第4章智能汽车设计基础微控制器
毕业设计基于stm32的智能小车设计说明
摘要本次试验主要分析了基于STM32F103微处理器的智能小车控制系统的系统设计过程。
此智能系统的组成主要包括STM32F103控制器、电机驱动电路、红外探测电路、超声波避障电路。
本次试验采用STM32F103微处理器为核心芯片，利用PWM技术对速度以及舵机转向进行控制，循迹模块进行黑白检测，避障模块进行障碍物检测并避障功能，其他外围扩展电路实现系统整体功能。
小车在运动时，避障程序优先于循迹程序，用超声波避障电路进行测距并避障，在超声波模块下我们使用舵机来控制超声波的发射方向，用红外探测电路实现小车循迹功能。
在硬件设计的基础上提出了实现电机控制功能、智能小车简单循迹和避障功能的软件设计方案，并在STM32集成开发环境Keil下编写了相应的控制程序，并使用mcuisp软件进行程序下载。
关键词：stm32;红外探测;超声波避障;PWM;电机控制AbstractThis experiment mainly analyzes the control system of smart car based on microprocessor STM32F103 system design process. The composition of the intelligent system mainly including STM32F103 controller, motor drive circuit, infrared detection circuit, circuit of ultrasonic obstacle avoidance. This experiment adopts STM32F103 microprocessor as the core chip, using PWM technique to control speed and steering gear steering, tracking module is used to detect the black and white, obstacle avoidance module for obstacle detection and obstacle avoidance function, other peripheral extended circuit to realize the whole system function. When the car is moving, obstacle avoidance program prior to tracking, using ultrasonic ranging and obstacle avoidance obstacle avoidance circuit, we use steering gear under ultrasonic module to control the emission direction of ultrasonic, infrared detection circuit is used to implement the car tracking function. On the basis of the hardware design is proposed for motor control function, simple intelligent car tracking and obstacle avoidance function of software design, and in the STM32 integrated development environment under the Keil. Write the corresponding control program, and use McUisp program download software.Keywords：STM32；Infrared detection；Ultrasonic obstacle avoidance；PWM；Motor control目录1.绪论.......................................................... - 5 - 1.1研究概况.................................................. - 5 -1.2研究思路.................................................. - 5 -2.软硬件设计.................................................... - 6 - 2.1中央处理模块.............................................. - 6 -2.1.1 stm32f103部结构 ...................................... - 7 -2.1.2 stm32最小系统电路设计 ................................ - 8 -2.1.3 stm32软件设计的基本思路 ............................. - 11 -2.1.4 stm32中断介绍 ....................................... - 12 -2.1.5 stm32定时/计数器介绍 ................................ - 14 -2.1.6 主程序设计流程图..................................... - 15 - 2.2 电机驱动模块............................................. - 16 -2.2.1 驱动模块结构及其原理................................. - 16 -2.2.2 驱动模块电路设计..................................... - 17 -2.2.3驱动软件程序设计 ..................................... - 18 - 2.3 避障模块设计............................................. - 23 -2.3.1 避障模块器件结构及其原理............................. - 24 -2.3.2 HC-SR04模块硬件电路设计 ............................. - 26 -2.3.3 HC-SR04模块程序设计 ................................. - 27 - 2.4循迹模块设计............................................. - 34 -2.4.1 循迹模块结构及其原理................................. - 34 -2.4.2 循迹模块电路设计..................................... - 36 -2.4.3 红外循迹模块程序设计................................. - 37 -3.