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I室内灯光亮度控制系统设计摘要灯光亮度的控制系统设计是现代家居构成智能住宅系统的一部分，由于信息技术的 大力普及和取用，极大的推动了家居的智能化建设的进程，更为家居智能化提供了可靠 的技术保障，实施起来更加的简捷。智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能 化、个性化的独特魅力，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生 活空间有着非常重要的意义。本论文是川蓝牙知识控制室内的灯光亮度，是一种LED灯控制系统，一种室内LED 灯光蓝牙控制系统。包括电源模块、LED灯组和手持终端，所述电源模块用于给所述LED 灯组供电；所述LED灯组的各个LED灯的驱动器上均集成有蓝牙信号接收模块，川于接 收所述手持终端发送的控制信号，控制各LED灯的开关和亮度；所述手持终端上安装有 蓝牙信号发送模块，川于根据川户的指令向所述LED灯组发送控制信号。本发明的技术 方案采用了蓝牙模块对室内LED系统进行控制，川户可采川触摸或语音的方式控制各个 LED灯的开关或亮度，控制方法简单、操作方便有趣，使得家庭照明系统更绿色环保，舒适和智能。论文首先介绍了系统的研究内容，并通过比较分析确定最终方案。接着分模块介绍 各个电路的相关原理及在本系统中的运用，最终进行软件调试并实现相关功能。关键词：灯光亮度，蓝牙模块，单片机IIControl System Design of Indoor Lighting BrightnessABSTRACTThe control system design of lighting brightness is a part of modem home furnishing composing intelligent residential system,all inventions and creations are to make humans life more convenient and comfortable.Due to the strong popularity and application of the information technology greatly promotes the process of the intelligent home furnishing construction,even provides a reliable technical support fbr intelligent home furnishing,let its implement become more simple.Intelligent home furnishing system has its own unique charm of safety,convenience,efficiency,shortcut,intelligence and personality.It has a very important significance fbr improving the quality of modem humans life and creating a comfortable,safe and convenient living space.The system design is to control the indoor lighting brightness according to Bluetooth knowledge,and the invention also relates to an LED lamp control system,especially relates to a kind of indoor LED lighting brightness Bluetooth control system,which includes power module,LED lamp group and hand-held terminals.The involved power module in the essay is mainly to supply fbr the LED lamp group;each LED lamp drive of the LED lamp group involved is integrated with Bluetooth signal receiving module,whose aim is for receiving the control