2023年11月24日发(作者：)
《嵌入式》
课程设计论文
论文题目：
基于Android设备的无线风扇调速设计
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原创性声明
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1.设计（论文）的内容包括：
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7）参考文献
8）致谢
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2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、
程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错
别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所
有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程
字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装
订
3）其它
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目 录
摘 要 ......................................................................................................... 7
1. 课程设计任务 .................................................................................. 7
1.1 课程设计题目 .................................................................................. 7
1.2 设计的要求 ..................................................................................... 7
1.3人员分工及进度安排 ...................................................................... 8
2. 设计总体方案选择 (wifi模块部分) ............................................. 8
2.1 wifi模块的介绍 ............................................................................... 8
2.2 方法一 HX-M02 wifi模块怎么和手机连接测试数据收发AP模
式 ............................................................................................................... 10
2.3 方法二 HX—M02 wifi模块作为STA模式收发数据 .............. 14
2.4串口大师的介绍 ............................................................................ 18
3. 单元模块设计 .................................................................................. 20
3.1 wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明 .................. 20
3.2单片机怎么和wifi模块实现通讯 ............................................... 23
3.3串口抓包工具 ................................................................................ 24
4. 其他部分........................................................................................... 25
4.1 51单片机产生PWM方法 ........................................................... 25
5.调试与测试结果 ................................................................................ 27
5.1 最终成果 ....................................................................................... 27
5.2 调试过程遇到的问题与解决方法 ............................................... 27
总结 ........................................................................................................... 27
5
6.1收获 ................................................................................................... 28
6.2不足、改进措施 .............................................................................. 28
参考文献 ................................................................................................... 29
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基于Android设备的无线风扇调速设计
（wifi模块连接与整体调试部分）
摘 要
本系统设计主要目的是手机通过app软件在wifi环境下实现对电机转速的
无线控制。wifi模块(红心物联)的核心功能是将串口数据与TCP/IP数据进行转
换传输。故而wifi模块组建收发数据测试，必须将wifi模块的串口端和计算机
串口端连接，同时wifi模块的网络也需要与计算机通过无线网卡或者无线路由
器建立连接。把wifi模块与单片机线连接，手机发送信号给wifi模块，事先编
好程序的单片机接收到wifi模块的信号对风扇电机转速做出调节，实现无线传
输控制风扇转速。
关键词wifi模块； 51单片机; 无线数据传输; 串口连接
1. 课程设计任务
1.1 课程设计题目
在Android平台开发app，手机通过app软件对wifi模块下单片机上风扇电
机转速的无线控制
1.2 设计的要求
技术参数：
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单片机5V，wifi模块3.3V供电工作
温度范围: -45°C ~ +85°C
尺寸：32mm x 20mm x 4.5mm
1.3人员分工及进度安排
人员分工：本小组由三名成员组成，王永浩（组长）、苏雷（组员）、杨萌林（组
员），王永浩主要负责对单片机源程序的编写与还有电机的调试，杨萌林主要负
责手机app的编写和调试，苏雷主要负责wifi模块的通信，wifi模块与单片机，
手机的连接和调试。
周期进度：1、确立任务目标，设计思路，基本框架图，购买相关元器件，初步
编写代码；
2、配置元器件，继续编写完善程序，尝试初连接；
3、联机操作，完善配置，开始调节，看是否实现目标，改进；
4、改进配置要求，调节，分析，完善；
5、结合设计产品，修改完善论文。
2. 设计总体方案选择 (wifi模块部分)
2.1 wifi模块的介绍
首先介绍一下wifi模块(红心物联)的核心功能是将串口数据与TCP/IP数
据进行转换传输。故而wifi模块组建收发数据测试，必须将wifi模块的串口端
和计算机串口端连接，同时wifi模块的网络也需要与计算机通过无线网卡或者
无线路由器建立连接。 。
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在wifi模块串口端和wifi端同时与电脑设备连接上的提前下，可以通过
串口测试工具获取wifi端端发过来的数据（如串口大师），同时也可以通过
TCP/UDP工具获取从串口端发来的数据。
在使用模块之前，首先应该对模块的收发测试，本模块有多种测试平台。
1. wifi模块与带无线网卡的电脑在wifi环境下测试。
2. 模块与不带无线网卡的电脑在wifi环境下测试。
3. 模块与手机在wifi环境下测试。
工具，硬件方面需要串口转接板或者（TTL转232转接板），方便与电脑连接。
（连接图可以参考红心物联官网）。
工具，软件方面配置工具、串口大师、TCP/UDP工具可以从官网下载。
工具一：UART配置管理程序，由红心物联科技公司提
供一个快捷配置管理模块的 应用程序，用户查询、配置、修改参数、功能测
试、固件升级等.