软件调试..................................................... - 39 - 3.1 程序仿真................................................ - 39 -3.2 程序下载................................................. - 40 -4.系统测试..................................................... - 41 -5.总结......................................................... - 45 - 致............................................................. - 47 - 参考文献....................................................... - 49 - 附录........................................................... - 50 -1.绪论智能小车通过各种感应器获得外部环境信息和部运动状态，实现在复杂环境背景下的自主运动，从而完成具有特定功能的机器人系统。
【清华大学出版社】《信息科技》五年级上册第1单元第4课《作品拓展与优化--接受实践检验》课件
06
活动日志
自评与他评
评价内容 1.项目的完成度
2.分工协作的合理性
3.演讲展示的表现能力
4.解决问题的综合能力
自我评价
☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
教师评价
☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆
02
新知导入
1. 小在组我二看来主，要计是算机由计于算成机依员靠之传间感器的来沟接通收外不界畅的和信息分。工就不像我明们确的导眼睛致和的耳。 作品朵优一势样，：传实感用器可性以强感，知光设、计声了音、一温些度非、压常力实等用各种的物功理能量，如并智将能这些门信锁息。
转化为电信号。例如，摄像头就是一种图像传感器，它可以将外界的图像转化
03
新知讲解
在制作智能控制器的过程中，实际效果与预期效果进行比对如下：
预期效果：是实现高效、精准的控制，能够快速响应并稳定运行。 实际效果：却存在一些差异。实际中，响应速度稍慢，控制精度也略有 不足。 造成差异的原因：主要有技术限制、元件性能不稳定以及算法优化不足。 下次改进：应选用更高性能的元件，深入优化控制算法，并在制作前进 行更充分的测试和模拟。通过这些措施，有望使智能控制器的实际效果 更接近甚至超越预期效果。
推动智能发展需多管齐下。加大对科研的投入，鼓 励高校和企业合作研发智能技术。培养专业人才，开设 相关课程和培训项目，提高人才的创新能力。加强数据 安全和隐私保护，为智能发展提供可靠的环境。促进各 行业与智能技术融合，如在医疗、交通、教育等领域广 泛应用。通过国际合作，引进先进技术和经验，共同推 动全球智能发展，为人类创造更美好的未来。
验。
数字化学 明白能够利用测试常见方式，并通过检验等方式提升保障作品的 习与创新 稳定运行。
基于单片机控制的智能小车设计与制作
目录中文摘要 (2)英文摘要 (3)1 引言 (4)2 方案论证 (5)2.1 控制核心的选择及其简介 (5)2.1.1 SPCE061A单片机简介 (5)2.2.2 61板简介 (6)2.2.3 集成开发环境（IDE）简介 (7)2.2 小车驱动方式的选择 (7)2.3 语音播放和语音识别模块 (7)2.4 光电检测模块 (8)2.5 障碍检测模块 (9)3 系统硬件设计 (10)3.1 车体结构及其驱动电路 (10)3.2 循线模块 (13)3.2.1 循线硬件电路设计 (13)3.2.2 循线传感器的安装 (15)3.3 避障模块 (17)3.3.1 避障硬件电路设计 (18)3.3.2 避障硬件电路的制作与安装 (24)3.4 硬件完成后的小车总体图 (25)4 系统软件设计 (27)4.1 主程序设计 (27)4.2 循线模块程序设计 (28)4.3 障碍检测模块程序设计 (29)4.4 语音播放程序设计 (31)5 使用说明 (33)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)附录1 (38)附录2 (40)附录3 (41)附录4 (43)附录5 (44)基于单片机控制的智能小车设计与制作摘要: 课题的主要任务是设计并制作一辆智能小车，要求实现小车的语音控制、循线行走、避免撞到障碍物三大功能。
设计以凌阳16位单片机为控制核心，应用光电传感器和超声波传感器，成功实现了小车的三大功能。
课题完成了光电传感器和超声波传感器的选择、采购、各传感器的接口电路设计和制作，以及各传感器和电路的安装位置和方式的安排，并完成了整个硬件的制作工作。
此外，对整个控制软件进行设计和程序的编制以及程序的调试，并最终完成软件和硬件的融合，实现小车的预期功能。
关键词：智能小车，光电传感器，超声波传感器，单片机Abstract：This subject is to design and manufacture an intelligent car, whose three functions are car’s voice control, following the lin e to run, avoiding hittingthe obstacles. This design takes the Ling Yang 16 monolithic integratedcircuits as the control core, and with applying the photoelectric sensor andthe ultrasonic sensor, the car's three functions have realized. The designerhas completed the choice and purchase of the photoelectric sensor andultrasonic sensor, the design and manufacturing of various sensors' interfacecircuit, the installment position and arrangement preparation of the sensorsand circuit, as well as the entire hardware's manufacturing work. At thesame time, the control software's design and the program’s establishmentand debugging are finished. Finally completes the software and hardware'sfusion, which realizes the car's anticipated function.Keywords：intelligent car，photoelectric sensor，ultrasonic sensor，SCM1 引言当今世界，传感器技术和自动控制技术正在飞速发展，机械、电气和电子信息已经不再明显分家，自动控制在工业领域中的地位已经越来越重要，“智能”这个词也已经成为了热门词汇。
