序 🔥 毕业设计和毕业答辩的要求和难度不断提升，传统的毕设题目缺少创新和亮点，往往达不到毕业答辩的要求，这两年不断有学弟学妹告诉学长自己做的项目系统达不到老师的要求。 为了大家能够顺利以及最少的精力通过毕设，学长分享优质毕业设计项目，今天要分享的是：基于51单片机公交ic卡系统的设计

在本次设计中，主控制器应该选用单片机，根据设计系统的要求，其应该具有计算功能的CPU、随机访问内存RAM、只读存储器ROM、多个I/O端口还有中断系统、计时器/计数器等[13]。所以决定选用STC公司研发出的单片机，具有价格划算，功能较多，耐用性强，适用场合多的特点。选取的单片机除了具备兼容性好，编写程序简单，价格适中，稳定性好等优点，还有重要的一点就是芯片资料详备，以便在遇到任何软硬件问题时可以得到解决。因此综合考虑来看，STC89C51单片机更为适合作为本系统的处理核心。其原理图如图1.1所示。

图1.1 单片机原理图

复位电路系统是保证单片机设备正常运行的关键，也是单片机设计及制造过程中不能回避的关键。复位电路的主要功能就是满足上电复位要求，单片机的供电电压值误差值不能超过5%，合理的电压值应介于4.5～5.2V范围内。单片机电路本质上为基于时间序列的数字电路，在具体使用中必须结合时钟稳定信号才能正常工作，因此，单片机的电压处于合理范围内，单片机才能正常工作。复位电路原理图如图1.2所示。

图1.2 复位电路原理图

由于单片机需要时间序列来处理每个事件，因此需要时钟晶体振荡器电路，为系统的稳定运行提供保证。整个系统处理信号和其它各部分运行也是一个频率，晶振电路就是为它们提供一个稳定的振荡频率，使系统各部分保持同步。使用XTAL1和XTAL2，它们通过外部时钟设备直接进行操作。通常情况下，晶体振荡器可以选在在1.2～12MHz之间，甚至可以超过24MHz，但频率越高，功率的消耗也越多。本系统中用到的晶振是12MHz，因为经常用到的晶振就是12MHz，本设计主要是采用外部时钟方式的配合方法[14]，电容器帮助石英晶体振荡器启动，电路可以正常工作。晶振电路原理图如图1.3所示。

图1.3 晶振电路原理图

本系统电源处输入模块采用针孔式供电接口，针孔外部接电源负极，针头内部接电源正极，针头另一端使用USB接口。USB接口使用方便，无论在任何场合都可使用移动电源作为备用能源。开关采用自锁式开关，避免按钮式开关，保证系统供电的持续性。单片机和液晶显示屏所需要的电压都是5V。所以，本模块为系统的各个元件提供5V工作电压，并且系统的各部分电路再无单独供电的外接电源。电源电路原理图如图1.4所示。

图1.4 电源电路原理图

本设计需要显示屏显示文本，要有两行文本显示，并且不需要彩色。LCD1602液晶其具有显示内容清楚、显示内容量大、操作简单快捷等优点。

此液晶显示屏的显示效果相对于其他型号要高，我们又把它称为字符型液晶。液晶显示屏可以显示出32个字符，分为两行，可以把想要显示出来的信息以文字、数据或图形的方式呈现出来[15]，以便于得知系统的信息并展开处理。液晶显示屏模块在我们身边有很多，是很多数码产品的常用配件，对于我们来说很常见。在本次设计中，我们为了能够直观的反应出IC卡内的信息，所以直接采用LCD1602显示屏作为显示部分。其好处有以下几点：

（1）重量与其他型号的显示屏相比很小；

（2）显示出来的内容清晰直观；

（3）所需的电压小、功耗也小。

LCD1602选用标准的16脚接口，如表1.1所示。

表1.1 LCD1602引脚说明表

符号

引脚说明

VSS

电源地

VL

液晶显示偏压信号

RS

数据/命令选择端

R/W

读/写选择端

E

使能信号

VDD

电源正极

D0

Data I/O

D1

Data I/O

D2

Data I/O

D3

Data I/O

D4

Data I/O

D5

Data I/O

D6

Data I/O

D7

Data I/O

BLA

背光源正极

BLK

背光源负极

该LCD1602可以完成数字、字符还有字母的呈现和移动等功能。因此，LCD1602显示屏应用十分广泛。液晶显示电路原理图如图1.5所示。

图1.5 液晶显示电路原理图

本设计需要蜂鸣器在本设计中起到识别到IC卡时的反馈的作用，三极管报警电路采用三极管是PNP型，用其进行驱动。当刷卡模块识别到IC卡，主控制器的引脚触动低电压，从而导致三极管导通，蜂鸣器开始工作。用R1来限制支路电流，在本电路中起到防止损坏元器件的作用。报警模块原理图如图1.6所示。

