0—p4.3，4个附送的I/O端口。

关于复位电路：晶振频率在20M以下时:电容可以不用电阻可为0～10K。

3.2复位电路设计

在书本中有介绍当STC89C51单片机的要进行复位时，我们让高电平在RST

引脚持续2us我们就可以让系统实现一个复位。（如果高电平一直在单片机该

引脚保持，则STC89C51就保持处于循环复位的一个状态中）。

在单片机系统中，当我们的产品通电启动的时候会自动复位一次，通过按

钮的方式来复位时按钮按下一次系统会再一次进行复位。如果按键释放后再一

次按下，单片机系统还会进行一次复位。所以我们可以通过按键的按下与断开

在运行的系统中控制它复位。

在本产品设计中我采用的是非常简单的上电自动复位，当我们接上电源通电

时，系统就会进行复位。

图在如下：

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3.3蓝牙模块设计

1.模块工作模式：当蓝牙模块为自动时，数据传输将会自动连接进行；当

我们想要执行所有AT命令时蓝牙模块时在一个命令响应方式中，我们可以向蓝

牙模块发送AT指令，为模块设定需要的控制参数或进行发布控制命令。PIO11

引脚可以控制电平输入从而实现模块状态的转换。

PIO11引脚与按键连接，按键按下，则PIO11置高电平。

2.蓝牙模块与手机（Android）的连接通讯

(1)进入AT模式；

(2)设置模块为从机（AT+ROLE=0）；

(3)设置模块名称（如：AT+NAME=HC-50(蓝牙名字)）；

(4)设置模块密码（如：AT+PSWD=0000）；

(5)设置模块串口参数（如：AT+UART=9600,0,0）；

(6)重新上电（连接单片机或串口助手）；

(7)打开蓝牙助手APP，连接模块，即可与串口助手通讯或控制单片机。

注：单片机程序与正常串口通讯相同，设置好波特率直接用串口程序即可。

3.4光照感应模块设计

1.ADC0832引脚定义

CS：片选使能，低电平芯片使能;

CH0：模拟输入通道0，可作为IN+/-使用;

CH1：模拟输入通道1，可作为IN+/-使用;

GND：芯片参考零电位（地）;

DI：数据信号输入，选择通道控制;

DO：数据信号输出，转换数据输出

CLK：芯片时钟输入;

VCC：芯片电源;