基于单片机的智能小车控制
信息工程专业课程设计（二）题目基于《STC89C52》单片机的智能小车姓名学号所在院系所在班级完成时间基于单片机的智能小车摘要：智能化作为现代电子产品的新趋势，是今后的电子产业的发展方向。
智能化设计的电子产品可以按照预先设定的模式在一个环境里自动运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探、环境监测、智能家居等方面。
基于单片机的智能小车控制就是其中的一个体现。
本设计实现了一种基于51单片机的按键操作控制和温度检测显示系统，通过温度传感器采集温度数据并且通过显示模块显示出来，通过对按键的操作，自动控制转向电机转向，改变行驶方向。
本课题设计的智能小车，具有按键控制前后左右的功能，温度采集功能，液晶显示功能。
序言 (1)第1章总体设计方案 (2)1.1课题任务分析 (2)1.2 方案论证 (3)1.2.1小车驱动部分 (3)1.2.2 温度显示部分 (3)第2章系统硬件构成 (4)2.1系统设计原理 (4)2.2主要元器件简介 (4)2.2.1 STC89C52RC简介 (4)2.2.2 液晶显示电路 (5)2.2.3 L298N芯片直流电机驱动模块 (6)2.2.4遥控部分独立按键电路 (7)第3章软件的设计与说明 (8)3.1软件设计 (8)3.2软件的说明 (9)3.2.1 控制部分主程序流程 (9)3.2.2 温度检测显示部分主程序流程图 (10)第4章调试与总结 (12)4.1 调试的总结 (12)参考文献 (13)致谢 (14)附录 (15)附件1 L298N电机驱动模块 (15)附件2 小车侧视图 (16)附件3 小车俯视图 (16)附件4 小车最终硬件图 (17)附件5 程序清单 (18)序言随着我国科学技术的进步，智能化和自动化技术越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。
智能小车是一个多种高新技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，涉及到当今许多前沿领域的技术[1]。
智能车项目实验报告(3篇)
第1篇一、项目背景随着科技的飞速发展，智能车技术已成为现代交通运输领域的重要研究方向。
本项目旨在设计和实现一款具备自主导航、避障和路径规划功能的智能车，以提高交通运输的效率和安全性。
通过本项目的研究与实验，旨在探索智能车技术在实际应用中的可行性和有效性。
二、项目目标1. 设计并实现一款具备自主导航、避障和路径规划功能的智能车；2. 评估智能车在不同复杂环境下的性能和稳定性；3. 探索智能车在现实场景中的应用前景。
三、实验内容1. 硬件平台搭建本项目选用STM32单片机作为核心控制器，搭载激光雷达、毫米波雷达、摄像头等传感器，以及电机驱动模块和无线通信模块。
具体硬件配置如下：- 单片机：STM32F103C8T6- 传感器：激光雷达、毫米波雷达、摄像头- 电机驱动：L298N- 无线通信模块：蓝牙模块2. 软件平台开发本项目采用C语言进行软件开发，主要包括以下模块：- 控制模块：负责处理传感器数据，实现避障、路径规划和导航等功能；- 传感器数据处理模块：对激光雷达、毫米波雷达和摄像头等传感器数据进行处理和分析；- 电机驱动模块：控制电机驱动模块，实现智能车的运动控制；- 无线通信模块：实现与上位机或其他设备的通信。
3. 实验步骤（1）环境搭建：搭建实验场地，布置激光雷达、毫米波雷达、摄像头等传感器，并连接单片机。
（2）传感器标定：对激光雷达、毫米波雷达和摄像头等传感器进行标定，确保数据准确。
（3）编程实现：编写控制模块、传感器数据处理模块、电机驱动模块和无线通信模块等程序。
（4）调试与优化：对智能车进行调试，优化各项功能，提高性能和稳定性。
（5）测试与评估：在不同复杂环境下对智能车进行测试，评估其性能和稳定性。
四、实验结果与分析1. 避障功能在实验过程中，智能车能够有效识别和避开障碍物，包括静态和动态障碍物。
避障效果如下：- 静态障碍物：智能车能够准确识别并避开障碍物，如树木、电线杆等；- 动态障碍物：智能车能够识别并避开行人、自行车等动态障碍物。
(完整版)自动导引小车(AGV)系统的设计
目录摘要………………………………………………………………………………ABSTRACT…………………………………………………………………………目录………………………………………………………………………………第1章绪论………………………………………………………………………第2章 AGV的总体设计……………………………………………………………第3章 AGV机械结构和驱动转向系统的设计……………………………………第4章控制系统与行走策略…………………………………………………摘要：随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV(Automatic Guided Vehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。
AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。
作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。
本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了红外导引AGV小车。
其研究内容主要包括以下几个方面:1.论述了AGV系统的组成、路径导引方式及原理，结合课题要求，选择“红外导引”作为该系统的导引方式。
2.介绍了AGV车体机械结构的设计，并根据小车的驱动方式和工作要求，对底盘、电机、蓄电池等进行了设计和选型。
3.根据AGV系统的控制和工艺要求，确定了控制系统的总体框架结构。
硬件方面，选择合适的传感器、单片机以及电机驱动器，对传感检测电路和关键词:红外导引；AGV；单片机；驱动控制电路；行走策略；控制策略。
