电动智能小车设计.doc

题目(中 文):电动智能小车(英 文):The Electric Smart Car姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 II湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名： 年 月 日41毕业论文（设计）任务书课题名称：智能电动小车学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词： 电动小车 AT89S52 单片机 红外线传感器 电动机 轨迹2、毕业论文（设计）内容要求：通过一个直流电源给各个模块供电，小车开始沿着固定的路线行走：当左边的传感器检测到黑线时，把信号传给单片机系统，系统通过调整电机的转动，使小车沿着黑线右转；当右边的传感器检测到黑线时，同理通过单片机系统的工作，使小车沿着黑线左转；当左右传感器没有检测到黑线时，小车处在黑线的上方，小车快速行驶，当左右传感器都检测到黑线时，小车继续前进。3、文献查阅指引：姜志海.原理及单片机应用 M.电子工业出版社,2009.陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京机械工业出版社,2000.赵负图.传感器集成电路手册M.化学工业出版社,2004.郭天翔.51单片机C语言教程入门提高开发拓展全攻略M, 2009.谭浩强.C语言设计.北京清华大学出版社M，1991.杨伟平,智能小车运动控制系统的设计与研究J,第1期，2013:1-2.杨伟平,智能小车运动控制系统的设计与研究J,第1期，2013:1-2.张伟，智能小车系统的设计J第9期,2013:1-3.刘英旋，智能小车系统设计J第5期,2013:1-3.Monolithic Stationary PhasesJ B. G. Belenkii - Russian Journal of Bioorganic Chemistry,2006:1-3.Scalable Computational Architecture for Integrating Biological Pathway ModelsJ Massa ,2007:1-3.Chapr3 Silica Monolithic Columns: Synthesis, Characterisation and Applications to ProteomicsJ Laurent Rieux , 2006:1-2.4、毕业论文（设计）进度安排：11月份12月份： 选题；收集、查阅与基于自动寻迹的智能车相关的资料，对课题进行可行性分析1月份2月份： 复习电路，模拟电子技术，单片机，传感器, 自动控制等技术等相关知识详细阅读相关资料3月份4月份： 对已查资料进行归纳、整理，定出论文框架。4月份： 利用收集的资料，和材料，着手准备做好基于自动寻迹的智能车的实物。4月份5月份： 写出论文初稿，并对初稿进一步修改直至定稿。 准备论文的答辩，并整理毕业论文相关的一系列材料。教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目智能电动小车作 者 姓 名李新所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程专业 2005年级指导教师姓名、职称廖朝阳、讲师预计字数10000开题日期2012.11.30选题的根据：1）理论与意义智能车辆致力于提高汽车的安全性、舒适性、适应性和提供优良的人车交互界面，是目前国因重点发展的智能交通系统ITS中的一个重要组成部分，也是世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动向。随着企业生产技术的不断提高以及对自动化技术要求的不断加深，智能车辆已在许多工业部门获得了广泛的应用。在发达工业国家，有些智能车辆已实现商品化。无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制一种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。2）国内外研究动态和自己的见解国外智能车辆的现状研究：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所一共完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。国内智能车辆的现状研究：国内的许多高校和科研院所都在进行ITS关键技术、设备的研究，随着ITS研究的兴起，我国已形成了一支ITS技术研究开发的专业技术队伍。交通部已将ITS研究列入“十五”科技发展计划和2010年长期规划。相信经过相关领域的共同努力，我国ITS及智能车辆的技术水平一定会得到很大的提高。我的见解：我国是一个人口大国，随着经济的发展，我国拥有小车的人越来越多，交通事故的发生率也越来越频繁，我们急切需要一批智能汽车来保障我们的生命安全，因此作为电子专业的学子我觉得未来发展智能汽车是一个很有前途的作。主要内容：通过一个直流电源给各个模块供电，小车开始沿着固定的路线行走：当左边的传感器检测到黑线时，把信号传给单片机系统，系统通过调整电机的转动，使小车沿着黑线右转；当右边的传感器检测到黑线时，同理通过单片机系统的工作，使小车沿着黑线左转；当左右传感器没有检测到黑线时，小车处在黑线的上方，小车快速行驶，当左右传感器都检测到黑线时，小车继续前进。研究方法：通过原理图设计,使用proteus仿真，keil uvision编成进行对设计进行检测与验证.完成期限和采取的主要措施：我于2013年5月8日完成本实验的全部设计。整个过程是漫长的，我先后采用了proteus，keil uvision对本毕业设计进行仿真，我经过了无数失败之后，通过仿真修改程序逐渐查出问题，终于成功制作出了智能小车。主要参考资料：姜志海.原理及单片机应用 M.电子工业出版社,2009.陈伯时.电力拖动自动控制系统M.北京机械工业出版社,2000.赵负图.传感器集成电路手册M.化学工业出版社,2004.郭天翔.51单片机C语言教程入门提高开发拓展全攻略M, 2009.谭浩强.C语言设计.北京清华大学出版社M，1991.杨伟平,智能小车运动控制系统的设计与研究J,第1期，2013:1-2.杨伟平,智能小车运动控制系统的设计与研究J,第1期，2013:1-2.张伟，智能小车系统的设计J第9期,2013:1-3.刘英旋，智能小车系统设计J第5期,2013:1-3.Monolithic Stationary PhasesJ B. G. Belenkii - Russian Journal of Bioorganic Chemistry,2006:1-3.Scalable Computational Architecture for Integrating Biological Pathway ModelsJ Massa ,2007:1-3.Chapr3 Silica Monolithic Columns: Synthesis, Characterisation and Applications to ProteomicsJ Laurent Rieux , 2006:1-2.