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工具二：网络端TCP/UDP收发数据测试工具，网络上
类似的小工具也有很多。
工具三：模块串口端数据收发的调试工具，网络有很
多类似的小工具，如串口大师，串口助手、串口调试等等。
2.2 方法一 HX-M02 wifi模块怎么和手机连接测试数据收发AP模式
HX—M02 wifi模块可以作为AP和STA两种模式与电脑实现数据收发，HX—
M02 wifi模块作为AP的时候，怎么和手机实现收据测试收发的。这是我们需要
研究的，因为这次课程设计我们主要运用了wifi模块的AP模式，后面我会介绍
STA模式。
第一步打开HX-M02 wifi模块的配置软件，查看wifi模块的相关数据，比如wifi
模块所处的工作模式，以及wifi模块的地址以及IP。详情你看下面的图解。（还
有一个通讯端口没讲解，HX-wifi模块的通讯端口默认是8000）
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第二步，手机和电脑同时连接HX-wifi模块AP模式的网络。
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第三步：手机客户端的操作,打开手机客户端的“网络通讯助手”（本教程以安
卓手机为例，苹果手机也一样操作）由于wifi模块处于AP服务器 TCP通讯模
式，所有手机客户端需要建立一个TCP通讯的客户端。并且连接服务器，建立通
讯。详情可以参考下图。
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第四步：打开串口工具测试并且点击建立连接。
（注意：串口设置一定要对于你电脑连接的串口，以及默认波特率是115200）
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最后一步，前戏都做完了，环境也搭建好了，下面开始用手机发数据给HX-M02
wifi模块，以及wifi模块发送数据给手机了。
2.3 方法二 HX—M02 wifi模块作为STA模式收发数据
第一步：打开上述工具一配置管理程序，对模块进行相应的设置
a. 在"串口连接"中选择电脑使用的COM接口，设置中确定波特率为
"9600"，数据位"8"，效验码"无效验"、停止位"1"."点击确定"。然后点击"退出
透传模式"按钮。如果退出不成功，可以重新给模块上电，再次"搜索模块"。
（提示：连接成功之后的界面）
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b. 在连接成功之后，无线设置下面的，"工作模式"选择基础网络-STA,"
网络名称"、"密钥"填写你要连接的无线网络名称和密码。（注：密钥格式选择
“ASCII” ，安全模式根据路由器的加密方式选择）
c. 选择启用自动工作模式，协议选择"TCP"、"客户端"服务器地址打开
"TCP&UDP测试工具"的电脑IP（这里设置成：192.168.1.100），这里测试的是
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本机IP，最后是端口号，任意设置，只要与后面步骤的端口号一致就可以（这
里先设置成60000）。
d. 点击"提交修改"弹出确定重启。弹出无响应，点击确认即可。如果设
置没有错误wifi模块现在应该与无线路由器建立连接了，可以从wifi模块的
LED灯观察状态，也可以通过"配置管理程序"中的"功能测试"选项下"扫描"，"
状态"功能确认是否正常连接。（参数修改成功，才能保证下面步骤顺利进行）
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第二步：关闭配置管理程序，打开工具二(TCP/UDP收发数据测试工具)对
本机电脑进行设置。
a. 点击"创建服务器"，输入本机端口号"6000"，即步骤1中c步骤设置
给模块的端口值。点击"启动服务器"，然后对wifi模块复位。（提示，这里一
定要重新启动wifi模块，要不然TCP工具搜索不到客户端）
第三步：打开工具三(如串口大师工具)选择端口与工具二(TCP/UDP收发数
据测试工具)通讯，实现双向通讯传输功能。
a.打开打开工具三(如串口大师工具)软件。选择电脑使用的串口，波特率
"9600"、数据位"8"、效验码"NO"、停止位"1"都是默认设置，打开"高级选项"
按钮中"流量控制"下拉框，选择"硬件RTS/CTS流控"，预防数据丢失。点击"打
开串口"。
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2.4串口大师的介绍
串口大师(ComMaster) For Win2000/XP 是一款集调试,测试,监视,过滤一体的串
口专用软件(利用Win2k WDM设备驱动编程技术).
软件性质: 共享软件. 串口监视/过滤的功能有使用次数限制,串口调试,串口测
试完全免费.
软件版本: 1.1
调试功能设置丰富,测试功能非常专业,监视功能可以监视通信程序对串口的访
问流程,过滤可以对串口数据流进行更改.
串口调试/测试要独占串口,监视/过滤功能不占用串口资源.
1. 串口调试设置丰富,几乎用到了串口的所有功能.