THE DESIGN OG AGV SYSTEMABSTRACTWith the growing of Factory Automation, Computer Integrated Manufacture System and extensive application of Flexible Manufacture System、Automatic Warehouse, the application field and technical level of AGV which contact and adjust the discrete logistics system, make the mission continuous, has greatly enlarged and improved.AGV is the unmanned driver automatic guided vehicle which has its untouched guided equipment, its control center is the microcontroller and storage battery is driving power, its basic function of automatic action is guided driving, recognizing the address to stop precisely and remove the load. As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manufacture system, the AGV has already got more and more extensive application, so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.The dissertation introduced the applications and developments of AGV at home and abroad. Combining with the request of this graduation project topic, we designed a whole infrared rays guided vehicle. The main work in this dissertation was arranged as follows:1. The constitution of AGV system, the path guided means and their principles were discussed. According to the requests of the topic, infrared rays guided method was used in the AGV system.2. The design of AGV mechanical structure was introduced, in termsof driving manner and working requests, the type of the chassis, electrical motor and storage battery etc. was chosen and designed.3. According to the control and the craftwork requests of the AGVS, the total frame structure of control system was designed. About hardware, the right sensor, MCU and motor controller had been chosen, the sensing circuits and MCU controlling hard circuits was designed, about software, to achieve many system functions, and to realize serial communication between the MCU and motor controller, blocking programming method was employed.Kywordse: Infrared rays guided; AGV; MCU; Drive and control circuit; Running strategy; Control strategy;Serial communication.1. 绪论1．1 概述AGV(Automatic Guided Vehicle)——自动导引车是上世纪50年代发展起来的智能搬运型机器人。
硬件设计在智能汽车电子系统中的发展考核试卷
2.描述智能汽车电子系统中电源管理设计的重要性，并详细说明电源管理设计的主要考虑因素。
（）
3.论述在智能汽车电子系统硬件设计中，如何通过PCB布局和布线来提高系统的电磁兼容性。
（）
4.分析智能汽车电子系统中功能安全标准ISO 26262对硬件设计的要求，并举例说明如何在实际设计中应用这些要求。
（）
3.智能汽车电子系统的硬件设计中，PCB布局时可以忽略电磁兼容性问题。（）
4.电池管理系统（BMS）是智能汽车电子系统硬件设计中的关键组成部分。（）
5.智能汽车电子系统中的车载网络通信技术都是有线通信。（）
6.在智能汽车电子系统硬件设计中，功能安全性与系统性能是相互矛盾的。（）
7.智能汽车电子系统中的硬件设计不需要考虑车辆的振动和环境适应性。（）
A.信号完整性
B.热分布
C. EMI控制
D.元器件密度
13.智能汽车电子系统中的车载网络通信技术包括以下哪些？（）
A. CAN
B. LIN
C. MOST
D. Ethernet
14.以下哪些措施有助于提高智能汽车电子系统的散热性能？（）
A.合理的PCB布局
B.散热片
C.风扇
D.热管
15.在智能汽车电子系统硬件设计中，以下哪些部件可能涉及到模拟信号处理？（）
B. ISO/SAE 21434
C. ISO 9001
D. IEC 61508
9.在智能汽车电子系统中，下列哪种存储器适用于大量数据的高速读写操作？（）
A. EEPROM
B. NOR Flash
C. NAND Flash
D. DRAM
10.以下哪个部件不是智能汽车电子系统硬件设计中常见的模拟前端处理器？（）
基于单片机的语音控制小车
基于单片机的语音控制小车设计摘要随着电子工业的发展，具有语音控制功能的小车越来越受到人们的青睐，在人们的日常消费生活中起着不可忽视的作用。
目前，声控技术已在很多领域得到使用。
本文对语音控制功能的小车概况做了阐述。
在硬件设计方面，本论文以凌阳公司的SPCE061A单片机为控制核心，以语音小车控制电路板为辅，设计小车的动作。
完成了电源电路、复位电路、键盘电路、音频输入电路，音频输出电路和无线控制电路等硬件功能模块的设计。
在软件方面，利用C语言进行编程，进行语音的“训练”和“识别”。
设计出具有如下功能的语音声控小车:能够根据录制的语音命令来控制小车的前进，后退，左转，右转的功能。
测试表明，在环境背景噪音不太大，控制者的发音清晰的前提下，语音控制小车的语音识别系统能对特定的语音指令做出智能反应，做出预想中的有限的动作。
论文首先对系统的方案进行论证，然后对各单元的软件、硬件工作原理进行了阐述，并介绍了系统的主要组成部分情况。
