湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

目錄

1產(chǎn)品功能分析...............................................................................................................1

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容................................................................................................1

1.2功能分析............................................................................................................1

2方案設(shè)計(jì).......................................................................................................................2

2.1單片機(jī)的選擇方案............................................................................................2

2.2蜂鳴器的方案選擇............................................................................................2

2.3傳感器方案的選擇............................................................................................2

2.4系統(tǒng)框圖............................................................................................................3

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)...............................................................................................................3

3.1C52單片機(jī)設(shè)計(jì).................................................................................................3

3.2LM393電壓比較器設(shè)計(jì)....................................................................................4

3.3紅外測(cè)距傳感器設(shè)計(jì)........................................................................................5

3.4蜂鳴器設(shè)計(jì)........................................................................................................6

3.5數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)................................................................................................7

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)...............................................................................................................7

4.1Keil5軟件的安裝..............................................................................................8

4.2Keil5軟件使用流程..........................................................................................8

4.3Keil5程序燒錄軟件介紹..................................................................................9

4.4主程序流程圖....................................................................................................8

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試...........................................................................................................9

5.1電路組裝............................................................................................................9

5.2系統(tǒng)調(diào)試..........................................................................................................11

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試.......................................................................................10

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試.......................................................................................10

5.3實(shí)物測(cè)試..........................................................................................................12

6產(chǎn)品使用說(shuō)明.............................................................................................................11

I

湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

參考資料.........................................................................................................................12

附錄1元器件清單.......................................................................................................13

附錄2電路原理圖.......................................................................................................15

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖........................................................................................................16

附錄4作品實(shí)物照.......................................................................................................17

附錄5軟件程序代碼...................................................................................................18

II

湖南商職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

基于52單片機(jī)閱讀提醒器的設(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設(shè)計(jì)背景及內(nèi)容

隨著社會(huì)的發(fā)展，在這個(gè)知識(shí)改變命運(yùn)的時(shí)代，人們對(duì)學(xué)習(xí)也越來(lái)越重視，

而學(xué)習(xí)無(wú)疑是和閱讀分不開的，在這個(gè)時(shí)代背景下，不管是老人還是小孩，都

在不斷地閱讀，不斷的學(xué)習(xí)，“終身學(xué)習(xí)”已然成為許多人所堅(jiān)持的習(xí)慣，但

是據(jù)調(diào)查顯示，百分之80的閱讀者在經(jīng)過一段時(shí)間的閱讀后，坐姿都會(huì)變得不

規(guī)范，所以長(zhǎng)時(shí)間的閱讀所帶來(lái)的，不僅是閱歷的提升，對(duì)眼睛的傷害也是不

容小覷的。

不知何時(shí)開始，我們的生活開始越來(lái)越快節(jié)奏，比如生活中的“外賣”“快

餐”，人們的生活習(xí)慣也越來(lái)越晚睡早起，年輕人跳槽也變快，大學(xué)也流行“快

節(jié)奏戀愛”，人們的閱讀質(zhì)量也越來(lái)越低，經(jīng)常會(huì)因?yàn)殡s事而中斷閱讀，真正

靜下來(lái)留給閱讀的時(shí)間并沒有多少。

考慮到種種跡象，我覺得我們現(xiàn)在需要一個(gè)能讓我們保持高質(zhì)量閱讀東西，

無(wú)論是閱讀時(shí)間還是閱讀姿勢(shì)，都能在自己的控制范圍內(nèi)。所以我進(jìn)行了“閱

讀提醒器”的設(shè)計(jì)與制作。

（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1）系統(tǒng)方案的選擇；

2）硬件電路的組成及使用方法；

3）硬件、軟件調(diào)試。

（2）設(shè)計(jì)要求及預(yù)期成果：

1）顯示功能：采用數(shù)碼管顯示，可以讀取當(dāng)前時(shí)間；

2）報(bào)警功能：距離過近或到達(dá)設(shè)定時(shí)間則蜂鳴器報(bào)警，LED閃爍；

3）擴(kuò)展功能：光線過暗或過強(qiáng)報(bào)警。

1.2功能分析

（1）檢測(cè)到達(dá)設(shè)定時(shí)間則報(bào)警與LED閃爍提示。

（2）檢測(cè)到的距離一旦當(dāng)小于所設(shè)定的值蜂鳴器報(bào)警提示，一旦當(dāng)正常

則不提示，實(shí)現(xiàn)功能。

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（3）光線過暗過或過亮則報(bào)警，LED閃爍提示。

