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1、龙岩学院毕业设计 题目： 基于单片机的多功能自行车防丢系统设计 专业： 电子信息工程 学号： 2014041817 作者： 柯庆烽 指导教师(职称)： 曾玮 副教授 2016年5 月20 日基于单片机的多功能自行车防丢系统设计【摘要】在社会不断进步的同时，人们的生活水平也随之提高。越来越多的人开始喜欢上了自行车，它不仅成为一种交通工具或者代步工具。随着社会的进步，自行车上的辅助功能也变得越来越多，于此同时，人们也非常希望自行车上能够有休闲、锻炼等功能，这样能够在骑自行车的同时给人带来更多舒适和健康。虽然自行车骑行是一个老少皆宜的运动，但是在骑行的过程时，人们对自身的安全非常重视。同时在没有骑行
2、时，对自行车停放的位置也是有点顾虑和担忧的。本设计是利用STC12C5A60S2单片机来实现自行车的多功能自行车防丢系统，主要分为主机和副机两个部分来实现自行车的转向灯的功能，运动时心率检测功能，和自行车防丢功能。【关键字】STC12C5A60S2 转向灯 防丢功能 心率检测Multifunctional bicycle lost prevention system based on single chip microcomputerAbstract in the continuous progress of society, peoples living standards will be
3、improved. More and more people began to love on the bike, it not only as a means of transport or transport. With the progress of the society, bicycle auxiliary function has become more and more, at the same time, people also very much hope that bike to leisure, exercise, and other functions, this ca
4、n in riding a bicycle also brings more comfort and health. Although the cycling is an ages of movement, but in the process of riding, people for their own safety very seriously. At the same time in the absence of riding, the location of the bicycle parking is also a bit of concern and worry. This de
5、sign is uses STC12C5A60S2 to achieve a bike multifunctional bicycle anti lost system, mainly divided into two parts: the host machine and the auxiliary machine to achieve a bike of steering lamp function, movement heart rate detection function, and the bicycle anti lost functions.keyword STC12C5A60S
6、2 Steering light Anti drop function Heart rate detection目录第1章 绪论11.1研究的背景及意义11.1.1课题研究背景11.1.2课题研究意义1第2章 课题的目标任务22.1 课题的主要内容22.1.1 课题总体介绍体22.1.2 工作内容22.1.3 课题具体任务2第3章 硬件设计33.1 硬件系统选型33.1.1 控制芯片的选择33.1.2 无线通信模块选择33.1.3 心率检测传感器的选择43.2 系统硬件设计43.2.1 单片机控制电路设计43.2.2 无线通信模块电路设计43.2.3 按键模块电路63.2.4 心率检测模块设计
7、63.2.5 报警电路设计7第4章 软件设计84.1 系统功能介绍84.2 程序总体框图84.2.1 主机的程序框图84.2.2 副机的程序框图84.3 程序设计的总体思路94.3.1 NRF24L01无线通信模块的设计思路94.3.2 自行车转向灯模块的设计思路94.3.3 心率检测模块的设计思路94.4 部分程序流程图104.4.1 NRF24L01无线收发模块的程序流程图设计104.4.2 主机流程图设计104.4.2 副机流程图设计11第5章 系统调试125.1 硬件系统调试125.1.1 基本电路检测125.1.2 基本连线检查125.2 软件系统调试135.2.1 基本输入输出调试
8、135.2. 基本功能的调试13第6章 结论146.1 基本成果146.2 改进展望146.3 经验总结14致谢15参考文献16附录17附录一：基于单片机的多功能自行车防丢系统设计的电路原理图17附录二：基于单片机的多功能自行车防丢系统设计的PCB图18附录三：基于单片机的多功能自行车防丢系统设计的部分程序.191第1章 绪论1.1研究的背景及意义1.1.1课题研究背景 在科技不断的发展和社会不断的进步条件下，人们的生活也随着不断的改善，从而人们越来越注重自身的身体健康，越来越多的人会选择不同的运动方式。自行车现在不仅仅是人们的代步工具，从而也成为人们的运动工具。但是人们将自行车骑在马路上的时
9、候，马路上总是有汽车等机动车，由于当自行车在转向的时候，让后方的机动车无法及时的判断出自行车的转向，从而容易导致事故的发生；同时，总是会听说自行车放在露天或者停下自行车去买个东西的时候，发生了自行车丢失的事件，这让那些丢车的车主头痛，也让那些原本想买自行车的人望而祛步。作为一些专业的运动者而言，总是希望有一个良好是数据能够体现出自己当前的运动心率，用来提醒自己的身体能否承受更大的运动。所以，在这样的背景条件下，自行车的辅助功能就显得尤为重要，同时能够让自行车赋予更多的运用功能。1.1.2课题研究意义本课题的设计是将自行车的转向灯、自行车的无线防丢以及心率检测三个功能结合起来，这样能够让使用自行
10、车的人在马路上骑行的时候，不要担心身后的机动车无法判别出自己的转向而会发生车祸；同时也让那些车主在停放自行车的时候，不用担心自己的自行车发生丢失，从而使自己的心情变差。于此同时，也可以让那些以自行车为运动工具的人在运动是检测到自己的心率，从而来体现自己当前的运动量是否超过了自己身体是承受能力。第2章 课题的目标任务2.1 课题的主要内容2.1.1 课题总体介绍体本课题是基于单片机的多功能自行车防丢系统的设计和制作，同时对相应的硬件和软件进行设计与制作。2.1.2 工作内容（1）完成多功能自行车防丢系统的总体系统方案的设计与电路设计。（2）制作与连接好完整的硬件电路，同时能调试出正确的结果。2.
