蓝牙遥控器毕业设计论文 蓝牙智能家居遥控器设计.doc

1、 1 本科生毕业设计（论文） 蓝牙智能家居遥控器 学院（系）： 机电工程学院 专业班级： 测控专业 0601 班 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成2 果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文 管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关

2、数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密囗 ，在 5 年解密后适用本授权书 2、不保密囗 。 （请在以上相应方框内打“ ”） 作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 武汉理工大学 本科生毕业设计（论文）任务书 学生姓名 专业班级 测控 0601 3 指 导教师 陈国良 工作单位 机电学院测控系 设计（论文）题目： 蓝牙智能家居遥控器 设计（论文）主要内容： 熟悉蓝牙通信的基本原理及其相关协议，基于蓝牙模块设计和制作家居遥控器，程序设计与代码编制。 要求完成的主要任务： 1、查阅资料、综述文献（不少于 15 篇，且其中外文文献不少于

3、 1/3），撰写开题报告并完成英文资料翻译（ 2 周）； 2、 原理分析与研究 （ 3 周）； 3、 硬件设计与制作 （ 4 周）； 4、软件 研究，设计并 调试（ 3 周）； 5、软件的完善与毕业设计总结（ 2 周）； 6、撰写毕 业设计说明书、答辩（ 2 周）。 必读参考资料： 1 李广弟等编著 .单片机基础 .北京 :北京航空航天大学出版社 ,2001 2 刘守义主编 .单片机应用技术 .陕西 :西安电子科技大学出版社 ,2007 3 张燕红 .蓝牙技术在智能家居中的应用 .北京工业大学 ,2003 4 罗晴兰 .基于蓝牙技术的智能化家居应用设计 .绍兴文理学院学报 (自然科学版 ),2

4、009,29(4):50-53 5 李庆山 ,戴曙光 ,穆平安 .ROK101007 蓝牙模块在测控系统中的应用 .测控技术 ,2007,26(7):29-31 6 黄智伟 .蓝牙硬件电路 .北京 ,北京航空航天大学出版社 ,2005 指导教师签名 系主任签名 院长签名（章） 武汉理工大学本科学生毕业设计 4 （论文）开题报告 1、 目的及意义（含国内外的研究现状分析） 随着大规模集成电路和微电脑技术的迅猛发展， 70 年代末出现了彩色电视机的微电脑红外线遥控系统。遥控系统是彩色电视机主机以外的附属电路，它不能提高整机的主要性能指标，但便于操作，且取消进行选台调谐操作所需的机械触点，使整机工作

5、稳定，使用寿命延长。 遥控系统主要由遥控发射器、遥控接收器和微处理器三大部分组成，其中微处理器 是遥控系统的主体，用于处理和控制发射器所需发射的红外信号，微处理器和集成电路构成遥控发射器，也就是我们通常所说的遥控器，遥控接收器安装在电视机或电器设备内。 遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。 遥控器其核心元器件就是编码芯片，将需要实现的操作指令例如选台、快进等事先编码，设备接收后解码再控制有关部件执行相应的动作。显然，接收电路及 CPU 也是与遥控器的编码一起配套设计的。编码是通过载波输出的，即所有的脉冲信号均调制在载波上，载波频 率通

6、常为 38K。载波是电信号去驱动红外发光二极管，将电信号变成光信号发射出去，这就是红外光，波长范围在 840nm 到 960nm 之间。 在接收端，需要反过来通过光电二极管将红外线光信号转成电信号，经放大、整形、解调等步骤，最后还原成原来的脉冲编码信号，完成遥控指令的传递，这是一个十分复杂的过程。红外线发射管通常的发射角度为 30-45 度之间，角度大距离就短，反之亦然。遥控器遥控距离一般不超过 8.5 米，而且中间不可以有障碍物。不同品牌的家电，家电遥控器的微处理器内设置了统一的编码规范，编码一般由引导码、用户 码、数据码、重复码和结束码构成。 遥控接收器根据预先定义的编码规范对接收到的红外

7、信号进行解码。这就是不同品牌家电之间的遥控器不能互用的根本原因。遥控器在家中使用频率很高，在使用过程中难免会老化、损坏 ， 普通遥控器是为了某种家电量身定做的产品，而且是家电的附属赠送品 .这种产品的针对性很高，品种多种多样，用户很难购买到合适的产品（尤其是停产电器的遥控器）。那如何解决用户的需求呢？为了解决这种需求，市场上推出了 “XXX 合一万能遥控器 ” 。万能遥控器的推出在一5 定程度上解决了用户的需求，但在实际使用时仍然具 有局限性和缺点。 在红外遥控器应用有诸多不便的情况下，许多电子公司针对这种情况开发出了智能遥控器， RF 遥控器，等等，解决了红外遥控器的许多问题，使用起来更加方