图1.6 报警模块电路原理图

     本设计采用RC522刷卡模块进行刷卡操作。RC522是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，本模块可直接安装到各种刷卡器的模具。该模块的运转所需电压为3.3V,和单片机的信息传输方式极其简单，只需要通过几条线将SPI接口与单片机引脚相连即可，可以保证模块稳定持续的工作、读取卡片之间的距离长[16]。其中RST脚与单片机引脚P1.5相连；MISO脚与单片机引脚P1.4相连；MOSI脚与单片机引脚P1.3相连；SCK脚与单片机引脚P1.2相连；SDA脚与单片机引脚P1.1相连；RC522刷卡模块原理图如图1.7所示。

图1.7 RC522刷卡模块原理图

本设计中的充值和注册等功能需要通过按键来实现，通过按键来设置金额的加减，本设计需要实用性强，功耗低，键盘之间能够相互独立的按键。

IC卡充值系统可以由手动方式按钮来实现按键设定。其中S1代表注册充值，与单片机引脚P3.2相连；S2代表金额加，与单片机引脚P3.3相连；S3代表金额减，与单片机引脚P3.4相连；S4代表注销，与单片机引脚P1.7相连。按键模块原理图如图1.8所示。

图1.8 按键模块原理图

本系统的主控制器选用STC89C51单片机，和按键操作电路、LED灯电路、RC522刷卡模块电路共同构成设计系统，由于刷卡模块正常所需电压是3.3V，电压低于5V，所以选用LM1117-3.3V型号的芯片来保持电压的稳固，刷卡模块与单片机的通信方式非常简单，只需要通过几条线将接口与单片机引脚相连即可，可以保证模块稳定可靠的工作所以用稳压芯片稳压供电。整个系统使用5V电源，指示灯电路会显示用户的类型，分别于单片机P35、P36、P37管脚相连。当系统连接电源后，按下总开关，系统进入最原始的状态，可以通过按下S1、S2、S3、S4对系统进行控制。系统原理图1.9所示。

图1.9 系统原理图

手动焊接是最常见的焊接方式，目前我国的制造车间在生产制造方面已经不使用手动焊接的方式焊接了，但是对于普通的电子元件维修、对系统的检测维修上依然使用手动焊接。如果焊接本质上有漏洞，则会影响到整个系统设计的完成与实现。手动焊接主要有以下四个步骤构成。

(1)第一步开始焊接

需要把即将要焊接的地方进行清理，主要是清理表面的尘土，然后把需要焊接的电子器件的两个角向一定方向掰一掰，不能让两个的引脚接触在一起，不然会对焊接有影响。接下来让电烙铁的头部触到需要焊接的元器件引脚下方，在此处放上焊锡丝。此处需要注意的是，不能让烙铁头触到其他元件，要不然会把两个元器件焊接在一起。

(2)第二步给焊件加热

当在完成上面的操作后，接下来就应该加热焊锡丝了，主要要做的是将温度达到一定程度的电烙铁放在元器件的引脚一边，渐渐使焊锡丝融化，在这个时候我们需要注意电烙铁的温度是否合适，另外也要根据器件种类做出具体区别。在焊接的时候，如果需要把焊接好的元器件拆卸下来，那也需要对焊接的地方进行加热，主要操作是首先在焊接的地方补好焊锡丝，使焊接的地方是光滑饱满的，然后使用电烙铁在焊接的地方进行加热，在加热的过程中就可以取下元器件了，此操作一定要观察时间，不然会对焊盘造成损坏。

(3)清理焊接面

在进行完上一步骤后，有的时候会观察到焊接的地方有点小问题或者认为焊接的不牢固，这个时候需要对焊接的地方进行修改。通常来说有两种情况，第一种是缺少焊锡，焊接的地方过于粗糙不光滑，这时需要给焊接的地方加一些焊锡，同时也要注意焊锡也不应该补的过多，不然容易不小心连接到其他元器件。另一种是焊锡的量太多，此时可以使用电烙铁放在焊接的地方左右摆动，用电烙铁吸走过量的焊锡，也可以使用吸锡器来进行除焊锡。

(4)检查焊点

当完成上面所有的步骤后，我们需要仔细观察整个焊盘，主要检查焊接连接的地方是否圆润光滑，是否有虚焊的情况，以及是否与其他引脚相连在一起的情况等等。

图2.1 设计实物焊接背面图

以上步骤完成后的实物在连接电源之前必须得经过测试，以防止发生短路对元器件造成损害或者导致其他模块无法工作的情况。

(1)单片机电路调试

单片机是整个系统设计中最主要的部件。在最开始的测试中，出现了调节按键没反应，还有1602显示屏显示文字不全等情况。经过多次测试调试后发现是由于单片机的P1.4、P1.5引脚以及单片机P3.6、P3.7引脚与按键位置和显示屏位置的接口没有焊接好造成的，经过再次补焊后此问题便消除了。

(2)系统电源供电路调试

 在接通总电源时，闭合自锁开关，发现系统没有通电，之后用万用表检测USB供电口的引脚发现没有电压。将引脚重新焊接后再检测发现电压正常，可以为系统提供正常供电。

根据本设计要求，对实物设计功能进行整体测试，接通电源后，公交IC卡系统可以正常完成注册充值及消费，显示屏显示数值，按键功能可以实现，LED灯和蜂鸣器接通时开始正常工作。经过测试后系统运行正常，没有出现问题。

图2.2 设计实物图

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