博创杯作品设计方案报告文档第十一届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛作品设计报告手机宠物Phone pet设计报告队伍编号：B-HeN-20150637参赛学校：许昌学院作者：学生1 闫振学生2 宋增学生3 陈平胜指导教师：张柯组别：□硕士组█本科组□高职组摘要基于51单片机和Arduino开发平台，以蓝牙无线技术为基础，设计手机宠物光立方以及传感器系统。
运用光立方监控手机来电事件，使用温、湿度传感器获取温、湿度参数的实时数据，通过烟雾传感器进行火灾报警。
使用51单片机控制光立方和传感器，使温、湿度参数在液晶屏上显示，通过蜂鸣器进行报警。
除实现手机来电感知外，该设计还能实时监控温、湿度，进行火灾报警。
关键词：蓝牙传输、光立方，传感器、来电监控AbstractBased on 51 single-chip microcomputer and Arduino development platform, Bluetooth wireless technology as the basis, design mobile phone pet optical cube and sensor system. Using light cube to monitor the phone calls incident, the use of temperature, humidity sensor temperature, humidity parameters of real-time data, through smoke sensor for fire alarm. Use 51 single-chip control light cube and sensor, so that temperature and humidity parameters on the LCD screen, the alarm through the buzzer. In addition to realize the phone to the inductor, the design can real-time monitoring temperature, humidity, fire alarm.Key words: bluetooth transmission、 light cube、 sensors、 caller monitoring目录第1章绪论 (5)1.1 蓝牙技术简介 (5)1.2 Arduino简介 (5)1.3 光立方简介 (6)1.4 51单片机最小系统简介 (6)第2章系统逻辑框图 (6)2.1 系统逻辑框图 (6)第3章系统功能与方案 (7)3.1 系统功能 (7)3.2 系统方案 (7)第4章实现原理 (7)4.1 实现原理 (7)第5章硬件电路设计 (7)5.1 硬件电路设计 (7)5.2 硬件电路设计框图 (8)第6章软件设计 (8)6.1 软件设计 (8)6.2 软件设计逻辑图 (9)第7章单个模块系统测试 (9)7.1 蓝牙模块 (9)7.2 温湿度传感器 (9)7.3 烟雾传感器 (10)7.4 lcd1602显示屏 (10)7.5 光立方 (10)第8章实现功能 (11)8.1 Arduino控制蓝牙模块 (11)8.2 Arduino控制温湿度传感器 (11)8.3 Arduino控制烟雾传感器 (12)8.4 Arduino控制lcd1602 (12)8.5 Arduino控制单片机最小系统 (12)8.6 单片机最小系统控制光立方 (13)8.7 手机app向蓝牙发送控制信号 (13)第9章应用前景分析 (13)9.1 应用前景 (13)9.2 需求分析 (13)第10章系统特色 (14)10.1 蓝牙特色 (14)10.2 光立方特色 (14)10.3 传感器特色 (14)10.4 作品总体特色 (15)结论 (15)附录A： (15)参考文献 (15)第1章绪论1.1蓝牙技术简介是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用 2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）。
蓝牙技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为RS232数据线的替代方案。
蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。
蓝牙主设备最多可与一个微微网（一个采用蓝牙技术的临时计算机网络）中的七个设备通讯, 当然并不是所有设备都能够达到这一最大量。
设备之间可通过协议转换角色，从设备也可转换为主设备（比如，一个头戴式耳机如果向手机发起连接请求，它作为连接的发起者，自然就是主设备，但是随后也许会作为从设备运行。
）蓝牙核心规格提供两个或以上的微微网连接以形成分布式网络，让特定的设备在这些微微网中自动同时地分别扮演主和从的角色。
数据传输可随时在主设备和其他设备之间进行（应用极少的广播模式除外）。
主设备可选择要访问的从设备；典型的情况是，它可以在设备之间以轮替的方式快速转换。
因为是主设备来选择要访问的从设备，理论上从设备就要在接收槽内待命，主设备的负担要比从设备少一些。
主设备可以与七个从设备相连接，但是从设备却很难与一个以上的主设备相连。
