1.2 设计方案选择
自20世纪80年代单片机引入我国以来，单片机技术得到不断发展，各种芯片层出不穷，特别是MCS51系列单片机衍生出很多向上兼容的各种先进型号。实际上，从局部应用通用数字集成电路系统，到广泛应用单片机，我国电子设计在智能化应用水平上有了质的飞跃。据统计分析，单片机的销量到目前为止依然逐年递增，而且在很长一段时间内，单片机依然会是电子设计的主角。
发光二极管（LED）作为新型的显示媒体，已广泛应用于金融证券、体育、交通、商业广告等领域。尤其是随着近年来广告业的蓬勃发展，LED显示屏已成为街头、商场、车站、证券交易所等公共场所的一种主要广告设备，是一种无可替代的大型户外显示媒体。简单LED信息显示屏的亮度高，宣传效果醒目、明了，而且这种设备使用寿命长，维护方便，在各个领域中的应用相当广泛。
鉴于单片机控制和LED点阵显示的优势,本次设计采用了利用单片机作为主控芯片，用LED点阵作为变脸的执行机构的设计模式。主要通过编写程序实现对机器人行走控制，同时在LED点阵上显示出人物的表情，通过画面切换模拟人物表情变化，实现简易变脸功能。
1.3 主控芯片选择
本设计是基于嵌入式系统的程序开发，嵌入式系统是目前电子设计中使用非常频繁的技术，广泛应用于自动化仪器仪表，工业测控，信息家电等领域中。嵌入式系统的核心是微处理器，而嵌入式微控制器正是微处理器中最为重要的一员。
嵌入式微控制器一般以某种微处理器内核为核心，根据某些典型的应用，在芯片内部集成了ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、看门狗、I/O、串行口、脉宽调制输出、A/D、D/A、Flash RAM、EEPROM等各种必要功能部件和外设。为适应不同的应用需求，对功能的设置和外设的配置进行必要的修改和裁减定制，使得一个系列的单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都相同，不同的是存储器和外设的配置及功能的设置。这样可以使单片机最大限度地和应用需求相匹配，从而减少整个系统的功耗和成本。和嵌入式微处理器相比，微控制器的单片化使应用系统的体积大大减小，从而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。由于嵌入式微控制器目前在产品的品种和数量上是所有种类嵌入式处理器中最多的，而且上述诸多优点决定了微控制器是嵌入式系统应用的主流。
通常，嵌入式微处理器可分为通用和半通用两类，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、68300等。而比较有代表性的半通用系列，如支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541；支持 、CAN总线、LCD等的众多专用MCU和兼容系列。目前MCU约占嵌入式系统市场份额的70%。由文献[11]可知。本系统用到的AT89S52就是基于8051体系的AT89系列的代表作。
AT89系列单片机是世界著名的ATMEL公司的产品，它以8051为内核，结合自己的技术优势构成的，是一款可用于嵌入式系统的微控制器。
AT89系列单片机具有以下明显的优点：
1、与AT8051相兼容
AT89系列单片机的引脚和8051是一样的。因此，当选用AT89系列单片机取代8051时，可以直接替换，并且基于8051的开发结果易于移植到新的系统上来。
2、以EPROM电可擦除和Flash技术为主导的存储器ATMEL公司把EPROM和Flash技术巧妙相结合形成特殊的集成电路，从而使应用领域扩大。由于AT89系列内部含有Flash存储器，因此在系列的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，从而大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统的工作工程中，能有效的保存部分重要的数据，不受外界因素而遭到破坏（如电源故障），这给便携类产品的应用提供了极大方便。
3、静态时钟方式
AT89系列单片机采用静态时钟方式，可以节省电能。这对于降低便携类产品的功耗十分有用。
4、采用AT89系列单片机设计的应用系统，可以反复进行系统实验。每次实验可以编制不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优。随着用户的需要和发展，还可以进行系统的调整和修改，使系统能不断满足用户的最新要求。AT89S系列是AT89系列中新推出的功能更强的产品。AT89S系列与AT89的前身系列相比，运算速度有了较大的提高，它的静态工作频率为0-33MHz，片内集成有双数据指针DPTR，定时监视器（watch dog timer，又称看门狗），低功耗休眠状态和关电方式，关电方式下的中断恢复等诸多功能，极大地满足了各种不同的应用要求。AT89S52是AT89S系列的增强型，它的主要功能如下：
（1）8位字长CPU
（2）振荡器和时钟电路，全静态操作
（3）8KB系统内可编程Flash存储器
（4）256KB内部RAM
（5）4个I/O端口共32线
（6）3个16位定时/计数器
（7）全双工(UART)串行口通道
（8）ISP端口
（9）定时监视器（看门狗）
（10）双数据指针（DPTR）
（11）20多个特殊功能寄存器[10] 。
1.4 本设计的主要工作及论文结构
本设计是在嵌入式平台下，采用AT89S52单片机为主控芯片，通过编写程序实现对机器人的运动控制和变脸系统控制，包括对机器人的电机驱动，寻线系统，避障系统以及LED点阵显示系统控制等。通过在Keil C平台下编写和调试C程序，并将软件和硬件相结合进行调试，解决机器人智能行走问题和变脸两大主问题，达到机器人移动速度>15cm/s，“变脸”画面>2幅的总体设计目标，最终实现简易机器人变脸的控制系统设计。
全文内容结构安排如下：
第一章介绍了课题的研究背景，方案选择，解决的主要问题及达到的技术要求等，并说明了该设计的现实意义。
第二章讲述了系统硬件设计上的构成和实现。
第三章详细阐述了系统在软件设计上的实现过程和控制方案选择，给出了关键部分的程序设计流程，以及各部分的设计思想。
第四章详细描述了系统在调试过程中的情况及解决方案，并总结了调试心得。