基于51單片機(jī)的自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計(jì)與制作

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

2設(shè)計(jì)方案遴選...........................................................................................................1

2.1單片機(jī)的選擇...............................................................................................1

2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)...............................................................................................2

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

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)..............................................................3

3.2按鍵電路設(shè)計(jì)...............................................................................................4

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路........................................................................4

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)...........................................................................................................5

4.1主程序流程圖...............................................................................................5

4.2LCD1602液晶顯示程序設(shè)計(jì)........................................................................6

4.3產(chǎn)品程序清單...............................................................................................8

5產(chǎn)品使用說(shuō)明...........................................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖...................................................................................................9

5.2產(chǎn)品調(diào)試.......................................................................................................9

5.3產(chǎn)品使用說(shuō)明...............................................................................................9

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).................................................................................................10

參考資料.....................................................................................................................10

附錄1元器件清單............................................................................................11

附錄2電路原理圖............................................................................................12

附錄3PCB設(shè)計(jì)圖.............................................................................................12

附錄4產(chǎn)品實(shí)物圖............................................................................................13

附錄5程序代碼................................................................................................14

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

基于51單片機(jī)的自行車?yán)锍瘫淼脑O(shè)計(jì)與制作

1產(chǎn)品功能分析

隨著人們生活的質(zhì)量越來(lái)越高，交通工具越來(lái)越發(fā)達(dá)，自行車更多的成為了人們娛樂(lè)

休閑，鍛煉的一種方式，此產(chǎn)品用來(lái)滿足人們騎自行車的基本需求，知曉自行車當(dāng)前的速

度與里程。

此說(shuō)明書是以AT89C52RC單片機(jī)為主控制器獲取A44E霍爾傳感器測(cè)量電機(jī)模擬自行車

的轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào),并通過(guò)該傳感器的特性,運(yùn)用相關(guān)規(guī)律處理獲取的轉(zhuǎn)速信號(hào),轉(zhuǎn)化顯示其速度

與里程設(shè)計(jì)為目的的。產(chǎn)品是以AT89C52RC單片機(jī)為主體，另連接A44E霍爾傳感器和電機(jī)

驅(qū)動(dòng)。此處使用霍爾元件A44E，硬件模塊可以將電機(jī)模擬自行車每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生的脈沖數(shù)通

過(guò)信號(hào)傳輸至AT89C52RC單片機(jī)系統(tǒng)。此后，單片機(jī)系統(tǒng)將對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,算出速度與里

程數(shù)發(fā)送LCD屏實(shí)時(shí)顯示。

2設(shè)計(jì)方案遴選

考慮產(chǎn)品功能需求,器件參數(shù),價(jià)格,材料等因素選擇合適的部件,發(fā)揮基本的功能.產(chǎn)

品的基本形式由LCD液晶顯示功能,霍爾傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速功能組成。

2.1單片機(jī)的選擇

使用51單片機(jī),優(yōu)缺點(diǎn):51單片機(jī)簡(jiǎn)單經(jīng)典,容易上手,價(jià)格低;缺點(diǎn)是功能較少,且對(duì)芯

片保護(hù)能力差,芯片容易燒毀。

綜合單片機(jī)成本,操作難度,單片機(jī)成熟程度,及產(chǎn)品的功能需求,本產(chǎn)品選擇51單片機(jī)。

1

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2.2系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)

2

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3產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)

此產(chǎn)品由STC89C52RC單片機(jī)組成系統(tǒng),LCD1602液晶顯示器,霍爾轉(zhuǎn)速傳感器,電機(jī)模擬

自行車行駛模塊組成。

主要通過(guò)獲取霍爾傳感器中的測(cè)量轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù),處理其數(shù)據(jù)得到速度與里程,將其顯示與

LCD1602液晶顯示器上。

3.1STC89C52RC單片機(jī)核心電路設(shè)計(jì)

STC89C52單片機(jī)芯片是一款低功耗的CMOS8位微控制器，并具有高性能。該芯片內(nèi)部

集成了8K的可編程FLASH存儲(chǔ)器。這意味著它具有靈敏的8位CPU和系統(tǒng)可編程Flash等

強(qiáng)大功能。因此，STC89C52芯片成為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)解決方案中的理想選擇，可

以提供高靈活性和超高效性。

除了上述提到的特點(diǎn)和性能外，STC89C52芯片還集成了包括512字節(jié)RAM、8K字節(jié)Flash、

32位I/O口線、看門狗定時(shí)器、內(nèi)置4KBEEPROM、MAX810復(fù)位電路、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)

數(shù)器、一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)以及全雙工串行口等標(biāo)準(zhǔn)配置。這些配置中的每個(gè)都為該

芯片提供了不同的功能和特點(diǎn)，從而使它成為在廣泛的嵌入式應(yīng)用體系中的一個(gè)重要組成

部分。也正是得益于這些功能的支持，STC89C52芯片能夠在不同的環(huán)境中得到廣泛的運(yùn)用，

并為其所在的設(shè)備或系統(tǒng)提供高效、快速、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理和控制功能。

U1

140

P1.0VCC

239

P1.1(AD0)P0.0

338

P1.2(AD1)P0.1

437

P1.3(AD2)P0.2

536

P1.4(AD3)P0.3

635

P1.5(AD4)P0.4

734

P1.6(AD5)P0.5

833

P1.7(AD6)P0.6

932

RST(AD7)P0.7

1031

P3.0(RXD)EA/VPP

1130

P3.1(TXD)ALE/PROG

1229

P3.2(INT0)PSEN

1328

P3.3(INT1)(A15)P2.7

1427

P3.4(T0)(A14)P2.6

1526

P3.5(T1)(A13)P2.5

1625

P3.6(WR)(A12)P2.4

1724

P3.7(RD)(A11)P2.3

1823

XTAL2(A10)P2.2

1922

XTAL1(A9)P2.1

2021

GND(A8)P2.0

89C51/52

STC89C52RC單片機(jī)引腳圖

3

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3.2按鍵電路設(shè)計(jì)

按鍵接地,按鍵按下后,接地導(dǎo)通.

