自动往返小汽车的控制系统 第2页
第二章 系统设计总概述
2.1往返小汽车的设计要求与目标:
设计一个并控作一个自动往返于起跑线与终线之间的小汽车,小车从起跑线出发后到达终点线停车10s，返回到起点停止;
(1) 车辆从起跑线出发(出发前, 车体不得超出起跑线), 到达终点线后停留10 秒, 然后自动返回起跑线(允许倒车返回) 往返一次的时间应力求最短(从合上电源开关开始计时);
(2) 到达终点线和返回起跑线时, 停车位置离起跑线和终点线偏差应最小(以车辆中心点与终点线中心线之间距离作为偏差的测量值) ;
(3)采用SPCE061A单片机，能实现在系统下载烧录功能；
(4) 自动记录并显示一次往返时间;
(5) 自动记录并显示行驶距离;
2.2整体设计方案:
整体设计方案见图1采用AT89C51单片机主控制器, 采用汇编语言进行软件编程实现各种算法和逻辑控制, 红外光电检测到的开关信号作为中断源, 送入AT89C51单片机 中断源 ; AT89C51单片机 再对中断请求做出响应, 并在P1.1及P1.0口输出控制驱动电路的脉冲; 驱动电路控制直流电机的转速和转向; 显示模块以采用串行数椐输入，用四位数码液晶显示为核心, 对记录的结果进行显示.
二、系统原理框图
系统原理框图如图1所示。
第三章 AT89S51单片机简介
３.1单片机发展概况
AT89S51单片机是凌阳公司今年新推出的一款十六位单片机，它的易用性和多功能性受到了广大电子爱好者的好评。这里要介绍的是用AT89S51单片机实现2001年全国大学生电子设计竞赛试题（C题），本系统以参赛题目的要求为目的，采用AT89S51单片机为控制核心，利用光电检测器检测道路上的标志，控制电动小汽车的正反向行驶，快慢速行驶，以及停车的位置，并可自动记录往返时间和距离，在显示完时间距离后将会自动播报整个行程所消耗的时间，以及行驶路程。整个系统的电路结构简单，可靠性高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的软硬件设计方法及测试结果分析。
目前,八位高性能单片机以成为主流,单片机发展具体体现在以下几个方面:
1.CPU功能增强
2.内部资源增多
3.引脚的多功能化
4.低电压低功耗.
3.2单片机的发展方向
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等方向发展。单片机在出现时，Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。
单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D转换器，D /A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。有的单片机为了构成控制网络或形成局部网，内部含有局部网络控制模块CAN。例如，Infineon公司的C 505C，C515C，C167CR，C167CS-32FM，81C90；Motorola公司的68HC08AZ 系列等。特别是在单片机C167CS-32FM中，内部还含有2个CAN。因此，这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制，系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。为了能在变频控制中方便使用单片机，形成最具经济效益的嵌入式控制系统。有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路，这些单片机有Fujitsu公司的MB89850系列、MB89860系列；Motorola 公司的MC68HC08MR16、MR24等。在这些单片机中，脉宽调制电路有6个通道输出，可产生三相脉宽调制交流电压，并内部含死区控制等功能。
特别引人注目的是：现在有的单片机已采用所谓的三核（TrCore）结构。这是一种建立在系统级芯片（System on a chip）概念上的结构。这种单片机由三个核组成：一个是微控制器和DSP核，一个是数据和程序存储器核，最后一个是外围专用集成电路（ASIC）。这种单片机的最大特点在于把DSP和微控制器同时做在一个片上。虽然从结构定义上讲，DSP是单片机的一种类型，但其作用主要反映在高速计算和特殊处理如快速傅立叶变换等上面。把它和传统单片机结合集成大大提高了单片机的功能。这是目前单片机最大的进步之一。这种单片机最典型的有Infineon公司的TC10GP；Hitachi公司的SH7410，SH7612等。这些单片机都是高档单片机，MCU都是32位的，而DSP采用16或32位结构，工作频率一般在60MHz以上。
② 功耗、封装及电源电压的进步
现在新的单片机的功耗越来越小，特别是很多单片机都设置了多种工作方式，这些工作方式包括等待，暂停，睡眠，空闲，节电等工作方式。Philips公司的单片机P87LPC762是一个很典型的例子，在空闲时，其功耗为1.5 mA，而在节电方式中，其功耗只有0.5mA。而在功耗上最令人惊叹的是TI公司的单片机MSP430系列，它是一个 16位的系列，有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有LPM1、LPM3、LPM4三种。当电源为3V时，如果工作于 LMP1方式，即使外围电路处于活动，由于CPU不活动，振荡器处于1～4MHz，这时功耗只有50?A。在LPM3 时，振荡器处于32kHz，这时功耗只有1.3?A。在LPM4时，CPU、外围及振荡器32kHz都不活动，则功耗只有0.1?A。
现在单片机的封装水平已大大提高，随着贴片工艺的出现，单片机也大量采用了各种合符贴片工艺的封装方式出现，以大量减少体积。在这种形势中，Microchip公司推出的8引脚的单片机特别引人注目。这是PIC12CXXX系列。它含有0.5～2K程序存储器，25～128字节数据存储器，6个I/O端口以及一个定时器，有的还含4道A/D ，完全可以满足一些低档系统的应用。扩大电源电压范围以及在较低电压下仍然能工作是今天单片机发展的目标之一。目前，一般单片机都可以在3.3～5.5V的条件下工作。而一些厂家，则生产出可以在2.2～6V的条件下工作的单片机。这些单片机有Fujitsu公司的MB89191～89195，MB89121～125A，MB89130系列等，应该说该公司的F2MC-8L系列单片机绝大多数都满足2.2～6V的工作电压条件。而TI公司的MSP430X11X系列的工作电压也是低达2.2V的。
③ 工艺上的进步
现在的单片机基本上采用CMOS技术，但已经大多数采用了0.6?m以上的光刻工艺，有个别的公司，如Motorola公司则已采用0.35?m甚至是0.25?m技术。这些技术的进步大大地提高了单片机的内部密度和可靠性。