signals sent by the hand-held terminal involved,and control the switches and brightness of each LED lamp;the involved hand-held terminal equipped with Bluetooth signal transmitting module is applied fbr sending control signal according to the instructions from the users to the LED lamp group.The technical proposal of the invention was adopt-ted the Bluetooth module to control the indoor LED system,the user can control the switches or brightness of each LED lamp by using the way of touch or voice,which makes the control method more simple and the operation become more convenient and interesting,which also lets home lighting system become more green,environmental,comfortable and intelligent.This paper firstly introduces the research content of the system,and determines the final scheme through comparative analysis.then using sub module to introduce the relevant principles of each circuit and its application in the system,in the end software will be debugged and relevant related functions also will be realized in this system.KEY WORDS:light brightness,Bluetooth module,MCUIll目录摘要.IABSTRACT.错误！未定义书签。1绪论.11.1 课题背景及意义.11.1.1 课题背景.11.1.2 研究意义.11.2 国内外发展与现状.11.3 研究内容.22室内灯光亮度控制系统设计方案.32.1 系统总体设计方案.32.2 有线技术和无线技术的介绍.32.2.1 有线技术的分类.32.2.2 无线技术的分类.42.3 无线技术的比较.62.3.1 ZigBee技术的特点.62.3.2 蓝牙技术的特点.72.4 总体确定系统方案.72.5 系统方案模块的选择.83室内灯光亮度控制系统设计原理.103.1 系统总体设计原理.103.2 微控制器介绍.103.2.1 微控制器的作用.103.2.2 STC15L2K60S2的介绍及引脚定义.113.2.3 STC15L2K60S2的相应寄存器介绍.133.3 蓝牙模快介绍.143.3.1 蓝牙成川介绍.143.3.2 蓝牙2.0型号HC-06介绍.153.3.3 蓝牙审口桥接模式.163.3.4 蓝牙连接原理图.173.4 双向可控硅.193.4.1 MAC97A6的作用及概念.193.4.2 MAC97A6 工作原理.183.5 继电器.20IV3.5.1 继电器的概念以及作用.213.5.2 继电器的分类.213.5.3 继电器的工作原理.224室内灯光亮度控制系统硬件设计.224.1 硬件的整体设计.224.2 电源过零点检测方法.224.3 蓝牙模块接口的设计.254.4 按键控制模块设计.264.5 微处理器模块最小系统实现.255基于室内灯光亮度系统软件设计.285.1 Altium Designer 的介绍.285.2 软件设计.29521程序流程图设计.295.3 本章小结.306系统实物制作.326.1 PCB的介绍.326.2 PCB的设计.326.3 系统的调试.336.4 本章小结.337总结.317.1 结论.337.2 展望.33致谢.34附录I基于室内灯光亮度控制系统原理图.36附录H基于室内灯光亮度控制系统硬件实现仿真图.38附录山 基于室内灯光亮度控制系统程序代码.39室内灯光亮度控制系统设计11绪论1.1 课题背景及意义1.1.1 课题背景灯光亮度控制作为现代智能家居的一个重要组成部分，在现代生活中有重要的成用 及研究价值。