由单片机控制的避障小车改变了传统遥控小车的控制方式，将超声波测距技术与小车相结合，实现了小车的自动避障，使小车在移动过程中更加智能化，减少了人为的干预。

02

系统总体方案设计

2.1设计方案

（1）通过红外遥控按钮控制汽车前进、后退、停止、左右转弯等动作。

（2）当距离障碍物距离小于设定距离时，左转；左转后，判断离障碍物的距离是否设置为较大距离。如果大于，就继续前进；如果没有，向右转180度。右转后，判断与障碍物的距离是否设置为较大距离。如果距离大于，继续前进；否则，向右转向前走90度。

2.2系统结构

单片机控制简单、方便、快捷。价格低廉等优势。整个系统以单片机为核心，控制汽车的运动。控制系统的结构如图1所示。

图1控制系统框图

本设计系统以89C51单片机为核心，利用红外遥控器控制汽车的启动和停止，实现了汽车的启动和停止、左右转弯、直行和后退等功能。

机车中间的超声波发射接收装置检测小车行进方向上的障碍物，判断是否转向，实现避障功能。该信号由单片机发出，频率为40千赫兹，经放大电路放大后由超声波发射器发出。超声波接收器进一步放大接收到的信号，使用锁相环电路检测、调用单片机中断程序，测量时间T，那么获得的距离参数的程序操作，然后通过单片机程序处理，得到的数据进行相应的控制汽车发动机。

03

系统硬件电路设计

3.1红外接收器

红外接收电路通常集成到一个单独的元件中，即红外接收头。内部电路包括红外监控二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路、比较器等。红外监控二极管检测到红外信号后，放大器将红外信号放大，通过限幅器、解调电路和积分电路进入比较器。比较器输出高电平和低电平以恢复发射信号。该模块使用红外接收头1838。电路如图2所示。

图2红外接收模块

在图2中，C3为解耦电容，起到滤除输出信号干扰的作用。1端是解调信号的输出端，连接到MCU的p3.2端口。当红外编码信号发出时，红外接头对检测后的方波信号进行处理，送入单片机进行相应的操作，从而实现对电机的控制。

3.2电机驱动模块

该模块采用L298芯片，该芯片是一种高压、大电流的双桥驱动器，可以同时控制两个电机的正、负旋转，并调节电机的转速以满足设计要求。电机驱动模块电路图如图3所示。

图3电机驱动模块

图3中L298DEVCC端与MCU共用5V直流电源，VS端连接12V电源。ENA，ENB为使能结束，低水平禁止输出。IN1、IN2、IN3、IN4为数据输入引脚，分别与p1.0、p1.1、p1.2、p1.3端口相连。OUT1、OUT2连接电机MG1；OUT3，OUT4连接到电机MG2上。通过调节IN1、IN2、IN3、IN4之间的输入高、低电平，可以实现MG1、MG2电机的正反运行，从而实现汽车的左右旋转、前后旋转等功能。IN1输入低电平时，MG1电机前转；当IN2进入低电平时，MG1电机反转；IN3进入低功率时，MG2电机前转；当IN4输入低功率时，MG2电机反转。输入高电平时电机不工作。D1~D8是一个保护二极管，用于电机紧急制动，保护L298不受损坏。

3.3超声波模块

超声波测距模块采用Hc-sr04，包括超声波发射机、接收机和控制电路[5]。基本工作原理：（1）采用IO端口三角触发器测距，可达到至少10us高功率平消息。（2）模块自动发送8个40khz方波，并自动检测是否有信号返回；（3）有信号返回。回波通过IO口输出高电平，高电平持续时间为超声波从传输到返回的时间。测试距离=（高电平时间*声速（340米/秒）/2。超声波测距模块电路如图4所示。

图4超声模块

04

系统软件设计

4.1主程序

程序启动后，检测到红外接收模块。当信号收到后，单片机开始判断键值，并将信号发送给驾驶员模块，使小车做出相应动作。当汽车前进时，超声波模块开始发送信号。单片机判断到障碍物的距离，向驾驶模块发送信号，使汽车避障。

4.2超声波避障过程（图5）

图5超声避障气流

避障过程如图5所示。当汽车开始向前行驶时，会发现前方有障碍物；如果有，它会左转继续检测；如果有，则反向180度；如果没有，它将继续前进。

05

驱动模块的仿真

使用protel软件对小车控制系统进行模拟仿真，仿真电路如图6所示。

图6驱动模块仿真

在仿真过程中，红色代表高电平，蓝色代表低电平。由于仿真软件不能仿真红外遥控、光电感应信号和超声波检测等信号，所以在仿真过程中通过密钥提供仿真所需的各种信号。按钮没有。2按钮实现汽车前进功能，8按钮实现汽车后退功能，5按钮停止，4按钮向左转弯，6按钮向右转弯。

06

结束语

该小车控制系统采用单片机作为控制核心，利用超声波测距模块检测小车运动中障碍物的方向，单片机处理发出指令驱动L298，驱动电机避开障碍物继续运行。仿真结果表明，该设计符合要求。