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2.ADC0832的作用：

将电路中的模拟量转化为数值量

○1采样采样间隔t,采样频率1/t必须是最高频率的两倍

○2量化将采样的电平转化为数字量

在本设计中，给定采光电路的电压0~5V，所以被ADC所收到的数据也是

0~5V之间的数值

3.ADC0832的控制流程：

首先光敏电阻接收到关照后，将外界的光照强度信息转化为电信号到

ADC0832模数转换芯片，然后ADC0832将得到的数字量传到单片机。

3.5时钟电路设计

STC89C51的时钟一般都是内部时钟和外部时钟。时钟电路如下图，当我们

需要构成了自激振荡器并产生时钟脉冲信号，我们需要接一个晶振在XTAL1和

XTAL2引脚，而图中的电容的作用是起到一个稳定频率和起振更加的迅速。

复位及时钟电路图

4产品软件设计

4.1主程序流程图

5

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4.2产品程序清单

6

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5产品使用说明

5.1产品装配图

5,2产品调试

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6产品使用说明

1.将自己的产品拿出来，将产品放在桌面上，插上蓝牙模块，将靠近按键

设置部分的一面对着自己，把USB接口，DC电源插座和台灯接上进行通电。

2.利用编译软件来编译，然后我们打开烧录程序软件进行烧录程序。

3.接下来我们通过按键来调节灯的亮度，第一个按键为切换按键，它能在

手动和自动模式中来回切换。我们可以通过周围的光照强度对光敏电阻的影响

来区别手动模式和自动模式。打开手电筒对着光敏电阻如果台灯变暗了

4.在手动模式下，第二个按键，当你一直按这按键时台灯的亮度会增加亮

度比例，台灯亮度更亮，第三个按键，当你一直按着按键时台灯的亮度会减少

亮度比例，台灯的亮度反之暗下来直到熄灭。

5.在自动模式下，台灯可以根据外界周围的光照强度进行亮度的变化，如

果周围环境越来越暗台灯的亮度就会越来越亮，反之周围环境的光照越来越亮

台灯就会越来越暗。我们也可以通过这个方式来区别产品是否在自动模式和手

动模式。

6.蓝牙控制台灯，蓝牙控制必须在手动模式下进行操作，首先我们需要切

换到手动模式，查看蓝牙是否插上，插上蓝牙模块时，蓝牙模块会进行闪烁。

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我们通过打开蓝牙配置软件对蓝牙模块进行配置，在手机上下APP，打开手机蓝

牙找到我们配置的蓝牙进行连接，然后打开APP（APP要打开权限才能使用）点

开蓝牙工具搜索配对的蓝牙设备然后进行连接。我们点击APP上按键设置，上

面按键1按键2按键3就是我们的产品上的第一二三按键。这时我们就可以在APP

上进行对台灯的控制。

7产品设计技术标准

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范。

参考资料

（1）语音控制智能LED台灯设计[C].薛泽宇,刘永信,张晖.2016中国自动化学会

智能建筑与楼宇自动化专业委员会年会暨工作会议.2016

（2）基于智能家居系统的智能台灯设计与实践[J].陈晓航,夏彬阳.现代工业经济

和信息化.2016,第011期

（3）一种自动感应及预防近视智能台灯设计[J].丁学用,陈越艳,王旭龙.中国科

技信息.2017,第024期

（4）一种基于51单片机的智能台灯设计[J].禹凯歌.中国科技信息.2020,

第017期

（5）一种基于单片机的多功能智能台灯的设计[J].郑婷,彭龑,杨洋.电子

世界.2020,第017期

（6）基于51单片机的智能台灯设计[J].魏炽旭,林泉康.电子制作.

2017,第001期

（7）基于STC89C51单片机的乡村家用智能台灯系统设计[J].李玲,郭泓序,

田真子.智慧农业导刊.2021,第4期

（8）基于STC89C52单片机的智能台灯系统设计[J].沈天元.电子技术与软件

工程.2017,第019期

（9）基于STC89C52单片机的多功能智能台灯设计[J].李萍.电脑知识与技术

.2020,第018期

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附录1元器件清单

序代号型号指示器备

名称

号注

1Usb母直USB-ZCON41

2蓝牙模块lanyaLanya3

3电解电容10ufCAPACITORC1

POI

4电容104CAPC2,C3,C4

5二极管LED1LED1D?

6插口POWERPOWERP1

7三极管SS8550PNPQ1,Q2

8电阻1kRES2R1,R2,R3,R4,R5

9HDR1X3HDR-1X3Header3RSD1

10按键SW-PBSW-PBS1,S2,S3

11开关SWITCHSWITCHS4

12单片机U1U1U1

13AD转换芯片ADC0832ADC0832U2

14晶振12M12MY1

15光敏电阻GMRES1光敏1

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附录2电路原理图

附录3PCB设计图

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附录4产品实物图

附录5程序代码

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

//宏定义

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

ucharpdatatt[51];//定义空数组用于AD0832取平均值

ucharscale,rsd_sec;//定义占空比比例，热释电计时秒变量

ucharsec;

ucharcount;

bitbdataflag_auto,flag_rsd;//位定义自动切换，热释电动作标志

unsignedcharUART_data;//定义串口接收数据变量

uintlum;//ad0832读出值

ucharm;

//管脚声明

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sbitLED=P2^5;//灯光控制输出

sbitrsd=P1^5;//热释电

sbitqiehuan=P3^7;

sbitadd=P3^6;

sbitdec=P3^5;

sbitCS=P1^3;//CS定义脚，连接ADC0832CS脚

sbitSCL=P1^0;//SCL定义脚，连接ADC0832SCL脚

sbitDO=P1^1;//DO定义脚，连接ADC0832DO脚

/****************延时函数：大约1ms************************/

voiddelay(uchari)

