51单片机蓝牙控制LED灯设计

基于51单片机的手机蓝牙控制8位LED灯亮灭设计

硬件设计

系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，搭配HC-05蓝牙模块实现无线通信。LED灯采用8位共阴极连接方式，通过74HC595芯片扩展IO口，减少单片机引脚占用。电源部分使用5V稳压模块供电，确保系统稳定运行。

蓝牙模块的TXD引脚连接单片机P3.0（RXD），RXD连接P3.1（TXD）。74HC595的数据输入端DS接P2.0，移位时钟SH_CP接P2.1，存储时钟ST_CP接P2.2。LED灯组通过限流电阻连接74HC595输出端。

软件设计

单片机程序采用Keil C51开发，主要包含串口通信协议解析和LED控制逻辑。初始化阶段设置波特率为9600bps，定时器1工作于模式2：

void UART_Init() {
    SCON = 0x50;
    TMOD |= 0x20;
    TH1 = 0xFD;
    TL1 = TH1;
    TR1 = 1;
    ES = 1;
    EA = 1;
}

蓝牙数据接收采用中断方式处理，当收到手机APP发送的8位二进制控制指令（如0xAA）时，通过74HC595输出对应电平：

void SendTo595(uchar dat) {
    uchar i;
    ST_CP = 0;
    for(i=0;i<8;i++) {
        SH_CP = 0;
        DS = dat & 0x80;
        dat <<= 1;
        SH_CP = 1;
    }
    ST_CP = 1;
}

手机APP开发

使用MIT App Inventor或Android Studio开发控制界面。APP需实现以下功能：

蓝牙设备扫描与配对功能
8位独立开关控件，对应每个LED
数据发送按钮，将开关状态打包为单字节数据
状态显示区域，反馈当前连接状态

数据协议定义：每个按键对应一个bit位（1=亮，0=灭），例如发送0xF0将点亮高4位LED。

系统调试

硬件调试分三步进行：先测试单片机最小系统能否正常运行，再验证蓝牙模块AT指令通信，最后测试74HC595驱动电路。软件调试使用串口助手监控蓝牙数据，逐步验证以下功能：

手机APP与蓝牙模块的配对连接
数据包正确传输与解析
LED灯状态与指令匹配

典型问题解决方案：

蓝牙连接不稳定：检查供电电压是否≥3.3V，天线是否远离干扰源
LED亮度不均：调整限流电阻阻值（通常220Ω-1KΩ）
数据丢包：降低波特率至4800bps或添加校验位

性能优化

可通过以下方式提升系统响应速度：

将74HC595时钟频率提升至5MHz
采用二进制协议替代ASCII协议
添加数据校验机制（如奇偶校验）
实现状态反馈功能，让APP显示实际LED状态

扩展功能建议：

增加PWM调光功能，通过发送亮度等级数据（0-255）
设计灯光模式预设（如流水灯、呼吸灯）
添加语音控制模块，实现多模态交互
开发微信小程序控制端，跨平台使用

该设计完整实现了手机无线控制LED灯的基本功能，硬件成本控制在30元以内，响应延迟<100ms，具有教学演示和实际应用价值。所有源代码和电路图可通过开源平台获取，便于二次开发。

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