自动检测串口,包括主板串口,USB虚拟串口,网络虚拟串口
波特率 110-512000( 波特率>115200时需要硬件支持 ), 数据位5-8位, 5
种校验位,3种停止位(5位数据位时,才能设置1.5位)
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多种流量控制,可在发送,接收选用不同的流控方式
能发送大的文件,和16进制字符
显示所有的MODEM信号线,以及各种串口硬件错误(帧错,校验错..),图形方
式显示数据流量
2. 串口测试功能专业,发送/接收标准通信测试用的伪随机码,测试串口线路误
码率
设置同串口调试...
发送 2^15-1,2^11-1,2^9-1及16bit人工码,这些都是通信测试仪表选用的
伪随机码型
接收自动同步,可以测试单向的串口线路误码
记录发生的误码个数,误码率,误码时间...
3. 串口监视功能分析详细
采用WDM型设备驱动编程,不占用串口资源,监视通信程序对串口的任何访问
监视: 波特率,数据位,校验位,停止位的设置
各种特殊字符,读写超时,读写缓冲区的设置
握手方式,流量控制,串口事件,MODEM信号的变化
实时显示读写数据
显示: 被监视串口的MODEM信号线,硬件错误,图形显示数据流量
作用: 破解它方的通信软件,通信协议. 利用它可以看见'超级终端','拨号
网络','串口专家','串口助手'等等软件对串口访问的全部过程
4. 串口过滤功能更改串口数据流
采用WDM型设备驱动编程,不占用串口资源,应用程序根本感觉不到它的存在
按字节,按时间,周期性的改变字符,使串口数据发生误码
按字节,按时间,周期性的代替字符,使串口数据发生替换
按字节,按时间,周期性的删除字符,使串口数据丢失字符
作用: 可以模拟数据传输种出现的误码,丢失字符等现象,调试串口的通信协
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议,不能检查数据错误的通信协议是失败的协议
3. 单元模块设计
3.1 wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明
wifi模块TLN13UA06与单片机的接线通讯说明
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51单片机引脚图
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51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和计算机之间可以方便
地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如计算机的串口是
RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电
路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟
转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说
和计算机的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3
脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下
图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，
第15脚和单片机的20脚连接。
Wifi模块相关数据
1.模块供电电压为直流3.3V，接口信号电压为标准串口TTL电平。
2.模块最大工作电流约250mA，在设计供电电路时需注意满足模块功耗、
引脚可悬空，但仍建议将此引脚与MCU连接，以便必要时可对模块进
行复位操作。
注：引脚（8 ~ 5）用于标准TTL电平串口通讯，引脚（4 ~ 1）为可选功能引
脚。
在不使用多功能的情况下将引脚悬空即可，不影响模块正常工作。
LED指示灯说明
LED①：电源指示灯。
LED②：Link指示灯。在WIFI未联网的情况下为低频率闪烁，在WIFI联网情况
下为高频率闪烁。
最后，由于模块已经开发好，可以连接市面上大部分的单片机。
参考样板
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3.2单片机怎么和wifi模块实现通讯
单片机怎么和wifi模块TLN13UA06实现通讯，串口wifi模块有自动模式和命令模式，若
是工作在自动模式下实现透明传输，串口wifi模块的作用如同一根虚拟的串口线将服务器
和客服端的串口连接起来，编程比较方便 波特率设置简单 。但总是发送和接收的字节相差
很多，而且测试软件上接收窗口不显示接收字节 。
解决办法：
第一：确信串口Wifi模块TLN13UA06匹配好？尤其是地址和端口。
解决：串口Wifi模块TLN13UA06配置软件与单片机连接，成功时在软件界面提示端口配
置成功。
第二：串口Wifi模块传输数据量是多少？有没有超过串口口的门限？硬件流控有没有打
开？没有硬件流控的情况下，软件流控有没有做好？
解决：自动组帧触发长度：是指要达到门限长度，才会发送，否则，要等到触发时间。如果
传输字符串够长，达到组帧触发长度了；否则没有的话，需要等到了触发时间。
工作在自动模式下，模块支持用户可设置的自动组帧触发长度和触发的时间。同时此模式下，
模块串口传输支持硬件流控方式，提供标准的RTS/CTS 信号，手册说明用户在进行大数
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据量传输时启用硬件流控功能，这样可以充分保证数据的可靠传输，对于不需要流控功能的
应用场合，用户只需把RTS/CTS 引脚悬空即可。
第三：尝试着用AirPeek抓一下包。看看数据发送是否成功。
3.3串口抓包工具
这里需要两个软件，第一个是串口抓包工具，还有一个是配置工具。要注意
一个问题，必须先打开串口抓包工具的串口，然后再打开配置工具。
串口抓包工具下载地址：/s/1dDhdM9N