在现实的生产生活中，人们对居住环境的要求逐渐提高，因此就有必要提 出新的方案来控制灯光的亮度。现在有用单片机控制灯的亮度，同时也有ZigBee控制 灯的亮度，但是考虑到价格的实惠我们选川以蓝牙控制灯的亮度，以较低的硬件成本实 现具有明显的操作效果。1.1.2 研究意义智能家居系统可以提供智能控制方案，是家庭主人公在处理家务方面既快捷又省力 还提供舒适健康的环境，可以监视室内的温度和湿度，达到人工模拟的大自然气息，由 于信息技术的大力普及和应川，极大推动了家居智能化建设的进程，更为家居智能化提 供了可靠的技术保障，实施起来更加的容易和简捷。它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适，安全便利的生活空间有着重要的作用。在家居工作学习的各个环境中，我们使用的光源均为固定瓦数的，提供固定光强电 灯，我们设计的灯光调节能给人提供“绿色光源”，这种调节器能真正意义上达到自动 调节光强的目的，让家内造成稳定光强，减少经常开关灯的不适合，又解决了电灯的耗 能以及影响视力问题，此灯成本低，让人们生活在自己随心所欲的控制光环境下，满足 了工作/学习及家居对光的要求。1.2 国内外发展与现状自从世界上第一个智能建筑1984年在美国出现后，美国加拿大欧洲澳大利亚和东 南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居照明方案，在智能家居发展过程 中，美国一直处于领先水平。微软开发的“梦幻之家”，IBM公司开发的“家庭主 任,3C0M公司也一直在通过因特网向用户宣传智能家居这一概念，并正在研发家用无 线网关等网络产品。此外lotel公司，托马杜多媒体公司，巳本松下电器公司。新加坡 科技电子公司，韩国三星公司等知名企业也正致予智能家居系统的研发工作，在国外各 大企业研发智能家居产品的同时，国内厂商也已开始智能家居产品的研发和生产，特别 是一些大型企业利川自身在资金与技术方面的优势，在低端产品市场上占据了相当重要 的地位，例如：上海五艾智能系统有限公司，北京德达创先科技集团。总体来说，国内 智能家居产品的研发从上世纪九十年代后期才起步,起步较晚,在整体水平上参差不齐,软件功能较差，升级能力差，系统也不易维护，而且大都采用了有线通信技术，系统设陕西科技大学毕业论文(设计说明书)2计，布线成本较高，基于无线通信技术的智能家居系统目前还处于试验阶段。1.3 研究内容(1)基本要求基于蓝牙技术，以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动通信环境建立了 一个接入点，可以替代电缆连接实现设备之间的无线组网。将蓝牙知识应川于照明灯光 控制，实现人与照明灯光的信息交互，是一个创新的尝试，并且将逐渐发展成为智能家 居的研究热点，操作简单继而实现对灯光开关、亮度调节或实现各种灯光情节的交换组 合系统，解决无法远距离控制灯光问题，并能让人们充分享受到现代科技带来的轻松，舒适、愉悦的新生活。(2)基本原理本设计是一种LED灯控制系统，特别是一种室内LED灯光蓝牙控制系统。包括电 源模块、LED灯组和手持终端，所述电源模块用于给所述的LED灯组供电；所述LED 灯组的各个LED灯的驱动器上均集成有蓝牙信号接收模块，用于接收所述手持终端发 送的控制信号，控制各LED灯的开关和亮度；所持手持终端上安装有蓝牙信号发送模 块，用于根据用户的指令向所述LED灯组发送控制信号。本论文的技术方案采用了蓝 牙模块对室内LED系统进行控制，川户可采川触摸或语音方式控制各个LED灯的开关 和亮度，控制方法简单、操作方便有趣，使得家庭照明系统绿色化。室内灯光亮度控制系统设计32室内灯光亮度控制系统设计方案2.1 系统总体设计方案在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制器通过单片机控 制双向可控硅的导通来实现白炽灯（纯阻负载）亮度的调整。双向可控硅的特点是导通后 即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零（交流电压过零点）时，它会自动 关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要产生触发信号，触发信号产生时间的长短（触发角的大小）就决定了灯泡的亮度。调光的实现方式就是在交流电源信号过零点后一段时间触发双向可控硅开关的导 通，称这段时间为双向可控硅的触发角。