基于52單片機閱讀提醒器的設計與制作

湖南商務職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計

目錄

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

1.1設計背景及內(nèi)容................................................................................................1

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

2方案設計.......................................................................................................................2

2.1單片機的選擇方案............................................................................................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)品硬件設計...............................................................................................................3

3.1C52單片機設計.................................................................................................3

3.2LM393電壓比較器設計....................................................................................4

3.3紅外測距傳感器設計........................................................................................5

3.4蜂鳴器設計........................................................................................................6

3.5數(shù)碼管顯示設計................................................................................................7

4產(chǎn)品軟件設計...............................................................................................................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實物測試..........................................................................................................12

6產(chǎn)品使用說明.............................................................................................................11

I

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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設計圖........................................................................................................16

附錄4作品實物照.......................................................................................................17

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

II

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基于52單片機閱讀提醒器的設計與制作

1產(chǎn)品功能分析

1.1設計背景及內(nèi)容

隨著社會的發(fā)展，在這個知識改變命運的時代，人們對學習也越來越重視，

而學習無疑是和閱讀分不開的，在這個時代背景下，不管是老人還是小孩，都

在不斷地閱讀，不斷的學習，“終身學習”已然成為許多人所堅持的習慣，但

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

規(guī)范，所以長時間的閱讀所帶來的，不僅是閱歷的提升，對眼睛的傷害也是不

容小覷的。

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

餐”，人們的生活習慣也越來越晚睡早起，年輕人跳槽也變快，大學也流行“快

節(jié)奏戀愛”，人們的閱讀質(zhì)量也越來越低，經(jīng)常會因為雜事而中斷閱讀，真正

靜下來留給閱讀的時間并沒有多少。

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

無論是閱讀時間還是閱讀姿勢，都能在自己的控制范圍內(nèi)。所以我進行了“閱

讀提醒器”的設計與制作。

（1）設計內(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）設計要求及預期成果：

1）顯示功能：采用數(shù)碼管顯示，可以讀取當前時間；

2）報警功能：距離過近或到達設定時間則蜂鳴器報警，LED閃爍；

3）擴展功能：光線過暗或過強報警。

1.2功能分析

（1）檢測到達設定時間則報警與LED閃爍提示。

（2）檢測到的距離一旦當小于所設定的值蜂鳴器報警提示，一旦當正常

則不提示，實現(xiàn)功能。

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（3）光線過暗過或過亮則報警，LED閃爍提示。

2方案設計

2.1單片機的選擇方案

方案一:

選擇51單片機，51單片機最高外接晶振有24MHz，4k字節(jié)。

方案二:

選擇52單片機，52單片機最高外接晶振有33MHz，比51單片機多了一個

定時器，52單片機是51單片機的增強型。

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控制，直接直流電壓驅(qū)動可以發(fā)出聲音，內(nèi)

部自帶振動源，只要通電就會鳴叫。

方案二

無源蜂鳴器要加聲音信號才會發(fā)出聲音，如果里面沒有震蕩源，采用直流

信號特性的話蜂鳴器就沒辦法達到效果。

綜上所述，故選擇方案一。

2.3傳感器方案的選擇

方案一

采用超聲波測距模塊，超聲波模塊的原理是反射聲波，對“光”“灰塵”

等因素不敏感，穩(wěn)定性強。

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”不會在光線不良的情況下工作，在定義區(qū)域邊緣時，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

本設計由C52單片機+按鍵模塊+復位電路+晶振電路+紅外模塊+顯示模塊+

LED提示模塊+蜂鳴器報警模塊+感光模塊組成。

電源供電

顯示模塊

按鍵模塊

單

復位電路片Led提示模塊

機

晶振電路

蜂鳴器報警模

塊

測距模塊感光模塊

圖1系統(tǒng)框圖

3產(chǎn)品硬件設計

3.1C52單片機設計

C52單片機是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強抗干擾的單片機，指

令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以

任意選擇，是一款性價比高且對初學者很友好的單片機。

（1）C52的主要特性

增強型的8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機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）含兩個外部中斷口，3個16位可編程計數(shù)器

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2）有40個引腳，32個通用I/O口

3)應用程序空間為8K字節(jié)

4)Flash存儲器可反復擦寫

5)兩個全雙工串行通信口

（3）C52單片機部分引腳

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

單片機引腳圖如下圖所示：

圖2單片機引腳圖

3.2LM393電壓比較器設計

LM393電壓比較器是高增益，寬頻帶器件，它的輸出負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電壓比較器實物圖如下圖所示：