2方案設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)的選擇方案

方案一:

選擇51單片機(jī)，51單片機(jī)最高外接晶振有24MHz，4k字節(jié)。

方案二:

選擇52單片機(jī)，52單片機(jī)最高外接晶振有33MHz，比51單片機(jī)多了一個(gè)

定時(shí)器，52單片機(jī)是51單片機(jī)的增強(qiáng)型。

綜上所述，故選擇方案二。

2.2蜂鳴器的方案選擇

方案一

采用有源蜂鳴器可以用程序來(lái)控制，直接直流電壓驅(qū)動(dòng)可以發(fā)出聲音，內(nèi)

部自帶振動(dòng)源，只要通電就會(huì)鳴叫。

方案二

無(wú)源蜂鳴器要加聲音信號(hào)才會(huì)發(fā)出聲音，如果里面沒有震蕩源，采用直流

信號(hào)特性的話蜂鳴器就沒辦法達(dá)到效果。

綜上所述，故選擇方案一。

2.3傳感器方案的選擇

方案一

采用超聲波測(cè)距模塊，超聲波模塊的原理是反射聲波，對(duì)“光”“灰塵”

等因素不敏感，穩(wěn)定性強(qiáng)。

方案二

采用紅外傳感器模塊，紅外傳感器模塊的原理是反射光波，受光線影響大，

但“閱讀提醒器”不會(huì)在光線不良的情況下工作，在定義區(qū)域邊緣時(shí)，超聲波

不如紅外好，并且紅外傳感器模塊成本更低。

綜上所述，故選擇方案二。

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2.4系統(tǒng)框圖

本設(shè)計(jì)由C52單片機(jī)+按鍵模塊+復(fù)位電路+晶振電路+紅外模塊+顯示模塊+

LED提示模塊+蜂鳴器報(bào)警模塊+感光模塊組成。

電源供電

顯示模塊

按鍵模塊

單

復(fù)位電路片Led提示模塊

機(jī)

晶振電路

蜂鳴器報(bào)警模

塊

測(cè)距模塊感光模塊

圖1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

3.1C52單片機(jī)設(shè)計(jì)

C52單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指

令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以

任意選擇，是一款性價(jià)比高且對(duì)初學(xué)者很友好的單片機(jī)。

（1）C52的主要特性

增強(qiáng)型的8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，

指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051。

（2）C52的主要參數(shù)

1）含兩個(gè)外部中斷口，3個(gè)16位可編程計(jì)數(shù)器

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2）有40個(gè)引腳，32個(gè)通用I/O口

3)應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)

4)Flash存儲(chǔ)器可反復(fù)擦寫

5)兩個(gè)全雙工串行通信口

（3）C52單片機(jī)部分引腳

1)GND:接地引腳

2)VCC:外部電源供電

3)RXD:串行輸入口

4)TXD:串行輸出口

單片機(jī)引腳圖如下圖所示：

圖2單片機(jī)引腳圖

3.2LM393電壓比較器設(shè)計(jì)

LM393電壓比較器是高增益，寬頻帶器件，它的輸出負(fù)載電阻能銜接在可允

許電源電壓范圍內(nèi)的任何電源電壓上，適配性高，不受Vcc端電壓值的限制。

電壓比較器原理圖如下圖所示：

圖3LM393電壓比較器原理圖

LM393電壓比較器實(shí)物圖如下圖所示：

4

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圖4LM393電壓比較器實(shí)物圖

3.3紅外測(cè)距傳感器設(shè)計(jì)

紅外測(cè)距傳感器是一種傳感裝置，是以紅外線為介質(zhì)的測(cè)量系統(tǒng)，成本相

對(duì)較低，應(yīng)用普遍。

特點(diǎn)：

測(cè)量范圍廣且相應(yīng)時(shí)間短

有同步輸入端，可以多個(gè)傳感器同步測(cè)量

外形設(shè)計(jì)緊湊，易于安裝，便于操作

紅外測(cè)距傳感器如下圖所示：

圖5紅外測(cè)距模塊實(shí)物圖

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3.4蜂鳴器設(shè)計(jì)

由三極管來(lái)控制開關(guān)電路的驅(qū)動(dòng)，我所采用的三級(jí)鋼時(shí)PNP型，低電平導(dǎo)

通，當(dāng)檢測(cè)到距離小于所設(shè)定值，蜂鳴器就會(huì)報(bào)警提示我們。

它的電路原理圖如下圖所示：

圖6蜂鳴器報(bào)警電路原理圖

3.5數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)