3.3LCD1602液晶顯示模塊電路

1602液晶集成模塊由一些個(gè)5行7列或者5行11列等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符

位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間

距和行間距的作用，所以它顯示圖像的能力不是很好，顯示效果也不好。

1602LCD是指顯示的內(nèi)容為一行16個(gè)字符(可以顯示字符和數(shù)字),可以顯示2行。如

今的市場(chǎng)里,字符顯示液晶大部分對(duì)是以HD44780液晶芯片為基礎(chǔ)的的，控制基礎(chǔ)原理是大

致相同的，因此適用于HD44780的控制程序也可以應(yīng)用在市場(chǎng)里的大部分字符顯示液晶。

1602液晶顯示原理

4

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液晶顯示器的原理是基于液晶分子物理特性設(shè)計(jì)制造而成，通過(guò)在兩個(gè)電極之間施加

電場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)液晶分子的取向方向，從而調(diào)節(jié)光線的透過(guò)和偏振狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。

具體來(lái)說(shuō)，液晶分子在施加電場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，并且能夠改變偏振方向，隨著不同偏振方

向和強(qiáng)度的變化，不同區(qū)域中的液晶分子的排列方式產(chǎn)生差異，進(jìn)而形成了屏幕上的圖像。

字符液晶顯示器由于以其極薄的結(jié)構(gòu)、可適用大規(guī)模集成電路直接工作、能夠全彩色顯示

等特點(diǎn)而著名，已經(jīng)在諸如電子書、小型電腦筆記本、數(shù)碼攝像機(jī)、便攜式PDA、移動(dòng)通信

等各種場(chǎng)景下廣泛應(yīng)用。

1602字符液晶顯示模塊

1602字符型液晶顯示模塊被設(shè)計(jì)用于控制1602型號(hào)的液晶顯示器，該顯示器具有16

行x2列規(guī)格，可選配藍(lán)色背景屏和白色字符。作為一種點(diǎn)陣式液晶顯示器，字符型液晶顯

示模塊通常被用于顯示字母、數(shù)字及符號(hào)等信息。在目前廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合中，不僅有16行

x1列、16行x2列、20行x2列及40行x2列等多種集成模塊可供選擇，而且還有許多不同

型號(hào)的LCD液晶顯示器可被用于特定的顯示需求。需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于1602

液晶顯示集成模塊中玻璃片所使用的偏光片類型的不同，使其很可能需要增加背光照明源

以滿足特定的顯示要求，例如在低光照條件下工作或要求高亮度顯示時(shí)。

4產(chǎn)品軟件設(shè)計(jì)

我的產(chǎn)品使用了C語(yǔ)言,Keil5IDE編譯環(huán)境。

4.1主程序流程圖

5

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4.2LCD1602液晶顯示程序設(shè)計(jì)

顯示速度與里程.

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LCD初始化函數(shù).

1602讀寫函數(shù).

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4.3產(chǎn)品程序清單

8

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5產(chǎn)品使用說(shuō)明

5.1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

產(chǎn)品焊接完畢后,檢查萬(wàn)能板上元器件是否全部焊接完畢.

使用萬(wàn)能表檢測(cè)各元器件,查看元器件連接接是否合格,是否虛焊漏焊.

再測(cè)量vcc和gnd之間的電阻大小,是否大于10k,一般大于10k屬于正常,小于10k則會(huì)燒

好壞元器件,可能是元器件損壞或者虛焊漏焊.

再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行上電檢測(cè).

燒錄程序即可.

5.3產(chǎn)品使用說(shuō)明

1.產(chǎn)品接通5V電源上電,并按下電源開關(guān)(左邊按鈕,以面對(duì)LCD液晶顯示屏

為參考方向).

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2.通電后,LCD液晶顯示速度與里程,但都為0.

3.按下電機(jī)模擬按鈕(右邊按鈕),電機(jī)啟動(dòng),模擬行駛.

4.右下角電位器,調(diào)整電位器,可改變電機(jī)轉(zhuǎn)速,模擬速度快慢.

6產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[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(guò)程標(biāo)準(zhǔn)；

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

參考資料

[1]1602字符液晶百度百科:1602字符液晶_百度百科();

[2]王明福/C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)案例教程,大連理工大學(xué)出版社2018.6

[3]電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作/陳強(qiáng)/北京:電子工業(yè)出版社2021.8

[4]傳感器技術(shù)與應(yīng)用/賈海瀛/北京:高等教育出版社2019.11

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附錄1元器件清單

(胡庭威)《基于51單片機(jī)的自行車的里程表設(shè)計(jì)與制作》元器件清單

序號(hào)名稱代號(hào)型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注

1電容C110uf1

2電容C2,C330f2

3電容C41041

4按鍵SW2KEY1

5電動(dòng)機(jī)M1M1

6POWERP1DC2.11

7電阻R1,R2,R310K3

8電阻R41K1

9排阻RP110K1

10排阻RT11K1

11開關(guān)S1,S2SW62

12TTLTTL