超声波传感器是移动机器人避障、测距常用传感器之一。传感器安装在机器人上时距离地面不能太近，太近容易产生干扰信号，而且容易将可以翻越的障碍物当成无法逾越的障碍物。传感器两探头间的距离不能太远也不能太近，太远测量误差过大，太近串扰信号过强。

机器人硬件系统主要包括ARM处理器、单片机、外围接口电路、机器人机箱、电源等，其中ARM处理器为上层核心，51单片机为下层核心。硬件结构框图如图1所示。

图1硬件结构框图

移动机器人采用H桥式控制方案，总体控制方案如图2所示。

图2H桥梁控制方案

电机有四个pWM输出分别驱动左右车轮，而一个电机可以通过两个pWM输出控制，两个电机并联。

当L298N芯片使信号使能高时，输出会随着输入而改变，否则则处于高电阻状态，所以焊接时使能引脚和电源引脚VS都连接到电源VCC上。

特定的驾驶过程如下：控制芯片编程发送通过pWM驱动信号，和pWM输出L298N作为输入，输出控制信号转换了L298N电动机旋转，从而实现电动机的驱动。

pWM输出信号的高度可以控制直流电机的转速。当占空比增加时，转速增加。当占空比减小时，速度也减小。当pWM信号输出占空比为0时，可以控制电机停止。

当左轮停止，右轮转动时，汽车向左转动；当右车轮停止，左车轮转动时，汽车向右转。通过双向pWM输出的正、负转换，控制电机的正、负旋转，从而控制汽车的前进和后退。

系统软件结构如图3所示。

图3系统软件结构

超声波传输模块设计

当外部信号的频率等于两个压电晶片的固有振动频率时，就会发生共振。本项目使用的超声波传感器的中心频率为40kHz。因此，在超声波传输电路中，通过软件编程，单片机I/O口的高低位置产生40kHz脉冲信号，输出到传输电路。由于AT89S51单片机的I/O口在使用时可以提供20mA的电流灌注能力，但是电流吸收能力较小，所以使用74HC04来提高其输出电流能力，确保40kHz的脉冲信号具有一定的功率。超声发射模块原理图如图4所示。

图4超声发射模块原理图

超声波接收模块的设计

如图5所示，超声波接收处理电路采用集成电路CX20106。当CX20106接收到与中心频率一致的信号时，7个引脚输出低电平。7脚输出脉冲降边和红外传感器测距信号相位与后面的单片机相连。

图5超声波接收电路原理图

反射式红外传感器检测系统设计

红外测距电路如图6所示，LM567可以构成一个低频振荡器作为编码电路，红外传感器系统是利用其内部的压控振荡器产生低频信号，因为R25k=10.9Ω这件=2200pf，根据公式f0RC=1/1.1，5英尺38.91kHz的输出频率脉冲信号。该脉冲信号使晶体管T1（8050）工作在通断状态，并驱动红外led的红外脉冲。这种方法节省了信号产生电路，简化了电路和调试工作，并防止发射和接收频率的差异引起的周边环境和元件参数的变化，并实现同步和红外发射和接收工作频率的自动跟踪，大大加强了电路的稳定性和抗干扰能力。