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、机器人底盘以及电源等，其中ARM处理器是上层的核心，51单片机是下层的核心。
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桥控制方案，整体控制方案如图2所示。
图2H桥控制方案电机共有4路PWM输出分别作为左右轮的驱动，而通过2路PWM输出可控制一个电机，两个电机以并联方式连接。
当L298N芯片使能信号ENABLE为高时，输出才随输入变化，否则为高阻态，所以焊接时，ENABLE引脚及电源引脚VS均接电源VCC。
具体驱动过程为：通过编程由控制芯片经PWM发出驱动信号，PWM输出作为L298N的输入，经L298N转换输出控制信号使电机转动，从而实现电动机的驱动。
PWM输出信号的高低则可以控制直流电机转速。
当占空比加大时，转速升高；占空比减小时，转速降低；当PWM信号输出占空比为0时可控制电机的停止。
当左轮停止，右轮转时，小车左转；当右轮停止，左轮转动时，小车右转。
而2路PWM输出的正负顺序转换则可控制电机的正反转，进而控制小车的前进和后退。
系统软件结构如图3所示。
图3 系统软件结构超声波发射模块设计外加信号频率等于两压电晶片的固有振动频率时，将会发生共振，课题中采用的超声波传感器中心频率为40kHz，因此在超声波发射电路中，通过软件编程方式，对单片机I/O口置高和置低，产生40kHz脉冲信号，输出到发射电路中。
由于AT89S51单片机I/O口使用时能提供20mA灌电流能力，而吸电流能力较小，所以用74HC04来提高其输出电流的能力，保证40kHz的脉冲信号有一定的功率。
超声波发射模块原理图如图4所示。
图4 超声波发射模块原理图超声波接收模块设计如图5所示，超声波接收处理电路采用集成电路CX20106. CX20106接收到与其中心频率相符的信号时， 7脚就输出低电平。
7脚输出的脉冲下降沿和红外传感器测距信号相与后接单片机中断口。
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可以构成低频振荡器作为红外传感系统的编码电路，即利用其内部的压控振荡器来产生低频信号，由于R25=10.9kΩ， C25=2200pF，根据公式f0 =1/1.1RC，5脚输出频率38.91kHz的脉冲信号。
此脉冲信号使三极管T1（8050）工作于开关状态，驱动红外发光二极管发出的红外脉冲。
采用这种方法省去了信号发生电路，简化了线路和调试工作，又防止了周围环境变化和元件参数变化对收发频率造成的差异，实现了红外线发射与接收工作频率的同步自动跟踪，使电路的稳定性和抗干扰能力大大加强。
图6 反射式红外传感器测距原理图