指导教师意见： 指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 地点 与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）廖朝阳讲师李春树教授李艳芳副教授谭永宏副教授李小武讲师杨熙讲师会议记录摘要：会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目智能电动小车学生姓名李新学 号200906002215系 别电子工程专 业电子信息工程指导教师廖朝阳检查日期2013.3.6指导教师检查情况记载及修改意见：检查情况：1、学生查阅相关资料有限，对本设计有关联的知识了解不够彻底；2、论文内容引用太多；3、论文排版与格式不符；4、插图图题有问题；5、欠缺自己的东西；修改意见：1、学生应详细查阅相关资料，对本设计有关联的知识进行深入的了解；2、内容繁琐，需要删减或添加新的内容；3、加入自己的东西，突出独特处；4、对插图图题进行修改；5、尽量对结果进行仿真；签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目电动智能小车学生姓名李新学号200906002215专业班级电信0902班指导教师廖朝阳职称讲师系（教研室）电子工程系指导过程记录指导内容记录(一)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(二)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录（三)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(四) 学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导过程记录指导内容记录(五)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(六)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(七)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日指导内容记录(八)学 生 签 名： 年 月 日 指导教师签名： 年 月 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目智能电动小车作者姓名李新所属系、专业、年级电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称廖朝阳、讲师字 数10000定稿日期2013年5月8日中文摘要本设计主要体现电动小车的智能模式，设计中的理论方案对于自动和半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值，根据题目的要求，本设计我以AT89S52为控制核心，在现有电动小车的基础上，加装传感器，实现对电动车的运动状态进行实时控制。本系统控制灵活、可靠，精度高，满足各项要求。利用红外线传感器检测地上的特定轨迹，将数据传给AT89S52，经过AT89S52分析后做出反应控制电动机的运行使小车按照特定轨迹行驶。AT89S52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用AT89S52单片机来实现电动小车的自动寻迹。本系统以设计题目的要求为目的，采用AT89S52单片机为控制核心，利用电动小车前面的红外线传感器检测道路上的轨迹，将路面信息转送给AT89S52，AT89S52根据信息作出反应控制电动机转动，从而控制电动小汽车按照路上的轨迹行驶。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。本小车采用的技术主要有传感器的有效应用和AT89S52芯片的使用。有很多功能可以继续扩展，值得就一步学习和研究。关键词（3-5个）电动小车 AT89S52 单片机 红外线传感器英文摘要The design is mainly reflected electric car smart mode, the theoretical scheme for the design of automatic and semi-automatic robot design and popularity has some reference. The same time, the car can be used as the development of the object of the toys, to make up for the lack of the technical content of the Chinese toy market, achieve economic benefits, a commercial value, according to the requirements of the subject, the design AT89S52 as the control center, the existing electric car based on the installation of sensors, real-time control of the state of motion of the electric car. The system control is flexible, reliable, high precision, to meet various requirements. The infrared sensor detects the ground a specific track data to AT89S52, to react control the motor to run the car with in accordance with the specific trajectory after AT89S52 analysis. AT89S52 microcontroller is an 8-bit microcontroller, the ease of use and versatility of the majority of users. Here is how to use the microcontroller AT89S52 electric car automatic tracing. The system design requirements of the subject for the purpose of using AT89S52 microcontroller as the control center, the use of the electric car in front of the infrared sensor detects road track, the road gave AT89S52.AT89S52 based on the information to respond to control the motor rotates, thereby controlling the electric small the car is running in accordance with the trajectory of the road. The entire system has a simple circuit structure and high reliability. Experimental test results meet the requirements, the paper focuses on the analysis of the systems hardware design methods and test.