數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，我采用的是八段數(shù)碼管，數(shù)碼管的顯示原

理簡(jiǎn)單，表現(xiàn)形式簡(jiǎn)單易懂，容易裝配且成本低。

它的電路原理圖如下圖所示：

圖7數(shù)碼管原理圖

它的實(shí)物圖如圖如下圖所示：

圖8數(shù)碼管實(shí)物圖

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件部分就是前面提到的

產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)，由開發(fā)板以及一些元器件組成。只靠硬件是無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果

的，這時(shí)也需要各種軟件部分的支持，就像我們平時(shí)經(jīng)常應(yīng)用到的軟件程序，

在Keil5軟件中編寫即可。

4.1Keil5軟件的安裝

Keil5是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言開發(fā)系

統(tǒng)，與匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言在功能，結(jié)構(gòu)性，可讀性上有明顯優(yōu)勢(shì)，Keil通

過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將編譯器，鏈接器，庫(kù)管理和仿真器組合在一起。功能十

分強(qiáng)大。

Keil5的安裝步驟：

1)在百度上找到Keil5軟件的壓縮包，下載并解壓

2)下載完成后點(diǎn)擊打開文件Keil5

3)打開安裝程序mdk511，單擊“Next”

4)勾選“Iagreeto...”，然后點(diǎn)擊“Next”

5)點(diǎn)擊Browse更改安裝路徑（也可以不更改），然后點(diǎn)擊“Next”

6)任意填寫安裝信息，隨后點(diǎn)擊“Next”

7)等待安裝完成，點(diǎn)擊“Finish”完成即可

Keil5界面圖如下：

圖9Keil5軟件界面圖

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4.2Keil5軟件使用流程

1)安裝完成后打開軟件，按圖示點(diǎn)擊創(chuàng)建新工程，輸入工程名字，點(diǎn)擊保

存

2)選擇單片機(jī)型號(hào)（AT89C52），點(diǎn)擊OK，然后點(diǎn)否

3)新建文件并保存為main.c

4)在項(xiàng)目工程“SourceGroup1”上右鍵選擇圖示的菜單，把剛才的main.

c文件添加到工程中。

5)然后就可以開始編寫程序代碼

4.3Keil5程序燒錄軟件介紹

我所使用的燒錄軟件是STC-ISP，它是一款針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，

可下載STC89系列單片機(jī)，擁有串口助手，波特率，Keil仿真等功能，使用起

來(lái)也十分簡(jiǎn)便。

STC-ISP界面圖如下：

圖10燒錄軟件界面圖

4.4主程序流程圖

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用Keil5軟件編寫與調(diào)試程序，系統(tǒng)運(yùn)行流程圖如下圖

所示。

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圖11系統(tǒng)運(yùn)行流程圖

5系統(tǒng)組裝與調(diào)試

5.1電路組裝

第一步開始焊接：

先把需要焊接的地方清理干凈，可以用紙巾將灰塵擦掉，然后需要元器件

的兩腳分開一點(diǎn)，便于焊接，切記不能將元器件的兩腳連在一起，不然會(huì)導(dǎo)致

器件短路或更嚴(yán)重的后果。接下來(lái)讓電烙鐵頭放到元器件腳下，同時(shí)放上焊錫

絲焊接。切記烙鐵頭一定不要碰到其它元器件，不然元器件直接損壞。

第二步給焊接升溫：

先加熱焊錫絲準(zhǔn)備焊接，將燒熱的烙鐵放在元器件腳旁，一點(diǎn)點(diǎn)融化焊錫

絲，切記不要停留太久，會(huì)使焊點(diǎn)不美觀的同時(shí)也浪費(fèi)焊錫絲，要注意電洛鐵

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的溫度和加熱時(shí)間，如果時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)損壞焊盤的，平常將電洛鐵溫度在400

攝氏度左右即可，加熱幾秒鐘左右就可以了。在焊接過程中，要注意安全，避

免將烙鐵觸碰到手上，如果有焊錯(cuò)的地方，就把元器件卸掉，重新焊接。盡量

焊的圓潤(rùn)一點(diǎn)，烙鐵停在板上的時(shí)間不宜過長(zhǎng)，因?yàn)闀?huì)損壞板子。

第三步接導(dǎo)線：

我所使用的是萬(wàn)用板，連接導(dǎo)線一定要觀察仔細(xì)，一根一根看著原理圖來(lái)