11、1.3 课题具体任务多功能自行车防丢系统是基于单片机控制的，系统电路分为主机和副机两个部分。主机的系统电路设计主要由单片机的最小系统电路、按键输入电路、LCD1602显示电路、无线收发电路、 LED显示电路和报警电路；副机主要由单片机的最小系统电路、无线收发电路、LED显示电路和报警电路。软件的设计由程序输入检测、软件的处理和输出的刷新三个部分组成。基本任务：能够实现无线防丢的功能；实现转向灯的按键控制；实现心率检测，同时通过按键改变心率预设值的加减。第3章 硬件设计3.1 硬件系统选型3.1.1 控制芯片的选择 本次的芯片使用STC12C5A60S22单片机。STC12C5A60S2有256
12、字节的RAM和64 K单周期的Flash可以为一个周期的工作。STC12C5A60S2单片机的引脚和编程与传统的8051单片机是兼容的，同时拥有丰富的应用程序编程基础和经验，当P0口作为输出时，不要像传统的单片机一样外接上拉电阻，使系统的设计会更加的简单、轻松。同时在单个周期模式的条件下运行时，它的运行速度比传统的51单片机快8至12倍左右的速度。STC12C5A60S2单片机即可满足本次设计需求，同时价格低，外围电路简单，系统整体制作性价比较高。具体的管脚图如图3-1所示。图3-1 STC12C5A60S2引脚图3.1.2 无线通信模块选择本次的无线通信采用的是2.4G技术进行的短距离传输的
13、NRF24L01无线接收与发送模块。NRF24L01无线发送和接收模块具有成本低、体积较小、功耗低、稳定性好、运行的速度较快、抗干扰能力强等优点。同时该模块结构简单，功能强大，能够实现双向的报警。3.1.3 心率检测传感器的选择 本次的心率检测采用的是pulse sensor心率传感器，此传感器采用的是观点容积法对人体中的血管波动是造成的透光率的变化来检测脉搏的值。此传感器容易开发，能够快速的完成心率脉搏的检测。同时，该传跟其体积小，便于携带，功耗低等特点。3.2 系统硬件设计3.2.1 单片机控制电路设计本次设计中的单片机选用的是STC12C5A60S2单片机，该单片机运行的最基本的条件分别
14、是振荡电路和电源。在本次的设计中采用的是外部石英晶振作为单片机系统的时钟源，在晶振两侧分别连接这一个22pF的独石电容来帮助晶振起到起振的作用。单片机的外部电路连接图如图3-2所示。图3-2 单片机外部电路接线图单片机有共有4组的I/O口，分别是P0口、P1口、P2口和P3口。其中主机中的按键分别连接单片机的P3.3-P3.6口，同时无线通信模块NRF24L01的6个引脚分别连接单片机的P2.0-P2.5口。3.2.2 无线通信模块电路设计本设计采用NRF24L01无线通信模块实现主机和副机之间的通信，它是利用nRF24L01芯片制作而成的，nRF24L01无线收发器是一个工作在2.4GHz2.5GHz，同时能够对近距离的信号进行发送和接收。同时NRF24L01芯片体积较小，功率损耗低，性能稳定，实用能力强等特点。NRF24L01芯片可实现自动应答、循环冗余校验码检测、自动重发等功能。NRF24L01芯片可以设置的几个主要模式分别为接收模式、发送模式、待机模式、待机模式和断电模式。NRF24L01模块外接有8个管脚，如表3-1所示。表3-1 NRF24L01模块引脚说明引脚功能说明CSN芯片的片选线，CSN为低电平芯片工作SCK芯片控制的时钟线
