蓝牙模块HC-05与51单片机的连接

Jacktang

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实验结果
手机安装HC-PDA-ANDROID.apk软件后，开启系统。手机打开蓝牙可以搜索到蓝牙芯片并可以连接，连接码为1234。系统开启后数码管全0，继电器低电平，LED灯不亮。

手机连接到系统后，扫描二维码，得到一串数字后，输入该串密码，得以解锁继电器。输入密码，支持断点续传密码，如本次输入“123”,再次输入“456”，即可完成输入“123456”。输入错误可以选择按键S5清空输入后重新输入。单片机暂时内部设置密码为“12345678”。输入密码的过程中，流水灯会展示输入密码的最后一个字符的ASCII码，用于指示传输过程中字符是否正确被接收。如果输入了错误的密码，则会返回一串错误提示消息，并将数码管清空。输入错误的字符后，流水灯全亮。

输入正确的密码后，继电器高电平，LED构成回路后点亮，返回给手机端计费信息和成功解锁提示。数码管开始计时，每10毫秒变动一次，8个数码管两个一组，分别显示小时、分钟、秒、十毫秒。当处于计费状态时，手机端发送数据，返回无法发送的字样。按下按键S4后，停止计费，返回到手机端计时时长和本次费用，数码管清零，等待下次解锁。

二．单片机工作原理

51单片机有P0、P1、P2、P3四个端口。本次实验将其中P0用于数码管的显示数字，P1用于流水灯的显示，P2端口的第1位（P2^1）接在继电器的DIO端，在单片机内控制高低电平。P3端口的第0位连接蓝牙的TX端，是单片机串口的接收端，P3端口的第1位连接蓝牙的RX端，是单片机串口的发送端。按键S4在内部连接P3端口的第2位，为外部中断0。按键S5在内部连接P3端口的第3位，为外部中断1。开启定时器0，设置好计数器的初始值；外部中断0，1打开；串口中断打开，设置好波特率9600，0，0与蓝牙模块一致即可。

串口的中断触发后，需要软件清除RI（接收中断）与TI（发送中断）值为0，SBUF存放串口接收数据或发送数据，在C语言代码中赋值相同寄存器，在物理上分为发送和接收，每次1字节缓冲。

定时器0设置工作方式0，13位计数器，计数到8192。晶振为11.0592MHz，每个机器周期需要12个时钟周期，计数5000次，所以每次进入中断的时间为5000*12/11.0592M=0.00543s，所以每次进入中断时间为0.005秒，数码管需要每10ms进入一次，所以每次加到2的时候，数码管变动。计数器初值为（8192-5000），分别存放入TH0与TL0，高低位。

外部中断直接设置触发方式ITx=0/1低电平触发或下降沿触发后，开启外部中断，EXx=1后，编写相应中断函数即可。

蓝牙模块首先按住复位键上电，即进入AT指令模式，对它输入AT指令进行设置名字、串口波特率、主从回环等后，连接到单片机上即可使用。

三．模块工作原理

二维码扫描APP：

通过谷歌开源ZXing库开发了一款安卓APP，并安装到手机，扫描出数据后通过蓝牙模块输入到单片机中。

扫描后为“12345678”。

蓝牙模块HC-05：

TX连接单片机P3.0口，RX连接单片机P3.1口。

在蓝牙模块连接到单片机上前，首先通过USB-TTL转接器，连接到电脑上后，通过串口调试助手调试。首先进入命令调试模式，输入AT指令，设置模块的参数。

设置蓝牙的名称，用指令

AT+name=”LiMou”\r\n          设置蓝牙模块名字为LiMou，方便后续查找。

设置自动连接模式的串口波特率为9600，用指令

AT+uart=9600,0,0\r\n             设置波特率为9600，停止位1位，无校验位。

用于手机与单片机之间的通信者，发送密码到密码上，在接入计费系统时，向手机端发送解锁成功标志，并提供计费标准。解锁失败发送解锁失败指示。

测试问题：

如果串口收不到数据，换一个模块。

如果单片机收到数据错误，调整波特率，通过串口助手调节。

继电器模块：

       继电器电源连接VCC，GND接地，DIO连接单片机P2.1端口，继电器的模块的开闭表示单车的开闭锁。在继电器下接入一个LED的小灯，用它的亮灭来表示继电器是否上电，是否已经开锁。