連接，不能有一點(diǎn)馬虎。另外導(dǎo)線不宜過長(zhǎng)，盡量為兩點(diǎn)間距離的長(zhǎng)度，太長(zhǎng)

會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)線不直，容易誤觸把導(dǎo)線弄斷，并且也不整潔美觀。

第四步檢查：

當(dāng)完成以上三步了，最后就需要整體再檢查一遍，主要看焊接點(diǎn)是不是足

夠飽滿，有沒有虛焊，導(dǎo)線有沒有連接錯(cuò)誤，是否牢固，有沒有破損的跡象。

5.2系統(tǒng)調(diào)試

整體系統(tǒng)上電調(diào)試前，觀察導(dǎo)線還有沒有問題，比如線是否脫落，是否過

長(zhǎng)，是否破損等問題，各個(gè)部分的位置是否正確，當(dāng)接電時(shí)開發(fā)板是否通電。

選擇調(diào)試平臺(tái)，將程序帶入軟件進(jìn)行調(diào)試，如果程序調(diào)試沒有存在問題，

下一步就可以開始驗(yàn)證系統(tǒng)功能能不能滿足要求，如果功能存在問題，那就要

重新調(diào)試，反復(fù)進(jìn)行調(diào)試，直到所有問題都解決，達(dá)到功能。

5.2.1系統(tǒng)軟件調(diào)試

如果程序編譯顯示沒有錯(cuò)誤，就可以通過串口燒寫程序，檢查是否可以滿

足功能要求，如果功能還存在問題，那就要調(diào)試到?jīng)]有問題為止。

新建文件；新建一個(gè)新的文件夾，文件里面編寫程序代碼。然后保存到文

件夾。

程序編譯和調(diào)試；首先第一步就是點(diǎn)編譯，然后可以看到提示的信息。如

果有錯(cuò)誤的話會(huì)提示，我們找出錯(cuò)誤并修改。直到?jīng)]有錯(cuò)誤。

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試

最后就是硬件測(cè)試，可以使用萬(wàn)用表等檢查所有元器件是不是都可以通電，

都可以正常工作了，主要可以分為以下幾種。

（1）調(diào)試主要分為以下：

我們先觀察，看焊接的是否完整，還有元器件直接有沒有焊接好，有沒有

遺漏忘記焊的情況，不然會(huì)出現(xiàn)短路情況，否則達(dá)不到效果。

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可以萬(wàn)用表測(cè)試，判斷電源是否短路，是否通電，然后看測(cè)量管腳是否連

接正確，有沒有接線錯(cuò)誤，避免焊接腳管全部連在一起了，不然達(dá)不到工作效

果。

如果前面都沒有問題，接下來(lái)就可以上電了，上電以后觀看每個(gè)器件是否

正常工作，各個(gè)led是否通電亮燈。

（2）到了最后一步進(jìn)行檢查，確認(rèn)每個(gè)器件是不是都可以正常工作，能不

能滿足開發(fā)的效果，在此要好好保護(hù)產(chǎn)品，不要讓元器件損壞和丟失，。

5.3實(shí)物測(cè)試

測(cè)試正常，如下圖所示:

圖12實(shí)物測(cè)試圖

6產(chǎn)品使用說(shuō)明

（1）使用前檢查產(chǎn)品導(dǎo)線和接口是否完全接好，有沒有脫落的情況，使用

時(shí)清除桌面雜物。

（2）USB端接口給板子上電，上電后數(shù)碼管顯示開始計(jì)時(shí)，紅外檢測(cè)器和

溫度傳感器開始工作，檢測(cè)到距離小于所設(shè)定的值或光線過暗/亮，則觸發(fā)蜂鳴

器的報(bào)警提示且LED閃爍。無(wú)論是否異常，計(jì)時(shí)器達(dá)到設(shè)定時(shí)間后，蜂鳴器都

會(huì)報(bào)警，LED閃爍。計(jì)時(shí)時(shí)長(zhǎng)可以通過按鍵來(lái)設(shè)定。也可通過另一個(gè)按鍵來(lái)直接

終止計(jì)時(shí)。

（3）不使用時(shí)收好產(chǎn)品，輕拿輕放，切記不要暴力操作。

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參考資料

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語(yǔ)；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標(biāo)準(zhǔn)；

[6]GB/T8567-2006計(jì)算機(jī)軟件文檔編制規(guī)范。

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附錄1元器件清單

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附