触发角越大，导通时间越长，可控硅导通的时 间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。这就要求确定交流电源同步信号的过零点,并以此为基础，控制触发信号触发角的大小，达到白炽灯亮度调节的目的。本系统结构主要分为：应用服务层、网络传输层、感知控制层。网络服务层包括应 用服务层与无线通信模块的通信，无线通信模块与单片机的通信，以及单片机与各继电 器的通信，这部分是控制系统的主机或单控单元；感知控制层包括控制开关及其安装连 接部分。网络传输层和感知控制层功能通过控制电路板实现。控制部分：为了便于灵活设计，选择可多次写入的可编程器件，本设计方案中选川 的是ATMEL公司生产的AT89c51单片机。驱动部分：由于驱动的对象是交流负载，且为了实现连续调节的目的，本电路中采 用了无触点开关元件双向可控硅。双向可控硅能够对交流电源的导通进行无触点连续控 制，以小电流控制大电流，且动作快、寿命长、可靠性高。负载部分：本电路的负载是白炽灯（纯阻负载）。2.2 有线技术和无线技术的介绍2.2.1 有线技术的分类有线传输，顾名思义，就是以光电信号通过光缆、电缆等传输介质实现信息传送的 传输方式。一般有线传输系统包括信息终端、信道终端、信号处理和有线信道四大部分。（a）架空明线传输:是在电线杆上架一对或多对导线，一对导线就构成了一个信道。这 种信道的频带低端一般在300Hz左右，高端根据线径尺寸、间距大小不同而不同，般在1MHz左右。这种信道可以川来传输单路电话或多路载波，也可以川来传输数据，电报或传真业务。由于传输速率低，传输距离近，架空明线现在已很少应用。（b）平衡电缆（绞合电缆）传输：平衡电缆也叫对称电缆，可分为低频对称电缆和高频对 称电缆两大类。低频对称电缆如市话电缆，它的频带较窄，一般一个信道只能通一路电 话。高频对称电缆如双绞线，双绞线有屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种，屏蔽双绞线由 陕西科技大学毕业论文(设计说明书)_ 4于笨重且价格高已很少应用，非屏蔽双绞线分两个等级，3类双绞线速率可以用到10Mb/s以上，5类双绞线可达100Mb/s。随着新型导线材料的发现，平衡电缆传输技术也 将有一定发展前景。(c)同轴电缆传输：同轴电缆是以一根铜线作芯线外包一个同轴铜管(或铜网)以代替电 缆的另一条铜线来组成一个信道。这样，电磁波基本上在同轴内部传输，很好地减弱了 干扰的进入。同轴电缆的频带很宽，高端可以到十几GHz,广泛取用于佶号馈线和电 视信号传输。同轴电缆传输将是一种不可或缺的有线传输方式。(d)光纤传输：以光导纤维作传输介质的信道。光纤传输是目前各大骨干网的主要传输 手段，具有带宽高、通信容量大；抗干扰能力强、保密性好：通信质量好；重量轻、尺 寸小：原料充足、造价低；信道是数字信道等特点，是有线传输技术的主要发展方向。2.2.2 无线技术的分类随着通信事业的高速发展，无线网进入了一个新的大地，其有标准作基础，功能强，轻易安装，组网灵活，即插即川的网络连接，可移动性等优点，提供了不受限制的应用。网络治理人员可以迅速而轻易地将它加入到现有的网络中运行。无线数据通信已逐渐 成为一种重要的通信方式。总之，无线数据通信不仅可以作为有线数据通信的补充及延 伸，而且还可以与有线网络环境互为备份。在某种非凡环境下，无线通信是主要的甚至 唯一的可行的通信方式。从通信方式上考虑，多元化通信方式是现代化通信网络的重要 特征。下面我们将从传输方式、网络拓扑、网络接口等几个方面来描述无线网的特点。(a)传输方式：传输方式涉及无线网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无 线网采用的传输媒体主要有两种，即无线电波与红外线。在采用无线电波做为传输媒体 的无线网依调制方式不同，又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。扩展频谱方式：在扩展频谱方式展频谱方式中，数据基带信号的频谱被扩展至几倍-几十倍后再被搬移至射频发射出去。这一作法虽然牺牲了频带带宽，却提高了通信系 统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低，对其它电子设备的干扰也减小 了。采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择所谓ISM频段，这里ISM分别取于 Industrial、Scientific及Medical的第一个字母。许多工业、科研和医疗设备辐射的能量 集中于该频段，例如美国ISM 频段由902MHz-928MHz,2.4GHz-2.48GHz,5.725GHz-5.850GHz三个频段组成。