       LED：

连接通过继电器构成回路，长脚（正极）接电源，短脚（负极）接继电器常闭端，继电器公共触点引到地，构成回路，点亮小灯（在继电器DIO高电平时）。

数码管：

       给P1口送编码即可，0-F的编码分别为0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71。

其中P2^6为段选通，P2^7为位选通。

用于计时模块和指示通过蓝牙传入的密码数据。

按键：

       根据不同按键连接的端口触发不同的中断，编写对应的中断函数。在本系统中，外部中断0通过独立键盘模块按键S4实现，低电平触发，在计费状态下，停止计费，并向手机发送计费结果。

       外部中断1通过独立键盘模块按键S5实现，下降沿触发，当在非计费状态下，清空数码管显示为全0。

      

流水灯：

流水灯连接到单片机的P1端口，直接对P1口赋值即可，高电平为灭，低电平亮。用于指示接收数据的ASCII码和错误输入提示，全亮。

51单片机代码：

#include "reg51.h"
#include <intrins.h>
sbit lock = P2 ^ 1;
sbit dula = P2 ^ 6;
sbit wela = P2 ^ 7;
 
unsigned char digit_led_pointer = 0;
unsigned char count = 0;
unsigned char opened = 0;
 
unsigned char code table[] = { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d, 0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71 };    // 数码管0-f表
 
unsigned char led[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 0, 0, 0 };    //存放8个数码管显示的数字
 
 
void delay(unsigned int i)        //延迟函数
{
    while (--i);
}
 
void clear_digit(void)            //清空数码管，全变成0
{
    unsigned char i = 0;
    for (; i < 8; ++i)
        led = 0;
    digit_led_pointer = 0;
}
 
 
void send(unsigned char dat)    //通过串口发送到蓝牙模块上，蓝牙模块发送出去一个字节的字符
{
    ES = 0;
    SBUF = dat;
    while (!TI);
    TI = 0;
    ES = 1;
}
 
void send_str(unsigned char * str)    //通过蓝牙模块发送一个字符串
{
    while (*str != '\0')
        send(*str++);
}
 
 
void display(unsigned char dig)        //输入密码阶段的显示，在已经输入的密码后续进行输入
{
    led[digit_led_pointer++] = dig;
    if (digit_led_pointer == 8)
    {
        //判断如果输入密码为12345678的话，返回解锁成功
        if (led[7] == 8 && led[6] == 7 && led[5] == 6 && led[4] == 5 && led[3] == 4 && led[2] == 3 && led[1] == 2 && led[0] == 1 && (opened == 0))
        {
            //开锁状态置位
            opened = 1;
            lock = 1;    //开锁继电器，高电平，点亮LED
            clear_digit();
            send_str("price: 1Yuan/min\n");
            send_str("lock successfully!\n");
        }
        else
        {
            delay(10000000);    //输入8位密码后，延迟显示错误密码
            clear_digit();
            //解锁失败
            send_str("lock fail!\n");    //向手机发送提示信息
        }
        digit_led_pointer = 0;
    }
}
 
 
//计时模块，每次进入该函数，为10毫秒
void time_add_10ms()
{
    led[7]++;
    //100进位，每次10毫秒
    if (led[7] == 10)
    {
        led[7] = 0; led[6]++;
    }
 
    if (led[6] == 10)
    {
        led[6] = 0; led[5]++;
    }
 
    //60进位，为秒数
    if (led[5] == 10)
    {
        led[5] = 0; led[4]++;
    }
 
    if (led[4] == 6)
    {
        led[4] = 0; led[3]++;
    }
    //分钟数
    if (led[3] == 10)
    {
        led[3] = 0; led[2]++;
    }
 
    if (led[2] == 10)
    {
        led[2] = 0; led[1]++;
    }
    //小时数，如果100个小时清零
    if (led[1] == 10)
    {
        led[1] = 0; led[0]++;
    }
 
