基于52单片机阅读提醒器的设计与制作

湖南商务职业技术学院毕业设计

目录

1产品功能分析...............................................................................................................1

1.1设计背景及内容................................................................................................1

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

2方案设计.......................................................................................................................2

2.1单片机的选择方案............................................................................................2

2.2蜂鸣器的方案选择............................................................................................2

2.3传感器方案的选择............................................................................................2

2.4系统框图............................................................................................................3

3产品硬件设计...............................................................................................................3

3.1C52单片机设计.................................................................................................3

3.2LM393电压比较器设计....................................................................................4

3.3红外测距传感器设计........................................................................................5

3.4蜂鸣器设计........................................................................................................6

3.5数码管显示设计................................................................................................7

4产品软件设计...............................................................................................................7

4.1Keil5软件的安装..............................................................................................8

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

4.3Keil5程序烧录软件介绍..................................................................................9

4.4主程序流程图....................................................................................................8

5系统组装与调试...........................................................................................................9

5.1电路组装............................................................................................................9

5.2系统调试..........................................................................................................11

5.2.1系统软件调试.......................................................................................10

5.2.2系统硬件调试.......................................................................................10

5.3实物测试..........................................................................................................12

6产品使用说明.............................................................................................................11

I

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参考资料.........................................................................................................................12

附录1元器件清单.......................................................................................................13

附录2电路原理图.......................................................................................................15

附录3PCB设计图........................................................................................................16

附录4作品实物照.......................................................................................................17

附录5软件程序代码...................................................................................................18

II

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基于52单片机阅读提醒器的设计与制作

1产品功能分析

1.1设计背景及内容

随着社会的发展，在这个知识改变命运的时代，人们对学习也越来越重视，

而学习无疑是和阅读分不开的，在这个时代背景下，不管是老人还是小孩，都

在不断地阅读，不断的学习，“终身学习”已然成为许多人所坚持的习惯，但

是据调查显示，百分之80的阅读者在经过一段时间的阅读后，坐姿都会变得不

规范，所以长时间的阅读所带来的，不仅是阅历的提升，对眼睛的伤害也是不

容小觑的。

不知何时开始，我们的生活开始越来越快节奏，比如生活中的“外卖”“快

餐”，人们的生活习惯也越来越晚睡早起，年轻人跳槽也变快，大学也流行“快

节奏恋爱”，人们的阅读质量也越来越低，经常会因为杂事而中断阅读，真正

静下来留给阅读的时间并没有多少。

考虑到种种迹象，我觉得我们现在需要一个能让我们保持高质量阅读东西，

无论是阅读时间还是阅读姿势，都能在自己的控制范围内。所以我进行了“阅

读提醒器”的设计与制作。

（1）设计内容：

1）系统方案的选择；

2）硬件电路的组成及使用方法；

3）硬件、软件调试。

（2）设计要求及预期成果：

1）显示功能：采用数码管显示，可以读取当前时间；

2）报警功能：距离过近或到达设定时间则蜂鸣器报警，LED闪烁；

3）扩展功能：光线过暗或过强报警。

1.2功能分析

（1）检测到达设定时间则报警与LED闪烁提示。

（2）检测到的距离一旦当小于所设定的值蜂鸣器报警提示，一旦当正常

则不提示，实现功能。

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（3）光线过暗过或过亮则报警，LED闪烁提示。

2方案设计

2.1单片机的选择方案

方案一:

选择51单片机，51单片机最高外接晶振有24MHz，4k字节。

方案二:

选择52单片机，52单片机最高外接晶振有33MHz，比51单片机多了一个

定时器，52单片机是51单片机的增强型。

综上所述，故选择方案二。

2.2蜂鸣器的方案选择

方案一

采用有源蜂鸣器可以用程序来控制，直接直流电压驱动可以发出声音，内

部自带振动源，只要通电就会鸣叫。

方案二

无源蜂鸣器要加声音信号才会发出声音，如果里面没有震荡源，采用直流

信号特性的话蜂鸣器就没办法达到效果。

综上所述，故选择方案一。

2.3传感器方案的选择

方案一

采用超声波测距模块，超声波模块的原理是反射声波，对“光”“灰尘”

