3.2 最小应用系统设计
用80C51单片机进行构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图3-1所示。由于集成度的限制，最小系统只能用作一些最小的控制单元。但也拥有一些有点：
(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。 (2) 内部存储器容量有限。 (3) 应用系统开发具有特殊性。
图3-1 80C51单片机最小系统
3.2.1 时钟电路
单片机的时钟产生有两种方法：内部时钟方式和外部时钟方式。
系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C1和C2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的晶体振荡器的值为12MHz，电容应尽可能的选择陶瓷电容，电容值通常取30PF。在焊接刷电路板时，晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。
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3.2.2 复位电路
复位是由外部的复位电路来实现的。片内复位电路是复位引脚RST通过一个触发器与复位电路相连，触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期中由复位电路采样一次。
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。所谓上电复位，是指计算机加电瞬间，要在RST引脚出现大于10MS的正脉冲，使单片机进入复位状态。按钮复位是指用户按下“复位”按钮，使单片机进入复位状态[5]。如图4-2是上电复位及按钮复位的一种实用电路。
图4-2 复位电路
上电时，+5V电源立即对单片机芯片供电，同时经电阻R对电容C3充电。C3上电压建立的规程就产生一定宽度的负脉冲，经反向后，RST上出现正脉冲使单片机实现了上电复位。按钮按下时，RST上同样出现高电平，实现了按钮复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平和单片机一致，则可以与单片机复位脚相连，因此，非门在这里不仅起了反向作用，还增大了驱动能力，电容C1，C2起虑波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。
3.2.3 烧写接口电路
RST置高电平，然后向单片机串行发送编程命令。P1.7(SCK)输入移位脉冲，P1.6(MISO)串行输出，P1.5(MOSI)串行输入。被烧写的单片机一定是最小系统（单片机已经接好电源，晶振，可以运行）。如图4-3 烧写接口电路。
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图4-3 烧写接口电路
3.3 前向通道
3.3.1 前向通道的含义
在控制系统中，前向通道似乎就是指信号的输入通道，例如人机接口的键盘、传感器信号输入等。
3.3.2 超声波障碍检测
本设计采用T/R-40-12超声波传感器作为壁障模块的传感器，它能发出40KHZ的脉冲超声波，当前面有物体时，超声波信号会被反射回来，由接收器接收，经LM318两级放大，再经带有锁相环的音频解码芯片LM567解码，当LM567的输入信号大于25mV时，输出端由高电平变为低电平，送80C51单片机处理。超声波检测电路图如图3.3 超声波检测电路所示。
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图 3-3 超声波检测电路
3.3.4 光源检测电路
图3-4为光源检测电路，光敏传感器根据照射在它上面的光线的强弱，阻值发生变化，输出电压随之变化，通过ADC0809后，得到与光强相对应的数字量，传送到单片机，从而引导小车，向光源靠近。
+5vRRU2212019188151417msb2-12-22-32-42-52-62-7lsb2-8EOCADD-AADD-BADD-CALEENABLESTARTCLOCKref(-)ref(+)1612+5vADC0809IN-0IN-1IN-2IN-3IN-4IN-5IN-6IN-726272810412345PHOTO10KVCCP2.37P2.2252423P2.4229P2.561089C52-ALE 图3-4 光源检测电路
3.4 后向通道
3.4.1 PWM脉宽调速
本设计调速采用PWM调速，选用了常用的双极式H型变换器，它是由4个三极电力晶体管和四个续流二极管组成的桥式电路。图3-5为双极式H型可逆PWM变换器的电路原理图。
4个电力晶体管的基极驱动电压分为两组。VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电路中Ub1=Ub4；VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ub2=Ub3= -Ub1。
双极式PWM变换器的优点如下：
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（1）电流一定连续；
（2）可使电动机在四象限中运行；
（3）电机停止时有微振电流，能消除静摩擦死区；
（4）低速时，每个晶体管的驱动脉冲仍较宽，有利于保证晶体管可靠导通； （5）低速平稳性好，调速范围可达20000左右。
VCCq31A2r110k74LS068550q18550D1D3r410K2A174LS06M1K1Kq41A2r210k74LS068050q28050D2D4r310K2A174LS06 H型可逆PWM变换器电路原理图 图3-5 双极式
脉宽调制原理：
脉宽调制器本身是一个由运算放大器和几个输入信号组成的电压比较器。运算放大器工作在开换状态，稍微有一点输入信号就可使其输出电压达到饱和值，加在运算放大器反相输入端上的有三个输入信号。一个输入信号是锯齿波调制信号，另一个是控制电压，其极性大小可随时改变，与锯齿波调制信号相减，便运算放大器的输出端得到周期不变、脉宽可变的调制输出电压。只要改变控制电压的极性，也就改变了PWM变换器输出平均电压的极性，便改变了电动机的转向。改变控制电压的大小，则调节了输出脉冲电压的宽度，便调节电动机的转速。只要锯齿波的线性度足够好，输出脉冲的宽度是和控制电压的大小成正比的。
3.4.2 逻辑延时环节
在可逆PWM变换器中，跨接在电源两端的上下两个晶体管经常交替工作。由于晶体管的关断过程中有一段存储时间和电流下降时间，总称关断时间，在这段时间内晶体管并未完全关断。如果在此期间另一个晶体管已经导通，则将造成上下两管之通，从而使电源正负极短路。为避免发生这种情况，设置了由RC电路构成的延时环节。
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