关键词(3-5个)The electric car AT89S52 single chip microcomputer Infrared sensor 指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见： 指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目智能电动小车作者姓名李新所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称廖朝阳、讲师答 辩 会 纪 要时间2013年5月18日地点3教608答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）廖朝阳讲师李春树教授李艳芳副教授谭永宏副教授李小武讲师杨熙讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日目 录1 绪论12 基于电子元件的应用22.1 单片机22.1.1 单片机简介22.1.2 单片机的应用22.1.3 基本结构32.1.4 主要阶段42.2 主要元器件的介绍72.2.1 电机驱动芯片L911072.2.2 AT89S5292.2.3 红外线传感器163 方案设计与模块器件选择论证173.1 方案设计173.2 各个系统器件选择论证173.2.1 主控系统173.2.2 电机驱动模块183.2.3 循迹模块193.2.4 避障模块203.2.5 机械系统203.2.6 电源模块204 硬件设计214.1 整体方案214.2 硬件模块具体设计224.2.1 车头传感器模块224.2.2 电动小车模块224.2.3 控制模块235 软件设计245.1 程序设计245.2 程序的模块化设计255.3 部分程序设计255.4 利用proteus 进行软件仿真295.5 制作电路图315.5.1 制作电路图32结论33参考文献34附录A:35致 谢40 插图索引图1 L9110管脚图7图2 L9110的应用电路图8图3 管脚波形图9图4 红外线传感器的应用电路16图5 多功能智能小车原理图17图6 H桥式电路19图7 小车整体示意图21图8 车头传感器模块22图9 电动小车模块22图10 控制器模块23图11 程序流程图24图12 protues仿真前进29图13 proteus仿真后退30图14 proteus仿真后退延时后的左转30图15 proteus仿真左转31图16 protel仿真右转31图17 车头电路图32 附表索引表1 T=25时的参数表8表2 T=25 Vcc=5V时电器特性标8基于51单片机的电动小车 摘 要本设计主要体现电动小车的智能模式，设计中的理论方案对于自动和半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值，根据题目的要求，本设计我以AT89S52为控制核心，在现有电动小车的基础上，加装传感器，实现对电动车的运动状态进行实时控制。本系统控制灵活、可靠，精度高，满足各项要求。利用红外线传感器检测地上的特定轨迹，将数据传给AT89S52，经过AT89S52分析后做出反应控制电动机的运行使小车按照特定轨迹行驶。AT89S52单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评。这里介绍的是如何用AT89S52单片机来实现电动小车的自动寻迹。本系统以设计题目的要求为目的，采用AT89S52单片机为控制核心，利用电动小车前面的红外线传感器检测道路上的轨迹，将路面信息转送给AT89S52，AT89S52根据信息作出反应控制电动机转动，从而控制电动小汽车按照路上的轨迹行驶。整个系统的电路结构简单，可靠性能高。实验测试结果满足要求，本文着重介绍了该系统的硬件设计方法及测试结果分析。本小车采用的技术主要有传感器的有效应用和AT89S52芯片的使用。有很多功能可以继续扩展，值得就一步学习和研究。【关键词】电动小车 AT89S52 单片机 红外线传感器 电动机 轨迹The Electric Smart Car Based On 51 Single Chip Microcomputer Electric Smart Car The design is mainly reflected electric car smart mode, the theoretical scheme for the design of automatic and semi-automatic robot design and popularity has some reference. The same time, the car can be used as the development of the object of the toys, to make up for the lack of the technical content of the Chinese toy market, achieve economic benefits, a commercial value, according to the requirements of the subject, the design AT89S52 as the control center, the existing electric car based on the installation of sensors, real-time control of the state of motion of the electric car. The system control is flexible, reliable, high precision, to meet various requirements. The infrared sensor detects the ground a specific track data to AT89S52, to react control the