手机控制单片机：单片机外设应用，拓展智能家居功能

# 1. 单片机与手机交互基础**

单片机是一种集成在单个芯片上的微型计算机，具有强大的计算和控制能力。手机作为移动终端，拥有丰富的传感器、显示屏和通信模块。将单片机与手机相结合，可以实现更丰富的功能和应用场景。

单片机与手机交互的基础是通信技术。常见的通信方式有蓝牙、Wi-Fi和USB。蓝牙技术功耗低、传输距离短，适合近距离通信；Wi-Fi技术传输速度快、覆盖范围广，适合远距离通信；USB技术传输速度快、稳定性高，适合有线连接。

根据不同的通信方式，单片机与手机之间需要建立相应的通信协议。通信协议定义了数据传输的格式、内容和交互规则。通过通信协议，单片机和手机可以相互交换数据，实现控制和交互。

# 2. 单片机外设应用

单片机外设是单片机系统中不可或缺的重要组成部分，它为单片机提供了丰富的功能扩展，使其能够与外部世界进行交互。本章节将重点介绍单片机外设在传感器应用和执行器应用中的典型应用。

### 2.1 传感器应用

传感器是一种能够将物理量或化学量转换为电信号的器件，广泛应用于各种领域。单片机可以通过外设接口与传感器连接，获取外部环境的信息。

#### 2.1.1 温度传感器

温度传感器是测量温度的传感器，其输出信号与被测温度成一定的对应关系。单片机通过ADC（模数转换器）接口可以读取温度传感器的模拟信号，并将其转换为数字信号，从而获取温度信息。

**代码示例：**

#include <stdint.h>
#include <adc.h>

// ADC通道号
#define ADC_CHANNEL 0

// 温度传感器输出电压与温度的对应关系
const uint8_t temp_table[] = {
    0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100
};

int main() {
    // 初始化ADC
    adc_init();

    while (1) {
        // 读取ADC值
        uint16_t adc_value = adc_read(ADC_CHANNEL);

        // 根据ADC值查找温度
        int temp = 0;
        for (int i = 0; i < sizeof(temp_table); i++) {
            if (adc_value < temp_table[i]) {
                temp = temp_table[i - 1];
                break;
            }
        }

        // 输出温度
        printf("温度：%d℃\n", temp);
    }

    return 0;
}

**逻辑分析：**

* 初始化ADC外设。
* 循环读取ADC值。
* 根据ADC值查找对应的温度。
* 输出温度信息。

#### 2.1.2 光敏传感器

光敏传感器是一种对光强变化敏感的传感器，其输出信号与入射光强成一定的对应关系。单片机通过ADC接口可以读取光敏传感器的模拟信号，并将其转换为数字信号，从而获取光强信息。

**代码示例：**

#include <stdint.h>
#include <adc.h>

// ADC通道号
#define ADC_CHANNEL 1

int main() {
    // 初始化ADC
    adc_init();

    while (1) {
        // 读取ADC值
        uint16_t adc_value = adc_read(ADC_CHANNEL);

        // 根据ADC值判断光强
        char *light_level;
        if (adc_value < 100) {
            light_level = "黑暗";
        } else if (adc_value < 500) {
            light_level = "微弱";
        } else if (adc_value < 1000) {
            light_level = "一般";
        } else {
            light_level = "明亮";
        }

        // 输出光强信息
        printf("光强：%s\n", light_level);
    }

    return 0;
}

**逻辑分析：**

* 初始化ADC外设。
* 循环读取ADC值。
* 根据ADC值判断光强等级。
* 输出光强信息。

### 2.2 执行器应用

执行器是一种能够将电信号转换为物理动作或化学反应的器件，广泛应用于各种领域。单片机可以通过外设接口与执行器连接，控制外部设备的工作。

#### 2.2.1 电机控制

电机是将电能转换为机械能的执行器，广泛应用于各种机械设备中。单片机可以通过PWM（脉宽调制）接口控制电机的转速和方向。

**代码示例：**

#include <stdint.h>
#include <pwm.h>

// PWM通道号
#define PWM_CHANNEL 0

int main() {
    // 初始化PWM
    pwm_init();

    // 设置PWM频率和占空比
    pwm_set_frequency(PWM_CHANNEL, 1000);
    pwm_set_duty_cycle(PWM_CHANNEL, 50);

    while (1) {
        // 控制电机转速
        // ...

        // 控制电机方向
        // ...
    }

    return 0;
}

**逻辑分析：**

* 初始化PWM外设。
* 设置PWM频率和占空比。
* 循环控制电机转速和方向。

#### 2.2.2 LED控制

LED（发光二极管）是一种将电能转换为光能的执行器，广泛应用于各种显示和照明设备中。单片机可以通过GPIO（通用输入输出）接口控制LED的亮灭。

**代码示例：**

#include <stdint.h>
#include <gpio.h>

// LED引脚号
#define LED_PIN 0

int main() {
    // 初始化GPIO
    gpio_init();

    // 设置LED引