等因素不敏感，稳定性强。

方案二

采用红外传感器模块，红外传感器模块的原理是反射光波，受光线影响大，

但“阅读提醒器”不会在光线不良的情况下工作，在定义区域边缘时，超声波

不如红外好，并且红外传感器模块成本更低。

综上所述，故选择方案二。

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2.4系统框图

本设计由C52单片机+按键模块+复位电路+晶振电路+红外模块+显示模块+

LED提示模块+蜂鸣器报警模块+感光模块组成。

电源供电

显示模块

按键模块

单

复位电路片Led提示模块

机

晶振电路

蜂鸣器报警模

块

测距模块感光模块

图1系统框图

3产品硬件设计

3.1C52单片机设计

C52单片机是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指

令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以

任意选择，是一款性价比高且对初学者很友好的单片机。

（1）C52的主要特性

增强型的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择，

指令代码完全兼容传统的8051。

（2）C52的主要参数

1）含两个外部中断口，3个16位可编程计数器

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2）有40个引脚，32个通用I/O口

3)应用程序空间为8K字节

4)Flash存储器可反复擦写

5)两个全双工串行通信口

（3）C52单片机部分引脚

1)GND:接地引脚

2)VCC:外部电源供电

3)RXD:串行输入口

4)TXD:串行输出口

单片机引脚图如下图所示：

图2单片机引脚图

3.2LM393电压比较器设计

LM393电压比较器是高增益，宽频带器件，它的输出负载电阻能衔接在可允

许电源电压范围内的任何电源电压上，适配性高，不受Vcc端电压值的限制。

电压比较器原理图如下图所示：

图3LM393电压比较器原理图

LM393电压比较器实物图如下图所示：

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图4LM393电压比较器实物图

3.3红外测距传感器设计

红外测距传感器是一种传感装置，是以红外线为介质的测量系统，成本相

对较低，应用普遍。

特点：

测量范围广且相应时间短

有同步输入端，可以多个传感器同步测量

外形设计紧凑，易于安装，便于操作

红外测距传感器如下图所示：

图5红外测距模块实物图

5

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3.4蜂鸣器设计

由三极管来控制开关电路的驱动，我所采用的三级钢时PNP型，低电平导

通，当检测到距离小于所设定值，蜂鸣器就会报警提示我们。

它的电路原理图如下图所示：

图6蜂鸣器报警电路原理图

3.5数码管显示设计

数码管是一种半导体发光器件，我采用的是八段数码管，数码管的显示原

理简单，表现形式简单易懂，容易装配且成本低。

它的电路原理图如下图所示：

图7数码管原理图

它的实物图如图如下图所示：

图8数码管实物图

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4产品软件设计

控制系统是由硬件系统和软件系统两部分组成，硬件部分就是前面提到的

产品硬件设计，由开发板以及一些元器件组成。只靠硬件是无法达到预期效果

的，这时也需要各种软件部分的支持，就像我们平时经常应用到的软件程序，

在Keil5软件中编写即可。

4.1Keil5软件的安装

Keil5是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言开发系

统，与汇编语言相比，C语言在功能，结构性，可读性上有明显优势，Keil通

过一个集成开发环境将编译器，链接器，库管理和仿真器组合在一起。功能十

分强大。

Keil5的安装步骤：

1)在百度上找到Keil5软件的压缩包，下载并解压

2)下载完成后点击打开文件Keil5

3)打开安装程序mdk511，单击“Next”

4)勾选“Iagreeto...”，然后点击“Next”

5)点击Browse更改安装路径（也可以不更改），然后点击“Next”

6)任意填写安装信息，随后点击“Next”

7)等待安装完成，点击“Finish”完成即可

Keil5界面图如下：

图9Keil5软件界面图

7

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4.2Keil5软件使用流程

1)安装完成后打开软件，按图示点击创建新工程，输入工程名字，点击保

存

2)选择单片机型号（AT89C52），点击OK，然后点否

3)新建文件并保存为main.c

4)在项目工程“SourceGroup1”上右键选择图示的菜单，把刚才的main.

