目 录
一、 引言 1
（一） 蓝牙热水器的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容及设计目标 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的比较和选择 3
（二） AT89C51单片机芯片介绍 3
（三） 蓝牙概述 5
（四） HC-05型主从一体蓝牙模块及配置 6
（五） DS18B20概述 9
（六） LCD1602液晶显示屏幕介绍 10
三、 硬件系统设计 12
（一） 方案设计 12
（二） HC-05蓝牙模块与单片机电路设计 12
（三） DS18B20电路设计 13
（四） LCD1602液晶屏外围电路设计 13
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） HC-05蓝牙软件流程设计 16
（三） DS18B20温度转换流程设计 17
（四） LCD1602液晶显示器显示流程设计 18
五、 仿真调试 19
总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录一 原理图 26
附录二 PCB图 27
附录三 元件列表 28
附录四 程序. 29
引言
蓝牙热水器的发展背景
随着十八世纪第一次工业革命在英国的完成，欧洲国家的工业开始迅速发展，各种大中小型工业活动如雨后春笋般出现在人们生活中，在多种工业生产过程中，温度成为了被着重关注或者控制的对象，对于温度的良好控制往往是决定生产质量的决定性因素，由此技术人员总结出了很多用于控制温度的优秀算法和方法。在微处理器出现的早期，由于单片机的处理速度以及稳定性都不能在恶劣的工业环境中被广泛使用，而PLC的稳定性以及其在工业中的良好声誉使得它在大多数温控场合得到重用，另外由于早期的单片机能够被用户直接使用的IO管脚非常少，而PLC的管脚数达到几十个甚至上百个，这点也是PLC在工业领域比单片机应用更广泛的原因。然而随着电子技术
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决定生产质量的决定性因素，由此技术人员总结出了很多用于控制温度的优秀算法和方法。在微处理器出现的早期，由于单片机的处理速度以及稳定性都不能在恶劣的工业环境中被广泛使用，而PLC的稳定性以及其在工业中的良好声誉使得它在大多数温控场合得到重用，另外由于早期的单片机能够被用户直接使用的IO管脚非常少，而PLC的管脚数达到几十个甚至上百个，这点也是PLC在工业领域比单片机应用更广泛的原因。然而随着电子技术以及单片机技术的迅猛发展，单片机的稳定性以及处理速度都得到了质的飞跃，在很多工控领域尤其是温度控制领域都能看到单片机的身影，这不但是因为单片机的性能上来了，更是由于单片机的成本比PLC低的多，另外单片机的保密性能也是PLC所无法比拟的，因此本文提出采用单片机作为温度控制系统的主控核心的课题，并在系统内植入蓝牙模块将温度的实时数据发送给使用者或者管理员。本课题的主要特点是将具有高速数据传输速度的蓝牙模块植入了控制系统内部，蓝牙目前的最高版本是蓝牙4.2，其传输速度已经达到了1Mbps，高性能的蓝牙模块目前已经在多个工控场合得到了应用，由于大多数蓝牙模块都通过串口UART驱动，开发者只需两根线（即TXD和RXD）就可将蓝牙模块和单片机进行硬件连接，所以它的方便性和电路简易性是它被广泛使用的另一个重要原因。将蓝牙模块和水温控制系统结合在一起有两方面重要意义，一是蓝牙的通信距离最大能够达到100米之外，这样管理员就能够远程实现对温度控制过程的监控，蓝牙模块将实时的温度数据发送到管理者的手机或者电脑上，能够轻易的实现温度控制的远程化和无线化；二是当温控现场的环境比较恶劣时，管理员就能够被解放出来，从远离现场的地方实现远程监控。因此本课题的重要意义在于推广了温度控制的远程化以及单片机和蓝牙的广泛应用。
国内外发展现状
由于温度控制常用于各种工业活动中，工业革命后经过了一个多世纪的研究和发展，目前已经形成了多种对于温度控制的算法和流程，适用于不同的场合。由于近几年单片机技术以及传感器技术迅速发展，又给温度控制融合了新的元素，目前单片机的处理速度几乎是过去的十几倍，因此在使用单片机控制温度时，响应速度大大提高，另外许多集成度非常高的温度传感器的出现，使得温度控制系统的体积大大减小。目前研究者们的研究重点是将远程无线收发模块植入到温度控制系统中，使其仍能稳定工作，更重要的是将所有的温度控制管理人员从第一现场解放出来，使他们不再忍受高温的煎熬，更重要的是要提高远程操控的速度。
本文主要内容及设计目标
本文选用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机作为主控核心，片外结合蓝牙模块、DS18B20温度传感器、加热器模块、液晶屏以及按键模块设计了一个温度控制系统。为了能够方便描述本课题的设计过程及原理，本文通过原理图及软件流程图的形式对硬件和软件系统进行了详细描述。在论文结构上共分为五个章节，第一章主要对温度控制系统发展背景以及发展现状做阐述，第二章主要经过了设计方案的对比，从而选择系统硬件所需的器件，并做介绍。第三章对硬件系统的设计过程做了阐述。第四章通过流程图对软件系统做了描述。第五章通过Proteus和Keil软件进行了系统的联合仿真。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的比较和选择
方案一：选择美国ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本文所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：选择美国德州仪器（TI）公司研发的MSP430系列单片机作为主控核心，这种单片机进入市场的最大优势是其低功耗性能，该公司曾用一个新鲜柠檬的汁液进行处理来给430单片机供电，以此来展示其低功耗的优势。430单片机采用了RISC精简指令系统，另外430是一种16位单片机，该系列单片机的高端型号的主频能够达到40M，处理速度相对于经典的8位单片机来说非常快。430单片机中大多数芯片具有JTAG口，这使得用户能够通过专用的仿真器来设置断点来分析程序的运行现象，方便查看相关的寄存器值，给程序调试带来了极大的方便，为项目的成功
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