motor to run the car with in accordance with the specific trajectory after AT89S52 analysis. AT89S52 microcontroller is an 8-bit microcontroller, the ease of use and versatility of the majority of users. Here is how to use the microcontroller AT89S52 electric car automatic tracing. The system design requirements of the subject for the purpose of using AT89S52 microcontroller as the control center, the use of the electric car in front of the infrared sensor detects road track, the road gave AT89S52.AT89S52 based on the information to respond to control the motor rotates, thereby controlling the electric small the car is running in accordance with the trajectory of the road. The entire system has a simple circuit structure and high reliability. Experimental test results meet the requirements, the paper focuses on the analysis of the systems hardware design methods and test.【Key words】The electric car Infrared sensor motor AT89S52 single chip microcomputer trajectory1 绪论“一、智能小车的意义和作用 自第一台工业机器人诞生以来，机器人的发展已经遍及机械、电子、冶金、交通、宇航、国防等领域。近年来机器人的智能水平不断提高，并且迅速地改变着人们的生活方式。人们在不断探讨、改造、认识自然的过程中，制造能替代人劳动的机器一直是人类的梦想。随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，目前的CCD已能做到自动聚焦。但CCD传感器的价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVGauto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作。该智能小车可以作为机器人的典型代表。它可以分为三大组成部分：传感器检测部分、执行部分、CPU。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。二、智能小车的现状现智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几节的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。我此次的设计主要实现循迹避障这两个功能。2 基于电子元件的应用本文具体用到了的电子元器件单片机AT89S52，电机驱动元件LG9110，红外线传感器。2.1 单片机2.1.1 单片机简介单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳1 。2.1.2 单片机的应用 单机片是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言(近几年，C语言也开始广泛被应用)，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。硬件特性1、主流单片机包括CPU、4KB容量的ROM、128 B容量的RAM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP芯片2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；3、单片机可靠性高，可工作到106 107小时无故障；4、处理功能强，速度快。5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品6、控制功能强7、环境适应能力强。2.1.3 基本结构1.运算器运算器由运算部件算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。运算器有两个功能：(1) 执行各种算术运算。(2) 执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。2.控制器控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有：(1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。(2) 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。(3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。3.主要寄存器（1）累加器A累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。（2）数据寄存器DR数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。（3）指令寄存器IR和指令译码器ID指令包括操作码和操作数。指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。（4）程序计数器PCPC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。（5）地址寄存器AR地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。显然，当CPU向存储器存数据、CPU从内存取数据和CPU从内存读出指令时，都要用到地址寄存器和数据寄存器。同样，如果把外围设备的地址作为内存地址单元来看的话，那么当CPU和外围设备交换信息时，也需要用到地址寄存器和数据寄存器。2.1.4 主要阶段早期阶段SCM（Single Chip Microcomputer）即单片微型计算机阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。中期发展MCU即微控制器（Micro C