假如发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求，则无须向FCC提出专门的中请即可使用ISM频段。窄带调制方式：在窄带调制方式中，数据基带佶号的频谱不做任何扩展即被直接搬 移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比，窄带调制方式占川频带少，频带利川率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段，需要经过国家无线电治理部门的许 可方可使川。当然，也可选用ISM频段，这样可免去向无线电治理委员会申请。但带来 的问题是，当临近的仪器设备或通信设备也在使用这一频段时，会严重影响通信质量，室内灯光亮度控制系统设计5通信的可靠性无法得到保障。红外线方式：基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。目前广泛使用的家电 遥控器几乎都是采川红外线传输技术。做为无线局域网的传输方式，红外线的最大优点 是这种传输方式不受无线电干扰，且红外线的使用不受国家无线电治理委员会的限制。然而，红外线对非透明物体的透过性极差，这导致传输距离受限。(b)网络拓扑：无线局域网的扩扑结构可归结为两类：无中心或对等式(Peer to Peer)拓扑和有中心(HUB-Based)拓扑。无中心拓扑：无中心拓扑的网络要求网中任意两个站点均可直接通信。采川这种拓扑结构的网络一般是川公川广播信道，各站点都可竞争公川信道，而信 道接入控制(MAC)协议大多采川CSMA(载波监测多址接入)类型的多址接入协议。这种结构的优点是网络抗毁性好、建网轻易、且费用较低。但当网中用户数(站点数)过多时，信道竞争成为限制网络性能的要害。并且为了满足任意两个站点可直接通信，网络中站点布局受环境限制较大。因此这种拓扑结构适用于用户相对减少的工作群网络 规模。有中心拓扑：在中心拓扑结构中，要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络 的访问均由其控制。这样，当网络业务量增大时网络吞吐性能及网络时延性能的而恶化 并不国J烈。由于每个站点只需在中心站覆盖范围之内就可与其它站点通信，故网络中点 站布局受环境限制亦小。止匕外，中心站为接入有线主干网提供了一个逻辑接入点。有中 心网络拓扑结构的弱点是抗毁性差，中心点的故障轻易导致整个网络瘫痪，并且中心站 点的引入增加了网络成本。在实际应用中，无线网往往与有线主干网络结合起来使用。这时，中心站点充当无线网与有线主干网的转接器。(c)网络接口：这涉及无线网中站点从哪一层接入网络系统。一般来讲，网络接口可以 选择在OSI参考模型的物理层或数据链路层o所谓物理层接口指使川无线信道替代通常 的有线信道，而物理层以上各层不变。这样做的最大优点是上层的网络操作系统及相应 的驱动程序可不做任何修改。这种接口放式在使用时一般做为有线网的集线器和无线转 发器以实现有线局域网间互连或扩大有线局域网的覆盖面积。另一种接口方法是从数据 链路层接入网络。这种接口方法并不沿用有线局域网的MCA协议，而采用更适合无线 传输环境的MAC协议。在实现时，MAC层及其及其以下层对上层是透明的，配置相应 的驱动程序来完成域上层的接口，这样可保证现有的有线局域网操作系统或应用软件可 在无线局域网上正常运转。目前，大部分无线局域网厂商都采用数据链路层接口方法。陕西科技大学毕业论文(设计说明书)_ 62.3 无线技术的比较2.3.1 ZigBee技术的特点ZigBee技术是一种先进的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高可 靠性、高安全性的双向无线通信技术，其基础是IEEE 802.15.4国际标准协议。目前在 世界范围内，ZigBee技术已经在医疗、农业、汽车、通讯、电力、智能化控制多种行 业中获得了广泛的应用。(a)数据传输速率低：最大是250k字节/秒，专注于低传输速率应用；(b)功耗低：其工作功耗远小于WiFi的工作功耗；(c)抗干扰性强：在低信噪比的环境下，Zigbcc具有很强的抗干扰性能；在相同的环境 中，Zigbee抗干扰性能远远好于蓝牙和WiFi；(d)成本低：因为Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。