8、便，而这之中 蓝牙技术在推出时就瞄准了无线局域网的通信，在 10 米到 100 米的空间内所有支持该技术的移动或非移动设备可以方便地建立网络联系、进行音频通信或直接通过手机进行 Internet 冲浪。其应用范围相当广泛，可以应用于局域网络中各类数据及语音设备，如 PC、拨号网络、笔记本电脑、打印机、传真机、数码相机、移动电话和高品质耳机等，使用无线的方式将它 们连成一个微微网 (Piconet)，多个Piconet 之间也可以互连形成 Scatternet，从而方便快速地实现各类设备之间随时随地的通信。遵循蓝牙协议的各种应用都保证简单易用的安装和操作、高效的安全机制和完全的互操作性，从而实现

9、随时随地的通信。随着家电产品数字化程度的不断提高，我们可以设想把所有的信息家电通过一个遥控器来进行控制。这一个遥控器不但可以控制电视、计算机、空调器，同时还可以用作无绳电话或者移动电话，甚至可以在这些信息家电之间共享有用的信息，比如把电视节目或者电话语音录制下来存储到电脑中。 综上， 使用蓝牙通信协议的万能遥控器，即蓝牙家居遥控器，是可以研发出来，其市场前景十分广阔。 2、基本内容和技术方案 .基本内容 熟悉蓝牙通信的基本原理及其相关协议，基于蓝牙模块设计和制作家居遥控器，程序设计与代码编制。蓝牙智能家居遥控器应包括能控制家庭内客厅卧室书房厨房等相应电器的开关，基于本功能，我们选取相应的控制模

10、块进行相关设计。 .技术方案 我们可以整合现有的家居遥控器技术，在熟悉蓝牙通信协议的基础上，在现有的家居遥控器中，加入蓝牙通信芯片，也可以对现有的电器加装蓝牙适配器端口，进行改造，使之能够 实现家居功能。基本技术方案如图所示 蓝牙模块 6 图 1 蓝牙智能家居遥控器系统基本结构图 选用 51 系列单片机作为处理部分，键盘输入的信息经过单片机进行相应的分析处理后，由蓝牙模块发送接收信号控制家用电器。 3、进度安排 1、 查阅资料、综述文献，撰写开题报告，完成外文翻译（ 1-2 周） 2、 原理分析与研究 （ 3-5 周）； 3、 硬件设计与制作 （ 6-9 周）； 4、软件 研究，设计并 调试（

11、 10-12 周）； 5、软件的完善与毕业设计总结（ 13-14 周）； 6、撰写毕业设计说明书、答辩（ 15-16 周） 4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 蓝牙模块 蓝牙模块 蓝牙模块 蓝牙模块 LCD 显示 键盘输入 单片机信号分析处理 窗帘 电灯 空调 电视机 1 摘要 . 2 Abstract . 3 1 绪论 . 3 1.1 研究目的和意义及国内外发展现状 . 3 1.2 基本内容及章节安排 . 5 2 蓝牙家居遥控器总体方案设计 . 6 2.1 蓝牙模块的选择 . 6 2.2 蓝牙模块的选择 . 8 3 遥控器硬件设计 . 9 3.1 系统总体硬件原理图描述 . 9 3

12、.2 单片机的选用 . 9 3.3 模块电路设计 .10 3.3.1 单片机与蓝牙模块的连接 .10 3.3.2 键盘设计 . 11 3.3.3 显示部分设计 .12 3.3.4 存储器扩展 .13 3.3.5 电源欠压报警电路 .13 4 软件设计 .14 4.1 主程序流程图 .14 4.2 键盘扫描和按键处理子程序 .15 4.3 显示子程序 .17 总结与展望 .20 参考文献 .21 致谢 .22 2 摘要 蓝牙是一种短距离低功耗的无线技术。在家居中，传统的红外遥控器已经不能满足智能家居的需求，基于此， 提出一种在遥控器中嵌入蓝牙技术，将 BF10 蓝牙模块与 51 单片机相 结合，