关键词：SPCE061A，语音识别，全桥驱动，小车IVoice control car design based on single chipmicrocomputerAbstractWith the development of the electronics industry, the voice - the control car become more and more popular to people. And it plays an important role in people 's daily life. At present, the voice - activated technology has had 2 in many fields, For example, voice - activated phone. Only if you called out the names you want and it automatically called to the telephone.This article gives a detail to the voice-activated car. In hardware design, the paper use Sunplus SPCE061A as the control of core. On the software, we use C language programming for voice "training"and"recognition". .Completedthepowercircuit,resetcircuit,keyboardcircuitry,audioinput circuits,audiooutputcircuitandcontrolcircuitofwirelesshardwaresuchasthedesignoffunctionmodule s.It has the following features: According to recorded the voice command to control the car to start, stop,turn right , and turn left. Tests have shown that background noise in the environment is not too big, the controller under the premise of clear pronunciation, voice control car voice recognition system can make intelligent response to a particular voice commands, limited, as expected.First of all, cca shut confirm the system of the program, and then describe the unit 's software and hardware as well as introduce the main components of the situation.Key words:S PCE061A，Speech Recognition，Full-bridge ,driver，TrolleyII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论.......................................................................................................................... - 1 -1.1 选题的目的和意义.................................................................................................... - 1 -1.1.1选题目的............................................................................................................. - 1 -1.1.2.选题意义............................................................................................................. - 1 -1.2 语音小车的发展及现状............................................................................................ - 1 -1.3 课题的目的任务和要求............................................................................................ - 2 - 第2章语音小车的方案论证.................................................................................................. - 3 -2.1 语音控制方案............................................................................................................ - 3 -2.2 方案论证.................................................................................................................... - 4 -2.2.1 采用DSP+FPGA方案 ...................................................................................... - 4 -2.2.2采用MCS-51方案 ............................................................................................. - 4 -2.2.3 采用凌阳61方案.............................................................................................. - 5 -2.3 系统控制方案............................................................................................................ - 