1.2Arduino简介Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（Arduino IDE)。
Arduino IDE基于processing IDE开发。
对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。
Arduino语言基于wiring语言开发，是对A VRGCC 库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，简单学习后，也可以快速的进行开发。
Arduino的型号有Arduino UnoArduino NanoArduino LilyPadArduino Mega 2560Arduino EthernetArduino DueArduino LeonardoArduinoYún1.3光立方简介光立方最大的特点，就是带给你未来3D技术的科技体验，具有超酷炫的3D显示效果，配合高亮蓝色的灯光，给人强烈的感官刺激。
1.4 51单片机最小系统简介1.单片机最小系统的概念：能使单片机正常工作的最小硬件单元电路，就叫单片机最小系统。
2.单片机最小系统的组成：(1)复位电路：t=RC1(t≥10ms);(2)时钟电路：C2=C3=(30±10)pF(一般是20~30pF);(3)存储器访问路经控制：EA/VPP=+5V时，先内后外。
另外，一般还有单片机的ISP下载口也包含在单片机最小系统中。
第2章 系统逻辑框图2.1 系统逻辑框图第3章 系统方案与功能 3.1 系统方案基于蓝牙无线网络的手机宠物执行arduino 程序以及单片机程序。
将手机来电作为触发信号，触发手机app 发出控制出Ardui手单片烟 温LCD1602液蓝牙信号，同时执行程序从而使光立方显示不同的图案。
无手机来电信号时，光立方处于不工作状态，但此时也执行arduino程序，不执行单片机程序。
控制温湿度传感器、烟雾传感器、lcd1602液晶显示屏工作，并将数值显示在液晶屏上。
电源初步采用移动电源供电，后期若量产可用电池。
3.2 系统功能本设计使用51单片机和Arduino开发平台，手机来电时在光立方上显示酷炫的图案，融合温湿度传感器、烟雾传感器达到报警值时蜂鸣器报警，正常状态下温湿度数值显示在液晶屏上。
呼吸灯的闪烁指示进入工作状态。
使用者可以不用时刻盯着手机，一目了然，还可以实时了解室内的温湿度情况，对于大多数现在的年轻人来说是一种解放，特别是一些有手机控的人。
第4章实现原理4.1 实现原理Arduino控制蓝牙模块、温湿度传感器模块、烟雾传感器模块以及单片机最小系统，通过蓝牙设备通信监测手机状态，当手机来电或接收到短信时Arduino发出命令，向单片机发出信号，从而改变光立方的状态。
实时监测环境温湿度，烟雾数据，并在液晶屏上显示，当温度或空气指数大于某个数值时，认为发生火灾。
触发蜂鸣器会发出响声报警，光立方根据信号作出相应的反应，提示不同的信息。
Arduino会通过蓝牙发送信号给手机，通过Android App的控制实现来电监控，按下寻找键时同样发送信号给手机，使手机发出铃声，确定手机的位置。
第5章硬件电路设计5.1 硬件电路设计64个led小灯泡、一个呼吸灯、lcd液晶屏、蜂鸣器、按键、蓝牙模块、温湿度传感器、烟雾传感器以及单片机最小系统共同构成整个硬件电路。
5.2 硬件电路设计框图单寻找第6章 软件设计6.1 软件设计单片机控制光立方中有4个主要的函数：void laid();void xinx(); void baoj(); void sous();当来电，信息，报警，搜索时，分别调用不同的函数来控制光立方做出不同的反应。
Arduino 上的程序主要有：检测传感器，温度显示在LCD 上，当温度或烟雾达到某个数值时报警；通过蓝牙与手机通信；控制单片机光立方。
6.2 软件设计逻辑图Ardu ino LCD1 蓝牙 温湿烟雾传感第7章 单个模块系统测试 7.1 蓝牙模块VCC:接电源正极GND:接电源负极RXD:接收端,蓝牙模块接收从其它设备发来的数据;正常情况接其它设备的发送端TXDTXD:发送端,蓝牙模块发送数据给其它设备;正常APP 监测来来电 MCU 光传 LCD 显示情况接其它设备的接收端RXDEN:使能端,需要进入AT模式时接3.3V7.2 温湿度传感器1可以检测周围环境的湿度和温度2 传感器采用DHT113 湿度测量范围：20%-95%（0度-50度范围）湿度测量误差：+-5%4 温度测量范围：0度-50度温度测量误差：+-2度5 工作电压3.3V-5V6 输出形式数字输出7 设有固定螺栓孔，方便安装8 小板PCB尺寸：3.2cm * 1.4cm9 电源指示灯（红色）10 每套重量约为8g7.3 烟雾传感器MQ- 2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。
当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。
这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
7.4 lcd1602显示屏1602采用标准的16脚接口，其中:第1脚：VSS为地电源第2脚：VDD接5V正电源第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。