    if (led[0] == 10)
        clear_digit();
}
 
//定时器0，为1号中断
void timer0_ISR(void) interrupt 1
{
    if (opened == 1)
    {
        //晶振为11.0592MHz，每个机器周期需要12个时钟周期，计数5000次，所以每次进入中断的时间为
        //    5000*12/11.0592M=0.00543s,每次进入add_10ms函数需要计数2次，所以每次count==2的时候，数码管显示+1
        TL0 = (8192 - 5000) % 32;
        TH0 = (8192 - 5000) / 32;
        count++;
        if (count == 2)
        {
            //达到10ms了
            time_add_10ms();
            count = 0;
        }
    }
}
 
 
 
void uart() interrupt 4
{
    unsigned char ky;
 
    if (RI)
    {
        RI = 0;        //需要软件清除标志位
        ky = SBUF;    //接收到的数据保存到
        if (opened == 1)
        {
            send_str("can't stop, please press the button S4!\n");    //计费状态不接受输入，并返回提示信息。
            return;
        }
        ES = 0;
        P1 = ky;    //data send to Port 1，通过流水灯显示接收到的数据的ASCII码
 
        //根据收到的数据进行异常处理或数码管输入
        if (ky >= '0'&&ky <= '9')
        {
            display(ky - '0');
        }
        else if (ky >= 'a' && ky < 'f')
        {
            display((unsigned char)((ky - 'a') + 10));
        }
        else
        {
            //错误数据，流水灯全亮。
            P1 = 0x00;
        }
        ES = 1;
    }
}
 
void init_uart()
{
    TMOD = 0x25;            //定时器1工作方式2，计数器0工作方式1
    SCON = 0x50;            //串口工作方式1
    EA = 1;             //开总中断
    ES = 1;             //开串口中断
    TH1 = 0xfd;            //串口波特率9600
    TL1 = 0xfd;
    TR1 = 1;             //定时器1工作    
}
 
void timer0_init(void)
{
    TMOD &= 0xF0;    //计数器0方式0
    TL0 = (8192 - 5000) % 32;    //计数5000次
    TH0 = (8192 - 5000) / 32;
    count = 0;
    ET0 = 1;        //开启计时器和中断
    TR0 = 1;        
}
 
void init_EX(void)
{
    EX0 = 1;
    IT0 = 0;
    EX1 = 1;        //开启外部中断 0
    IT1 = 1;          //设置成低电平触发，1为下降沿触发
}
 
//把计时费用转换成字符串发送给手机端
void num2str(int cost)
{
    while (1)
    {
        if (cost / 10 != 0)
            send(cost / 10 + '0');
        else
        {
            send(cost + '0');
            break;
        }
        cost %= 10;
    }
}
 
//外部中断0，S4按下停止计费
void Ex0_IRQ(void) interrupt 0
{
    //不在计费状态下没反应
    if (opened == 1)
    {
 
        int time;
        opened = 0;
        send_str("duration:");
        send(led[0] + '0'); send(led[1] + '0'); send(':');
        send(led[2] + '0'); send(led[3] + '0'); send(':');
        send(led[4] + '0'); send(led[5] + '0');
        send('\n');
        time = ((led[0] + led[1]) * 60 + (led[2] * 10 + led[3]));
        send_str("cost: RMB "); num2str(time + 1); send('\n');
        lock = 0;
        clear_digit();
    }
}
 
//外部中断1，2号中断，S5按下后清空数码管
void Ex1_IRQ(void) interrupt 2
{
    //不在计费状态下才有反应
    if (opened == 0)
    {
        digit_led_pointer = 0;
        clear_digit();
    }
}
 
void main()
{
    unsigned char num = 0;
    //初始化
    init_uart();
    timer0_init();
    clear_digit();
    init_EX();
    lock = 0;
    while (1)
    {
        //显示数码管
        for (num = 0; num < 8; ++num)
        {
            wela = 1;
            P0 = _crol_(0xfe, num);    //选中数码管，循环左移
            wela = 0;
            dula = 1;
            P0 = table[led[num]];
            delay(100);
            dula = 0;
        }
    }
}