6 - 第3章系统硬件设计.............................................................................................................. - 9 -3.1 系统硬件总体设计.................................................................................................... - 9 -3.2 系统各单元设计...................................................................................................... - 10 -3.2.1 控制单元设计.............................................................................................. - 10 -3.2.2 动力单元设计.............................................................................................. - 15 -3.2.3 音频单元设计.............................................................................................. - 16 -3.2.4 小车单元设计.............................................................................................. - 19 -3.3 系统总体电路图...................................................................................................... - 25 - 第4章系统软件设计............................................................................................................ - 26 -4.1系统总体程序设计................................................................................................. - 26 -4.2 系统各分支设计..................................................................................................... - 28 -4.2.1训练子程序....................................................................................................... - 28 -4.2.2语音识别子程序............................................................................................... - 29 -III4.2.3动作子程序....................................................................................................... - 31 -4.2.4中断子程序....................................................................................................... - 34 - 第5章系统调试.................................................................................................................... - 37 -5.1 硬件调试.................................................................................................................. - 37 -5.2 软件调试.................................................................................................................. - 38 -5.3 系统联调.................................................................................................................. - 39 - 结论........................................................................................................................................ - 41 - 参考文献.................................................................................................................................. - 43 - 致谢........................................................................................................................................ - 45 - 附录........................................................................................................................................ - 47 -IV第1章绪论1.1 选题的目的和意义1.1.1选题目的通过设计一个用单片机控制的语音小车来熟悉模块化编程方法，掌握C语言汇编语言的程序设计和调试方法，并理解单片机的原理、结构、指令；运行模式及应用方法。
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5.2.2 单片机系统的扩展