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圖4LM393電壓比較器實物圖

3.3紅外測距傳感器設計

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

對較低，應用普遍。

特點：

測量范圍廣且相應時間短

有同步輸入端，可以多個傳感器同步測量

外形設計緊湊，易于安裝，便于操作

紅外測距傳感器如下圖所示：

圖5紅外測距模塊實物圖

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3.4蜂鳴器設計

由三極管來控制開關電路的驅(qū)動，我所采用的三級鋼時PNP型，低電平導

通，當檢測到距離小于所設定值，蜂鳴器就會報警提示我們。

它的電路原理圖如下圖所示：

圖6蜂鳴器報警電路原理圖

3.5數(shù)碼管顯示設計

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

理簡單，表現(xiàn)形式簡單易懂，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

它的實物圖如圖如下圖所示：

圖8數(shù)碼管實物圖

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4產(chǎn)品軟件設計

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)品硬件設計，由開發(fā)板以及一些元器件組成。只靠硬件是無法達到預期效果

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

在Keil5軟件中編寫即可。

4.1Keil5軟件的安裝

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

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

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

分強大。

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)下載完成后點擊打開文件Keil5

3)打開安裝程序mdk511，單擊“Next”

4)勾選“Iagreeto...”，然后點擊“Next”

5)點擊Browse更改安裝路徑（也可以不更改），然后點擊“Next”

6)任意填寫安裝信息，隨后點擊“Next”

7)等待安裝完成，點擊“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，按圖示點擊創(chuàng)建新工程，輸入工程名字，點擊保

存

2)選擇單片機型號（AT89C52），點擊OK，然后點否

3)新建文件并保存為main.c

4)在項目工程“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STC系列單片機而設計的，

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

來也十分簡便。

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)設計主要采用Keil5軟件編寫與調(diào)試程序，系統(tǒng)運行流程圖如下圖

所示。

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圖11系統(tǒng)運行流程圖

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，便于焊接，切記不能將元器件的兩腳連在一起，不然會導致

器件短路或更嚴重的后果。接下來讓電烙鐵頭放到元器件腳下，同時放上焊錫

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：

先加熱焊錫絲準備焊接，將燒熱的烙鐵放在元器件腳旁，一點點融化焊錫

絲，切記不要停留太久，會使焊點不美觀的同時也浪費焊錫絲，要注意電洛鐵

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的溫度和加熱時間，如果時間過長，會損壞焊盤的，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，如果有焊錯的地方，就把元器件卸掉，重新焊接。盡量

焊的圓潤一點，烙鐵停在板上的時間不宜過長，因為會損壞板子。

第三步接導線：

我所使用的是萬用板，連接導線一定要觀察仔細，一根一根看著原理圖來

連接，不能有一點馬虎。另外導線不宜過長，盡量為兩點間距離的長度，太長

會導致導線不直，容易誤觸把導線弄斷，并且也不整潔美觀。

第四步檢查：

當完成以上三步了，最后就需要整體再檢查一遍，主要看焊接點是不是足

夠飽滿，有沒有虛焊，導線有沒有連接錯誤，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，觀察導線還有沒有問題，比如線是否脫落，是否過

長，是否破損等問題，各個部分的位置是否正確，當接電時開發(fā)板是否通電。

選擇調(diào)試平臺，將程序帶入軟件進行調(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，反復進行調(diào)試，直到所有問題都解決，達到功能。

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；首先第一步就是點編譯，然后可以看到提示的信息。如

果有錯誤的話會提示，我們找出錯誤并修改。直到?jīng)]有錯誤。

5.2.2系統(tǒng)硬件調(diào)試

最后就是硬件測試，可以使用萬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，不然會出現(xiàn)短路情況，否則達不到效果。

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可以萬用表測試，判斷電源是否短路，是否通電，然后看測量管腳是否連

接正確，有沒有接線錯誤，避免焊接腳管全部連在一起了，不然達不到工作效

果。

如果前面都沒有問題，接下來就可以上電了，上電以后觀看每個器件是否

正常工作，各個led是否通電亮燈。

（2）到了最后一步進行檢查，確認每個器件是不是都可以正常工作，能不

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

5.3實物測試

測試正常，如下圖所示:

圖12實物測試圖

6產(chǎn)品使用說明

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

時清除桌面雜物。

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

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

器的報警提示且LED閃爍。無論是否異常，計時器達到設定時間后，蜂鳴器都

會報警，LED閃爍。計時時長可以通過按鍵來設定。也可通過另一個按鍵來直接

終止計時。

（3）不使用時收好產(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；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范。

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附錄1元器件清單

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附