且Zigbee 协议免收专利费；时延短：通常时延都在15毫秒至30毫秒之间；(e)高安全性：Zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128,同 时可以灵活确定其安全属性；(f)高可靠性：Zigbee在物理层和通信协议设计上保证了通信的高可靠性，这点对高要 求的工业级应用非常重要；(g)网络容量大：每个Zigbee网络最多可支持65535个设备，也就是说，每个Zigbee 设备可以与另外65535台设备相连接；(h)优良的网络拓扑能力：ZigBee具有星型、树型和网格网络的拓扑结构，并且ZigBee 无线网路具有自组织和自愈的能力；(i)有效范围灵活、布网容易：Zigbee网络有效覆盖范围从标准的75米，到扩展后的 几百米，甚至几公里，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。另外，通过Zigbee无线路由器极大降低了 Zigbee网络布网及调试的难度和时间，并消除了无 线通佶死角；(j)工作频段灵活：使用的频段分别为2.4GHz(全球)、868MHz(欧洲)及915MHz(美 国)，均为免执照频段。2.3.2 蓝牙技术的特点(a)全球范围使用(b)同时可以传输语音和数据(c)可以建立临时性的对等连接(d)具有良好的抗干扰能力(e)蓝牙模块体积很小，便于集成(f)低功耗室内灯光亮度控制系统设计_1(g)开放的接口标准(h)成本低2.4 总体确定系统方案目前利用普通开关来控制电灯开关以及亮度的方法使人们的生活出现不方便、不安 全、控制地点少，综合以上几种方案的比较，蓝牙无线技术实际上是一种短距离无线通 信技术，蓝牙技术使现代一些易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联 网，应用范围广，可以组成一个巨大的无线通信网络，再加上蓝牙的价格比较便宜，稳 定所以最终方案决定为川蓝牙控制室内灯光的亮度。调光控制有很多种，如按键进行控制、无线红外遥控、手机蓝牙控制等。现对这三 种方案进行比较论证。方案一：按键控制按键控制具有结构简单、使川方便、成本低等优点。但是按键对 位置比较敏感，同时也存在使用寿命的问题，不易于操作。方案二：无线红外遥控红外遥控利川红外线进行信息通信的一种遥控方式，红外遥 控拥有抗干扰、结构简单、编码简单、小功率、价格便宜等优点，当前几乎全部的视频 和音频设备都支持这种无线控制方法。由于驱动LED的开关恒流源电路的工作频率 比较高，一般在几十kHz以上，造成的工作电压起伏会影响对光源负载输出的纹波大 小，虽然电路对输出电流进行了滤波处理，但红外接收头和光源的距离较近，残留的纹 波会使LED仍然会对红外接收头造成信号的干扰，现象为光源打开后红外接收头的灵 敏度会明显降低，甚至会出现红外遥控光源易开不易关。而且红外遥控的脉冲副载波信 号大部分都在38kHz左右，光源对红外接收有很大的干扰，造成工作状态时红外接受 信号的困难。同时使用的时候需要在灯具上钻开一个放置红外接收头的小圆孔，遥控 时候需要对准，同时也影响到了灯具的美观。另外，红外遥控器虽然提供了无线控制的方便性，但家里有各种家电遥控器，如果 灯具再加个红外遥控器，就会造成遥控器太多而不容易分辨的问题。方案三：手机蓝牙控制目前国人基本都使用上了智能化手机，这些手机里面基本自 带有蓝牙通信模块。而且在手机界面上对灯光进行控制有很好的界面效果。在有效范围 内不受到障碍物的影响，同时也不存在因遥控多而混淆的问题。也不会因为遥控器电池 没电而苦恼。不受到个体的影响，只要是手机带有蓝牙功能，都可以使用APP来对灯 光系统进行控制。节约能源。在一对一/多的点对点通信方面有着很大的优势。基于这些原因，本设计采川蓝牙模块来对灯光系统进行智能化控制2.5 系统方案模块的选择(1)微控制器的选择单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片陕西科技大学毕业论文(设计说明书)_ So单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个最小系统。STC15L2K60S2单片机具有片内的大量容量，超级加密以及超强抗干扰，高温度范 围以及不怕电源的抖动，超低的耗能，可彻底省掉外部昂贵的复位电路，内部集成高可 靠复位电路，因此我们选用此单片机。蓝牙模块的选择蓝牙模块的选择要从它的功能及引脚来确定，蓝牙(Bluetooth)作为一种比较成熟的 短距离无线传输技术，引领着3G时代的通信潮流。目前其已经渗透到通信、工业、教 育、卫生等各个领域，产品应川到包括玩具、游戏、打印机、手机、汽车、手表、仪器 等几乎任何想得到的设备。其实，很多蓝牙产品都是在内部添加了相应的蓝牙模块而已。那我们该如何来选择蓝牙模块呢？我总结以下几点挑选心得，觉得有必要与各位GGM M分享一下，方便大家需要时做参考，选择更适合的产品。首先，根据距离的远近来选择。蓝牙主要有CLASSI和CLASS2两个功率等级，传 输距离分别为100米和10米。