（3）程序存储器扩展方法。其他接口扩展芯片与程序存储 器共用地址总线、数据总线和部分控制总线。其中控制总 线有ALE低8位地址信号锁存控制、PSEN外部程序存储 器读控制。EPROM程序存储器扩展电路如图5.3所示。 图5.3(a)中系统只扩展一片EPROM，可将EPROM的片 选端直接接地；图5.3(b)中的系统扩展了两片EPROM，
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5.2.1 单片机最小系统
图5.1 完全使用单片机内部程序存储器的单片机最小系统
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5.2.1 单片机最小系统
图5.2 使用单片机外部程序存储器的单片机最小系统
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5.2.2 单片机系统的扩展
在单片机应用系统硬件设计中，虽然单片机的最小应用 系统拥有较高的性价比，但在功能很复杂的系统中，最小 系统往往不能满足要求，往往需要连接各种设备，形成各 种接口通道。因此，单片机系统的扩展成了单片机应用系 统硬件设计中最常遇到的也是不可避免的问题。
单片机系统的扩展包括数据存储器（RAM）扩展、程 序存储器（ROM/EPROM）扩展、输入/输出（I/O）扩 展、定时/计数器扩展、中断系统扩展及其他特殊功能扩 展。
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5.2.2 单片机系统的扩展
1．程序存储器扩展 单片机系统扩展中，最常见的是程序存储器扩展，在扩展时需注意
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5.2.2 单片机系统的扩展
图5.图3 5E.P3ROEPMR程O序M存程储序器存扩储展电器路扩展电路
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5.2.2 单片机系统的扩展
❖ 2．数据存储器扩展 ❖ 在单片机系统扩展中，最常见的数据存储器扩展是静态随机存取存储
器SRAM的扩展，在扩展时应注意以下几个方面的问题： ❖ （1）存储器地址空间。在MCS-51系列单片机中，任何扩展的数据
第4章 智能汽车设计基础—微控制器
第5章 智能汽车设计基础—微控制器
1 5.1 单片机简介
2 5.2 单片机系统 3 5.3 Freescale HCS12单片机
4
思考题
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5.1 单片机简介
随着大规模集成电路的出现及发展，将计算机的CPU、RAM、 ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯 片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机 （Single Chip Microcomputer），直译为单片机，又称为 微控制器（Microcontroller）或嵌入式控制器（Embedded Controller ） 。 近 年 来 ， 单 片 机 结 合 专 用 集 成 电 路 （Application Specific Integrated Circuit, ASIC）和精简 指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer, RISC） 技术，发展为嵌入式处理器（Embedded Processor），适 用于数据与数值分析、信号处理、智能机器人及图像处理等高 技术领域。
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5.2 单片机系统
1
5.2.1 单片机最小系 统
2
Hale Waihona Puke 5.5.2 单片机系统的 扩展武汉科技大学信息科学与工程学院
5.2.1 单片机最小系统
❖ 所谓单片机最小系统，是指在单片机外部增加尽可能 少的元件电路，组成一个让单片机可独立工作的系统。以 MCS-51系列单片机为例，图5.1和图5.2所示的分别是使 用单片机内部程序存储器和单片外部程序存储器组成的单 片机最小系统。在图5.2中，8031的程序存储器是通过使 用外部程序存储器EPROM实现的。74LS373是一种8D 透明锁存器，其作用是存储单片机P0口输出的对 EPROM取指令用的低8位地址。这两个最小系统的复位 电路均由10 F的电容器与正电源相连，构成上电复位电 路。时钟电路均采用内部振荡方式，外接一个频率为12 MHz的晶体振荡器。图5.2中，从接地，我们可以得知程 序存储器在单片机外部，因此，对外部程序存储器来说， 单片机的取指令操作有效的。
若P2.i等于0，就选择了EPROM(1)，若P2.i等于1，就
选择了EPROM(2)。
（4）常用程序存储器芯片。程序存储器芯片最常见的是 Intel公司的典型系统芯片 2716（2K × 8）, 2732（4K × 8）, 2764（8K × 8）, 27128（16K × 8）, 27256 （32K × 8）和27512（64K × 8）等。近年来大容量 EPROM芯片不断涌现，2764以上的大容量芯片在单片 机应用系统程序存储器扩展中得到越来越广泛的使用。
以下几方面的问题： （1）可分配地址空间。在MCS-51系列单片机中，程序存储器可占 用0000 H～FFFF H间64 K的存储空间。虽然地址可与数据存储器 或I/O口重叠，但它们实际上是两个相互对立的存储空间。硬件上程 序存储器通过使用PSEN而不是用RD进行控制读操作；软件上用 MOVC而非MOVX执行读操作命令。 （2）地址译码电路。随着大规模集成电路的发展，程序存储器的容 量越来越大，仅需使用一两片芯片就可满足系统对容量的要求，因此 地址译码通常采用直接或用反相器产生片选信号的方式。但是，在扩 充多片程序存储器时，地址译码一般采用译码器方式，以获得地址范 围连续而又不相重叠的片选信号。这是因为程序机器码在存储空间中 需要连续放置，因此各存储器占用的程序存储器空间必须相互连续。 另外，分配给程序存储器的地址范围还必须包含单片机的启动程序。
存储器、I/O口及外围设备的地址都不能相互重叠，但可以和程序存 储器地址重叠。因为数据存储器与I/O口是统一编址的，共用0000 H～FFFF H间的64K地址空间。 ❖ （2）数据存储器读写控制。数据存储器与I/O口的读/写控制可以通 过RD和WR指令，地址总线和数据总线则与程序存储器共用。 ❖ （3）数据存储器扩展方法。图5.4所示的是数据存储器扩展电路。 除了在读写控制上使用不同信号和不同指令外，数据存储器扩展方法 与程序存储器扩展方法是一样的。 ❖ （4）常用数据存储器芯片。目前常用数据存储器芯片有SRAM 6116（2K×8）, 6264（8K×8）和62256（32K×8）等。另外， 电可擦除只读存储器、E2PROM 2816（2K×8）和E2PROM2864 （8K×8）等也可作为数据存储器使用。