基于51单片机的手机蓝牙控制8位LED灯亮灭设计

1、系统功能介绍

本设计题目为基于51单片机的手机蓝牙控制8位LED灯亮灭设计。该系统以STC89C52单片机为核心，结合蓝牙模块与LED灯驱动电路，实现了通过手机蓝牙APP对8个LED灯的远程控制。与传统的简单LED点亮电路相比，本系统不仅可以实现对单个LED的开关控制，还能够实现亮度调节和批量控制，具有较强的互动性和应用价值。

系统的主要功能包括：

单灯控制：通过手机发送命令，可以选择任意一盏LED灯并设置其亮灭状态及亮度等级。
亮度分级控制：每个LED灯支持三档亮度调节，利用PWM技术实现1档（低亮度）、2档（中亮度）、3档（高亮度）的逐级调节。
全灯控制：通过手机APP可一键点亮或关闭全部8盏LED灯，方便快捷。
无线通信：通过蓝牙串口模块（如HC-05或HC-06），实现手机APP与单片机之间的数据传输。
人机交互性：用户仅需在手机APP上点击或发送指令即可控制灯光，无需复杂操作，提升系统的实用性和易用性。

2、电路设计

2.1 主控电路设计（STC89C52单片机）

STC89C52是一款基于8051内核的增强型单片机，具有丰富的I/O口资源和定时器功能，非常适合用于本系统。

在本系统中，单片机的主要作用为：

通过串口与蓝牙模块进行通信，接收手机发送的指令；
对指令进行解析，判断是控制单个灯、全部灯还是调节亮度；
根据指令输出对应的PWM信号，驱动LED灯点亮或熄灭；
控制流程逻辑，保证指令与LED灯状态实时对应。

2.2 蓝牙通信模块电路

系统选用HC-05蓝牙串口模块，其支持AT命令配置，可工作在主机或从机模式。在本设计中，HC-05设置为从机模式，手机APP作为主机进行控制。

蓝牙模块通过TXD、RXD引脚与单片机串口P3.0（RXD）、P3.1（TXD）连接，实现数据双向传输。
波特率一般设置为9600bps，保证通信稳定。

2.3 8位LED灯电路

采用8个独立的LED灯，每个LED通过限流电阻与单片机I/O口连接。
为了实现亮度的分档控制，单片机通过定时器产生不同占空比的PWM波来驱动LED。
系统中8位LED对应单片机的P1口（P1.0~P1.7），可以独立控制每一盏灯的开关与亮度。

2.4 电源电路

系统采用+5V直流电源供电，蓝牙模块与单片机均使用5V电压工作。
当系统使用移动电源时，可以方便在便携场景下使用。

3、程序设计

3.1 系统总体框架

系统程序分为以下几个主要部分：

串口初始化与通信程序：完成与蓝牙模块的数据交互。
指令解析程序：解析手机发送的ON、SN、Ax、Bx、Cx等指令。
PWM控制程序：根据指令控制LED的占空比，从而实现亮度分级控制。
状态管理程序：记录当前每盏灯的状态（开关及亮度等级），以便后续指令更新。

主循环流程如下：

初始化单片机、串口与定时器；
等待接收手机指令；
判断指令类别并执行相应的LED控制操作；
刷新LED灯显示效果。

3.2 串口通信程序

c 复制代码

#include <reg52.h>
#include <string.h>

#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

sbit LED1 = P1^0;
sbit LED2 = P1^1;
// ... 依次定义到 P1^7

char cmd[3];   // 存储接收到的指令
uint pwm_count = 0;  // PWM计数

void Uart_Init(void) {
    TMOD = 0x20;  // 定时器1工作在方式2
    TH1 = 0xFD;   // 波特率9600
    TL1 = 0xFD;
    TR1 = 1;
    SCON = 0x50;  // 串口方式1，REN=1
    EA = 1;
    ES = 1;
}

void Uart_ISR(void) interrupt 4 {
    static uchar i = 0;
    if(RI) {
        RI = 0;
        cmd[i] = SBUF;
        i++;
        if(i >= 2) { 
            cmd[2] = '\0'; // 形成指令字符串
            i = 0;
        }
    }
}

3.3 指令解析程序

c 复制代码

void Parse_Command(void) {
    if(strcmp(cmd, "ON") == 0) {
        P1 = 0xFF;   // 所有LED全亮
    }
    else if(strcmp(cmd, "SN") == 0) {
        P1 = 0x00;   // 所有LED全灭
    }
    else if(cmd[0] == 'A') {
        int led_num = cmd[1] - '1';  // 计算灯编号
        Set_LED(led_num, 1);  // 一档
    }
    else if(cmd[0] == 'B') {
        int led_num = cmd[1] - '1';
        Set_LED(led_num, 2);  // 二档
    }
    else if(cmd[0] == 'C') {
        int led_num = cmd[1] - '1';
        Set_LED(led_num, 3);  // 三档
    }
}

3.4 PWM控制程序

为了实现三档亮度控制，可以通过不同占空比PWM波驱动LED：

一档：20% 占空比
二档：60% 占空比
三档：100% 占空比

c 复制代码

uchar led_state[8];  // 存储每盏灯的亮度档位

void Timer0_Init(void) {
    TMOD |= 0x01;  
    TH0 = 0xFC;   // 定时器初值
    TL0 = 0x18;
    ET0 = 1;
    EA = 1;
    TR0 = 1;
}

void Timer0_ISR(void) interrupt 1 {
    uint i;
    TH0 = 0xFC;
    TL0 = 0x18;
    pwm_count++;
    if(pwm_count >= 100) pwm_count = 0;

    for(i=0; i<8; i++) {
        if(led_state[i] == 1) { // 一档 20%
            if(pwm_count < 20) P1 |= (1<<i);
            else P1 &= ~(1<<i);
        }
        else if(led_state[i] == 2) { // 二档 60%
            if(pwm_count < 60) P1 |= (1<<i);
            else P1 &= ~(1<<i);
        }
        else if(led_state[i] == 3) { // 三档 100%
            P1 |= (1<<i);
        }
        else {
            P1 &= ~(1<<i); // 关灯
        }
    }
}

3.5 LED控制函数

c 复制代码

void Set_LED(int num, int level) {
    if(num >= 0 && num < 8) {
        led_state[num] = level;
    }
}

4、总结

本设计基于STC89C52单片机，结合蓝牙模块和8位LED电路，实现了远程无线灯光控制。用户通过手机APP即可对LED灯进行逐个控制，调节其亮度等级，还能实现全部灯光的统一开关。系统采用PWM技术保证亮度控制的平滑性，同时利用蓝牙串口通信实现人机交互，具有良好的扩展性和应用价值。

该设计不仅展示了单片机在智能控制中的灵活性，也为蓝牙通信与多灯控制的结合提供了参考，可进一步扩展至智能家居照明系统等领域。