内容发布更新时间 : 2024/11/13 8:56:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
基于单片机的蓝牙家电开关控制系统设计论文
第二章 蓝牙家电开关控制系统方案设计
2.1 系统设计方案比较与可行性论证
经过大量查阅相关资料，本文选择以下三种设计方案进行分析和比较，然后进行相应方案的论证和可行性分析，最终选择一个可行性较高的方案作为系统最终的设计方案来进行设计。
方案一
方案一采用NRF24L01无线射频方式进行遥控控制，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-1所示。
图2-1 方案一系统框图
图2-1为所选设计方案一的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有设计成本低廉，开发难度低等优点，便于推广和应用；不足之处是发射终端同样需要单片机进行控制，远程控制需要随时随地携带控制设备，操作不便，同时由于没有相应的密码设置，容易被附近同样频段的遥控设备误操作。
方案二
方案二采用GSM移动通信网络的方式进行远程控制，系统通过手机远程发送短信的模式实现家用电器的开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-2所示。
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图2-2 方案二系统框图
图2-2为所选设计方案二的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有操作灵活，不用携带额外控制器即可远程控制，同时控制不受距离限制的优点；不足之处是开发难度大，设计成本相对较高，通过手机短信进行控制需要缴纳一定的通信费用，在一些低端的住宅场合推广具有一定的难度。
方案三
方案三采用手机蓝牙终端进行遥控控制，系统通过手机蓝牙实现家用电器开关的遥控开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-3所示。
图2-3方案三系统框图
图2-3为所选设计方案三的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有控制方便灵活，不用额外携带控制设备即可实现家用电器的开启关闭的操作，同时蓝牙遥控具有密码匹配在操作安全性上有很好的保证，同时又不需要缉拿相应的通信费用。
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2.2 系统设计方案的选择
通过以上三种方案的比较和分析论证，在当今人们追求生活便利作为主要目的的环境下，方案一虽然成本相对低廉，但是由于受制于安全性和操作的便利性，决定了以此方案为基础的设计不能很好的得到市场的认可，因而在三种设计方案进行对比后，首先排除了方案一。方案二和方案三是目前家电开关无线控制系统最好的两种方案，两种方案各有千秋，方案三相比方案二开发难度低，开发周期短，推广相对容易，方案二由于需要借助于移动通信网络进行远程控制，因而需要收取一定的通信资费，同时一单手机停机会造成无法遥控控制的情况。鉴于以上三种方案的对比，本文最终选择方案三作为整个系统的设计方案。
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第三章 蓝牙家电开关控制系统硬件设计
3.1电源管理系统设计
系统电源设计是整个设计开始前，首先要解决的问题，一个电源设计的好坏直接决定整个设计的成败，一个系统电源的设计不仅要考虑系统的电压是否达到系统的要求，还要考虑系统电源的功耗问题，如果电源输出带载能力不足，会造成系统工作不稳的情况出现，同时电源设计还要考虑到滤波和散热问题。 3.1.1电源管理系统方案选择
结合所学电路基础知识，通过查找相关资料和可行性论证，系统电源电路可通过以下方案来实现系统对电源性能要求的指标，各方案介绍如下所述。
方案一：直接采用干电池供电，目前市场上干电池多为单节1.5V，如果要满足单片机对工作电压的要求，需要3-4节干电池串联后给系统来供电，采用干电池供电优点是：体积小移动方便，当电池电量不足时候容易更换，不足之处是续航能力较差，电量较低的时候会出现功耗不足，造成系统工作不稳定的情况出现，综上采用干电池给系统供电不是一个完美的设计方案。
方案二：采用电脑usb接口给系统供电，由于电脑usb接口输出电压为直流5V电压，可以满足单片机对工作电压的要求，同时程序调试需要采用电脑软件编程下载，采用usb给系统供电也较为方便，usb供电外围电路相对简单，设计成本较低，不足之处是usb端口驱动能力较弱，如果设备扩展功能较多的话，usb输出的电流将达不到系统对功耗的要求，采用usb作为整个系统的电源输出不利于系统后期功能的扩展。
方案三：采用开关电源给系统供电，开关电源效率高，功耗足，完全可以满足系统对电源功耗的要求，不足之处是开关电源电路设计较为复杂，设计成本较高，由于mos管处于高频工作状态下，系统高频干扰较难处理，高频干扰容易对单片机造成干扰，同时开关电源散热较难处理。
方案四：采用直流电源同时增加LDO电源管理芯片进行系统的稳压，由于系统单片机需要直流5V电压供电，HC-05蓝牙模块需要3.3V直流电源供电，因而系统采用单一的电源不能同时满足单片机和蓝牙模块的电压需求，系统电源管理电路需要增加5V和3.3V的电压管理芯片，系统采用直流9V供电，5V电压输出采用LM7805稳压芯片稳压后输出给单片机及板上的5V电压系统供电，3.3V的电压采用RT9193-3.3V稳压输
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