其中百米审口/内嵌模块为100米，内嵌模块为10米，而审口适配器则两者兼备。其次，根据传输的特性来选择。蓝牙技术可制造出点对点连接、点对多点连接及个 人局域网等产品。蓝牙封装模块可以提供点对点、点对多点的连接服务；蓝牙网口模块 可以用于工业、医院、家庭等所有希望联网的蓝牙设备。再次，根据传输内容来选择。蓝牙模块能够无线传输数据、语音信息、文件等信息。文件传输模块主要适用展会、车站、医院、广场等人流量大，可以向群众免费发布信息、资料的公共场所；语音内嵌模块可以互相之间或蓝牙手机模块与蓝牙耳机之间传输语音 信息。最后，根据封装形式来选择。蓝牙模块有直插型、表贴型和审口适配器三种。直插 型有插针引脚，便于前期焊接，适合小批量生产；表贴型模块采用半圆焊盘为弓I脚，针 对体积相对较小的载体，适合大批量回流焊生产；审口蓝牙适配器用于不方便将蓝牙内 置到设备里面时，直接将其播到设备的九针串口上，上电即可以使用。需要注意的是，一般10米的蓝牙模块有内置和外置两种安装方式。100米一般都是 外置，如果设备是塑料盒的就选川内置的，如果是金属盒的就要将天线外置。目前生产蓝牙模块的厂家很多，其中重庆金瓯、深圳金通联、深圳益光等几家公司 是国内主要的蓝牙模块生产商。其中，重庆金瓯主要针对中高端用户，技术实力雄厚，为客户提供定制化服务并日产品可以随时升级，目前在国内车载蓝牙模块、测绘模块、四轮定位模块占有较大的市场份额深圳金通联针对中级川户，产品稳定性和可靠性不 错，其产品主要针对蓝牙GPS行业；深圳益光属于生产型企业，产品开发能力较弱，但产品精度较高、在低端蓝牙模块行业占有较大的市场份额。(3)双向可控硅的选择双向可控硅是在普通可控硅的基础上发展而成的，它不仅代替两只反极性并联的可 室内灯光亮度控制系统设计 9控硅，而且仅需一个触发电路，是比较理想的交流开关器件。MAC97A6为小功率双向可控硅，最多应用于电风扇速度控制或电灯亮度控制，主 要特点是：(1)集开关、定时、调速、模拟自然风为一体，外围元件少、电路简单、易于制作。(2)省掉了体积较大的机械定时器和调速器，采用轻触式开关和电脑控制脉冲触发，因而无机械磨损，使用寿命长。(3)各种动作电脑程序具备相应的发光管指示，耗电量少，体积小，重量轻，显示直 观，便于操作。(4)适合开发或改造成多路家电的定时控制等。因此在这里我们考虑使川MAC97A6 双向可控硅。陕西科技大学毕业论文（设计说明书）_ 103室内灯光亮度控制系统设计原理3.1 系统总体设计原理在日常生活中，我们常常需要对灯光的亮度进行调节。本调光控制器通过单片机控 制双向可控硅的导通来实现白炽灯（纯阻负载）亮度的调整。双向可控硅的特点是导通后 即使触发信号去掉，它仍将保持导通；当负载电流为零（交流电压过零点）时，它会自动 关断。所以需要在交流电的每个半波期间都要产生触发信号，触发信号产生时间的长短（触发角的大小）就决定了灯泡的亮度。调光的实现方式就是在交流电源信号过零点后一段时间触发双向可控硅开关的导 通，称这段时间为双向可控硅的触发角。触发角越大，导通时间越长，可控硅导通的时 间越短，灯的亮度就越低；反之，灯就越亮。这就要求确定交流电源同步信号的过零点，并以此为基础，控制触发信号触发角的大小，达到白炽灯亮度调节的目的。用PC控制串口发送数据到蓝牙，蓝牙发送数据到单片机，单片机通过pwm控制 led或者同步交流220控制可控硅调节交流电压。图3-1系统总体设计图3.2 微控制器的介绍3.2.1 微控制器的作用单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）,常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被川在工业控制领域。单片机由芯 片内仅有CPU的专川处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成到复杂的而对体积要求严格的控制 设备当中。单片机不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个 芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了 I/O设备。概括的 讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应川和开 发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最隹选择。