c文件添加到工程中。

5)然后就可以开始编写程序代码

4.3Keil5程序烧录软件介绍

我所使用的烧录软件是STC-ISP，它是一款针对STC系列单片机而设计的，

可下载STC89系列单片机，拥有串口助手，波特率，Keil仿真等功能，使用起

来也十分简便。

STC-ISP界面图如下：

图10烧录软件界面图

4.4主程序流程图

本系统设计主要采用Keil5软件编写与调试程序，系统运行流程图如下图

所示。

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图11系统运行流程图

5系统组装与调试

5.1电路组装

第一步开始焊接：

先把需要焊接的地方清理干净，可以用纸巾将灰尘擦掉，然后需要元器件

的两脚分开一点，便于焊接，切记不能将元器件的两脚连在一起，不然会导致

器件短路或更严重的后果。接下来让电烙铁头放到元器件脚下，同时放上焊锡

丝焊接。切记烙铁头一定不要碰到其它元器件，不然元器件直接损坏。

第二步给焊接升温：

先加热焊锡丝准备焊接，将烧热的烙铁放在元器件脚旁，一点点融化焊锡

丝，切记不要停留太久，会使焊点不美观的同时也浪费焊锡丝，要注意电洛铁

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的温度和加热时间，如果时间过长，会损坏焊盘的，平常将电洛铁温度在400

摄氏度左右即可，加热几秒钟左右就可以了。在焊接过程中，要注意安全，避

免将烙铁触碰到手上，如果有焊错的地方，就把元器件卸掉，重新焊接。尽量

焊的圆润一点，烙铁停在板上的时间不宜过长，因为会损坏板子。

第三步接导线：

我所使用的是万用板，连接导线一定要观察仔细，一根一根看着原理图来

连接，不能有一点马虎。另外导线不宜过长，尽量为两点间距离的长度，太长

会导致导线不直，容易误触把导线弄断，并且也不整洁美观。

第四步检查：

当完成以上三步了，最后就需要整体再检查一遍，主要看焊接点是不是足

够饱满，有没有虚焊，导线有没有连接错误，是否牢固，有没有破损的迹象。

5.2系统调试

整体系统上电调试前，观察导线还有没有问题，比如线是否脱落，是否过

长，是否破损等问题，各个部分的位置是否正确，当接电时开发板是否通电。

选择调试平台，将程序带入软件进行调试，如果程序调试没有存在问题，

下一步就可以开始验证系统功能能不能满足要求，如果功能存在问题，那就要

重新调试，反复进行调试，直到所有问题都解决，达到功能。

5.2.1系统软件调试

如果程序编译显示没有错误，就可以通过串口烧写程序，检查是否可以满

足功能要求，如果功能还存在问题，那就要调试到没有问题为止。

新建文件；新建一个新的文件夹，文件里面编写程序代码。然后保存到文

件夹。

程序编译和调试；首先第一步就是点编译，然后可以看到提示的信息。如

果有错误的话会提示，我们找出错误并修改。直到没有错误。

5.2.2系统硬件调试

最后就是硬件测试，可以使用万用表等检查所有元器件是不是都可以通电，

都可以正常工作了，主要可以分为以下几种。

（1）调试主要分为以下：

我们先观察，看焊接的是否完整，还有元器件直接有没有焊接好，有没有

遗漏忘记焊的情况，不然会出现短路情况，否则达不到效果。

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可以万用表测试，判断电源是否短路，是否通电，然后看测量管脚是否连

接正确，有没有接线错误，避免焊接脚管全部连在一起了，不然达不到工作效

果。

如果前面都没有问题，接下来就可以上电了，上电以后观看每个器件是否

正常工作，各个led是否通电亮灯。

（2）到了最后一步进行检查，确认每个器件是不是都可以正常工作，能不

能满足开发的效果，在此要好好保护产品，不要让元器件损坏和丢失，。

5.3实物测试

测试正常，如下图所示:

图12实物测试图

6产品使用说明

（1）使用前检查产品导线和接口是否完全接好，有没有脱落的情况，使用

时清除桌面杂物。

（2）USB端接口给板子上电，上电后数码管显示开始计时，红外检测器和

温度传感器开始工作，检测到距离小于所设定的值或光线过暗/亮，则触发蜂鸣

器的报警提示且LED闪烁。无论是否异常，计时器达到设定时间后，蜂鸣器都

会报警，LED闪烁。计时时长可以通过按键来设定。也可通过另一个按键来直接

终止计时。

（3）不使用时收好产品，轻拿轻放，切记不要暴力操作。

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参考资料

[1]J-STD-001E电气与电子组件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E电子组件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21电子组件和电路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技术软件工程术语；

[5]GB/T8566-2007信息技术软件生存周期过程标准；

[6]GB/T8567-2006计算机软件文档编制规范。

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附录1元器件清单

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附