配置工具下载地址：/s/1gdtDHCn
第一步使开发套件，连接好电源和串口线。然后打开配置工具。
第二步打开串口抓包工具。并简单的设置好。然后选择启动。
第三步，可以看到通过串口抓包工具看到配置工具发了什么AT指令给wifi模块
了。
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其他部分
4.1 51单片机产生PWM方法
89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用
软件编程的方法来模拟。
例程
本例程采用定时器T0在工作方式1下产生一路PWM，用独立键盘控制频率、占
空比的加减，频率可调范围100Hz-10kHz，占空比0-100%均为理论值，实际
值略低）
部分代码如下：
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注：T0_H , T0_L , T1_H , T1_L 均用于暂时存储初值，进入中断服务程序
后直接给寄存器TH0、TL0赋值，避免了在中断中计算。
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5.调试与测试结果
5.1 最终成果
给wifi模块和单片机供电之后，连接好实物图配置好电机，手机搜索到wifi
信号连接，输入事先设定好的命令，01表示转速最快，02表示稍快，03表示稍
慢，04表示最慢，05表示停止，其他命令均表示停止。观察电机运行状态可以
发现控制实现得非常完美，所以本次实验相对来说是很成功的。
5.2 调试过程遇到的问题与解决方法
(1).在进行wifi模块配置之前没有认真阅读相关文献，对wifi模块的原理一知
半解所以一直调节不出来正确的配置，使用模式为AP模式。一开始电脑程序收
不到串口设备发来的数据，而且程序给串口设备发指令也没有回应。已知程序和
串口调试助手之间可以正常通信，串口设备与上位机之间也可以正常收发数据.
后来查阅资料才知道是程序不能与串口设备通讯。问题解决了，是因为电脑的串
口接法和串口设备的串口接法不同，换了下引脚就通了.
（2）wifi模块与单片机连接的时候我们没有相应的串口线，所以把wifi模块
拔下来对它的引脚分别与单片机相应连接，可是它们之间的工作电压不同所以我
们用了两个单片机面板，一个专门为wifi模块提供3.3v电源，一个作为工作的
单片机。
（3）在连接好电路的情况下发现电机没有响应，换了一个电机调试才成功了，
原因是电机的额定电压不同，调试完成后能够实现转速的控制。
总结
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6.1收获
此次课程设计，我主要负责的是对wifi模块的连接部分，之前也没有学习
过嵌入式，一开始什么也不懂都要从头查阅资料学习，从怎样配置模块到怎样传
输发送命令，再到连接起来实现完整控制的整个过程。通过学习了有关控制工程
和嵌入式软件、硬件方面的知识，也学到了很多知识，在设计过程中虽然遇到了
一些问题，但经过思考，一遍又一遍的检查查阅资料终于找出了原因所在，也暴
露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践是最好的老师，通过亲自动手制
作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。通过这次课程设计，我掌握了硬件电路
的设计方法和相关串口工具软件的使用，通过查阅资料，也掌握了wifi模块，
51单片机的使用方法和工作原理。
整个设计通过了软件和硬件上的调试。设计中遇到了很多实际性问题，在实
际设计中发现，书本上理论性的东西与在实际运用中是有一定的出入的，所以有
些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。一切问题必须要
靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速的提升。可以
说系统的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。还有感谢这次参与设计
的其他两位成员，他们两个学的知识比我全面，所以很多东西都请教他们和大家
团队合作，这也提高了我的团结协作能力，对今后参加工作和实际生活有很大帮
助。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经清
楚，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
6.2不足、改进措施
不足：由于时间比较紧，整个系统的功能和硬件电路比较简单。我只是对这些
硬件的功能和使用方法掌握了，但是对其根本原理还是不够清晰，老师也批评了
说我一知半解，能够使用却对其原理不熟悉。我们的设计功能比较单一，只有对
风扇电机的转速控制。
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改进措施：现实中，我们可能需要强电压来控制电机，所以对电机驱动这一块
还需要改进，这样更加符合实际情况。该系统所实现的功能比较单一，所以我们
可以对温度和湿度做出感应从而使风扇做出转速调整。再一个风扇的转速用肉眼
和听声音判断比较麻烦，所以我们下来后设计添加了一个档位显示功能。同样既
然能实现电机转速控制，就可以对其他智能家居实现无线控制，前景还是非常可
观的！
参考文献
[1]李建忠. 单片机原理及应用(第二版) 陕西：西安电子科技大学出版社，2008.2
[2]杨素行. 模拟电子技术基础简明教程（第三版） 北京：高等教育出版社2006.5
[3] 陈涛. 单片机应用及C51程序设计(第2版) 北京:机械工业出版社,2011
[4]Alessandro Rubini，Jonathan 设备驱动程序[M].中国电力出版社.2002
[5]/(版权所有 © 2015 | wifi模块 | | zigbee模块 | | 红外模块 |
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