{

ucharj,k;

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

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

}

/***********读数模转换数据

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

unsignedcharad0832read(bitSGL,bitODD)

{

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

SCL=0;

DO=1;

CS=0;//开始

SCL=1;//第一个上升沿

SCL=0;

DO=SGL;

SCL=1;//第二个上升沿

SCL=0;

DO=ODD;

SCL=1;//第三个上升沿

SCL=0;//第三个下降沿

DO=1;

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

{

SCL=1;

SCL=0;//开始从第四个下降沿接收数据

value<<=1;

}

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

{//接收校验数据

value1>>=1;

if(DO)

value1+=0x80;

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SCL=1;

SCL=0;

}

CS=1;

SCL=1;

if(value==value1)//与校验数据比较，正确就返回数据，否

则返回0

returnvalue;

return0;

}

/*****************按键函数*****************/

voidwork()

{

uintlum_mean,lum_all;

ucharb,c;

if(qiehuan==0||UART_data=='a')//自动切换按键按下

{

delay(10);//去抖

if(qiehuan==0||UART_data=='a')//再次判断按键按下

{

UART_data='z';

flag_auto=!flag_auto;//自动模式标志位取反

if(flag_auto==1)//当切换到手动模式时首先将LED发光比例设

置在50%

scale=20;

}

while(!qiehuan);//按键释放松开按键后关闭蜂鸣器

}

if(flag_auto==1)

{

if(add==0)//加键按下

{

delay(10);

if(add==0)

{

scale++;//灯光比例++

if(scale>=41)

scale=41;

}

}

if(dec==0)//减键按下时

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{

delay(10);

if(dec==0)

{

scale--;//灯光比例--

if(scale<=1)

scale=1;

}

}

if(UART_data=='b')//加键按下

{

delay(10);

if(UART_data=='b')

{

UART_data='z';

scale=scale+5;//灯光比例++

if(scale>=41)

scale=41;

}

}

if(UART_data=='c')//减键按下时

{

delay(10);

if(UART_data=='c')

{

UART_data='z';

if(scale>5)

scale=scale-5;//灯光比例--

else

scale--;

if(scale<=1)

scale=1;

}

}

}

else

{

if(flag_rsd==1)//有人在范围内时

{

for(b=0;b<49;b++)//将空数组tt【】内数值整体左移一位

{

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tt[b]=tt[b+1];//将后一数值放到前一位置

}

tt[49]=ad0832read(1,0);//将读出的ad数值放入tt【49】

for(c=0;c<50;c++)//将tt【】内数值相加

{

lum_all=lum_all+tt[c];

}

lum_mean=lum_all/50;//将总数/50取出平均值

lum_all=0;//将总数清零

if(lum_mean<=30)scale=1;//判断取出平均值大小小于

30发光强度0%

elseif(lum_mean>=150)scale=41;//大于150发光强度100%

elsescale=((lum_mean-30)/3)+1;//其他值时将其计算得到

发光强度（计算目的是为了得到一个1-41之间的数值控制灯光变化）

}

else

{

scale=1;//没有人在范围内时将灯光亮度调至0%

}

}

}

/*********定时器初始化函数**********/

voidinit()

{

TMOD=0x11;//定时器0配置方式0定时模式

TH1=0xF3;//定时器初值高8位设置//12MHZ晶振，波特率为48000xf3

TL1=0xF4;//定时器初值低8位设置//11.0592MHZ晶振，波特率为48000xf4

96000xfa192000xfd

ES=1;//允许UART串口的中断

PCON=0x50;//波特率倍频（屏蔽本句波特率为2400）

SCON=0x30;//串口工作方式1，允许串口接收（SCON=0x40时禁止串口接

收）

TR1=1;

//TMOD=0x01;//工作方式

TH0=0xff;

TL0=0xe7;//T0赋初值25us

ET0=1;

EA=1;//中断总开关

TR0=1;

flag_rsd=1;

}

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voidjishi(){

count++;

count=count%150;

if(count==3){

if(rsd==0)//热释电无信号时

rsd_sec++;//热释电计时秒++

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