13、通过无线蓝牙通信实现对家居电器的遥控。设计了相应的硬件模块，并编制了相应的控制程序。实现蓝牙智能家居遥控器，使遥控器的使用更方便、具有更强的移动性。 关键词： 蓝牙；家居；单片机；遥控器 3 Abstract Bluetooth is a short range and low power wireless network technology. In the home, the traditional infrared remote control can no longer meet the demand for smart home. Based on this,in this pape

14、r, a hardware and software designing of Bluetooth remote controller system is presented, which is implemented through embedding bluetooth technology to remote control, using bluetooth module along with 51series Micro Control Unit (MCU). Designing the hardware module, and corresponding control progra

15、m With this solution, remote interface of remote controller is improved, bluetooth remote controller makes it more portable and its operation more convenient for portable remote controller. Keywords ： bluetooth technology; bluetooth remote controller; MCU; bluetooth module 1 绪论 1.1 研究目的和意义及国内外发展现状 随

16、着人们生活水平的不断提高，家庭中各种电器逐渐增多，与之配套的遥控器也是一个又一个，使用起来十分麻烦，这种情况下我们能不能考虑将所有的遥控器进行简单的整合？我们能不能在卧室里就关掉客厅的电 视和灯？ 遥控器早在 20 世纪 50 年代就已问世，但直到人们在 80 年代开始将红外信号用作通信媒介后，消费电子产品市场才掀起了一场遥控器革命。红外技术让制造商能够以一种简单、低廉的方式将按键与具体任务一一对应起来，用于控制各种品牌、型号和类型的设备。 “Universal Electronics and Universal Remote Control ”是红外技术盛行二十多年的见证，因为它们的很大一部

17、分收入仅仅来自于遥控器命令（或称 “代码 ”）的许可库。 4 红外线和可见光具有相同的特性，因此只能直线传输。作为 一种特替代方法，遥控器可以将射频（ RF）用作无线传输媒介，这样一来就能穿透不透明物体和固定障碍物。射频的这一固有特性还能给用户赋予一种全新的自由感和移动体验，并大大延伸作用距离。 过去的十年中涌现了一系列无线技术，如蓝牙、无线 USB 、 Wi-Fi 、 Z-Wave、 ZigBee 以及工作于不同频段的其它射频解决方案，它们能够简化有线网络，覆盖家庭、办公室等任何场所。这些技术各不相同，而且针对不同的应用。每一项技术都拥有各自的优缺点 。 我们究竟选用何种无线射频技术来解决我

18、们的家居遥控问题呢？ 蓝牙主要用于手机 的无线耳麦，并正在进入汽车领域，用于相同的应用 。 蓝牙 2.1版有望克服 耗电量大的 缺陷 。 由于蓝牙的工作频率与 Wi-Fi、无绳话机和微波所使用的未经许可的 2.4GHz ISM（工业 /科学研究 /医疗）频段重叠，在家庭环境中使用蓝牙遥控器极有可能产生通信延时和电池寿命缩短的问题，因为它采用了易受干扰的跳频扩频（ FHSS）回避机制。 Z-Wave和 ZigBee是两个针对但不限于自动化和传感器网络应用的协议。它们都工作在 900MHz ISM频段， ZigBee还提供 2.4GHz版本。虽然 900MHz解决方案的确能够提高信号的 穿透性，但

19、却以牺牲数据速率为代价，很多人对此不能接受。 Wi-Fi毫无疑问是当今最常见的无线技术之一。 Wi-Fi提供足够的带宽，不仅能够用于显示，而且能够将丰富的媒体内容传送到遥控器上。虽然 Wi-Fi看起来是一种理想的射频技术，但每一种技术都有缺点，Wi-Fi也不例外：功耗和系统成本是它的两大短板。认证无线 USB 技术也有类似的缺点，该技术是一项电缆替代标准。采用无线 USB 技术的遥控器能够保留有线 USB在承载架构、功能和数据速率方面的优势，并可充分利用相关的设计开发经验。但对于习惯于生产 1到 2美元的红外遥控 器的大多数制造商而言，这种技术太过昂贵 。 随着社会信息化的加快，人们的工作、生

20、活和通讯、信息的关系日益紧密。信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对 家居 的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。家居智能化技术起源于美国 ，它 是以家为平台进行设计的。 智能家居控制系统是以 HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平 。 大型的 智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器 (各种模块 )、各种路由器、电缆调制解调器头端设备 CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收 发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。 小型的如智能家居系统可以只简单到一个遥控器，相对而言实现的功能则少，家居遥控器可由现有的遥控器技术进行升级改造，使之能够控制家庭的主要电器电灯的运行或者