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的 中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定 室内灯光亮度控制系统设计 11时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。3.2.2 STC15L2K60s2的介绍及引脚定义(1)STC15L2K60s2 单片机在本设计中，选用STC公司生产的单片机，型号为STC15L2Kos2。STC15L2K60S2具有以下特点：(a)大容量2048字节片内RAM数据存储器。(b)高速：1个时钟/机器周期，增强型8051内核，速度比传统8051快7至12 倍，速度比较快。(c)宽电压：5.53.8V,2.43.6V。(d)低功耗设计：低速模式，空闲模式，掉电模式(可由外部中断或内部掉电唤 醒定时器唤醒)。(e)内部高可靠复位，ISP编程时8级复位门槛电压可选，彻底省掉外部复位电 路。(f)支持掉电唤醒的资源有：上升沿/下降沿中断均可，下降沿中断；管脚；内部 掉电唤醒专用定时器。(g)工作频率：535MHz，相当于普通8051:60420MHZ。(h)8/16/24/32/40/48/56/60/61K字节片内Flash程序存储器，擦写次数10万次以 o(i)大容量片内EEPROM(FLASH)功能，擦写次数10万次以上。(j)共3个16位定时器/计数器。即定时器TO、Tl、T2o(k)在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器。(1)高速ADC,8通道10位，速度可达30万次/秒。3路PWM还可当3路D/A使 用。(m)3通道捕获/比较单元，也可川来再实现3路D/A3个定时器或3个外部中断(支持上升沿/下降沿中断)。(n)6个定时器，2个16位可重装载定时器T0和T1兼容普通8051的定时器，新增了一个16位的定时器T2,并可实现时钟输出，3路CCP/PCA可实现3个定时器。(2)STC15L2K60S2单片机的工作模式和弓I脚定义(a)STC15L2K60s2单片机的工作模式：掉电模式：外部中断唤醒功耗0.1 rA；空闲模式：典型功耗2mA典型功耗；正常工作模式：4mA6mA。(b)STC15L2Kos2最小系统说明：陕西科技大学毕业论文(设计说明书)12P2.6/CCP1_3CCP0_3/P2.5P2.7/CCP2 3SS_2/ECI_3/P2.4Pl.O/ADCO/CCPl/RxD!2MOSI2/P2.3Pl.l/ADCl/CCPO/TxD2MZS02/P2.2P1.2/ADC2/SS/ECISCLK2/P2.1P1.3/ADC3/MOSIRSTOUT LOW/P2.0P1.4/ADC4/MISO CCP2_2/CCP2/TxD_2/INT3/P3.7P1.5/ADC5/SCLK-CCP12/RXEF2/INT2/P3.6Pl.6/ADC6/RxDL_3/XTAL2CCP0Z2/T0CLKCVT 1/P3.5Pl.7/ADC7/TxD13/XrAL 1ECIZ2/T1CLKO/TO/P3.4P5.4/RST/MCLKOINT1/P3.3VCCINT0/P3.2P5.5T2/TxD/P3.1GNDT2CLKO/INT4/RxD/P3.0图3-2 STC15L2Kos2最小系统图STC公司出品的STC89C52是一种高能低耗的CMOS8位的微型控制器，在其内部 有着系统在道可编程的Flash存储器，存储器是为8K字节的，该芯片使用的是MCS-51 内核经典内核，相比老式的传统单片机51类型的做出了很大的改进，加入了很多51单 片的所没有的很多功能。对于STC15系列5V的单片机，由于I/O 口的对外输出速度最 快不超过13.5MHZ,所以对外可编程时钟输出速度最快也不超过13.5MHZ；对于3.3V 单片机，由于I/O 口的对外输出速度最快不超过8MHZ,所以对外可编程时钟输出速度 最快也不超过8MHZo3.2.3 STC15L2K60s2相应寄存器介绍寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们 可用来暂存指令、数据和地址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存 器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，存器有累加器(ACC)。(1)数据寄存器数据寄存器-川来储存整数数字。在某些简单/旧的CPU,特别的数据寄存器是累 加器，作为数学计算之用。(2)地址寄存器地址寄存器-持有存储器地址，用来访问存储器。在某些简单/旧的CPU里，特别 的地址寄存器是索引寄存器(可能出现一个或多个)。通川目的寄存器