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3.1.2复位电路
复位电路包括上电复位和手动复位两部分，AT80C51系列单片机多为高电平复位，也就是说RST脚上只要有持续两个机器周期以上的高电平就能使单片机复位，因此上电复位的原理就是利用电容充电的一段时间将复位脚拉至高电平，使单片机完成复位，保证单片机正常工作。
3.1.3电源电路
电源电路由稳压电源的输出电压UO（或电压可调范围UOmin~ UOmax）和最大输出电流IOmax是它的特性指标，这两个指标决定了该电源的适用范围，同时也决定了稳压器的特性指标以及如何选择变压器、整流管和滤波电容。而输出电阻、纹波电压、温度系数是稳压电源的质量指标，它们决定了稳压器的稳压系数、输出阻抗、温度系数和滤波电容的选择。
因为系统是由单片机直接控制处理，其稳定的电压对单片机来说是十分重要的,稳压电源可以使系统能正常的工作。为了改善波纹特性,在稳压电源的输入端加接电容。
三脚稳压块选择：该装置中的稳压块选用LM7809集成稳压块。下面介绍LM7809的技术参数。(所图4所示)
图4 电源电路
LM7809系列集成稳压块主要技术参数：输入电压：DC3V～35V；最大输出电流：1.5A。LM7809系列稳压块封装：1脚为输入端 ，2脚为公共端 ，3脚为输出端。注意事项：引脚不能接错，公共端不能悬空；为防止过热应安装散热片，其内部原理图如图所示，按图我们来分析其原理：在本设计中应输出电压为Vo=5V，则当Vo＞5V时，T2的b极电压上升，进而T2的c极电压下降，进而T1的b极电压下降,进而T1的Vce极电压上升，进而Vo趋于5V；反之当Vo＜5V时亦然。
3.2电机驱动电路设计
小车电机以两直流电动机为主驱动，带有齿轮组，考虑不需调速功能，所以采用电机驱动芯片。
L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路，高电压，高电流，四通道驱动，设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平，驱动感性负载(比如继电器，直流和步进马达)，和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。L293D可直接的对电机进行控制，无须隔离电路。通过单片机的I/O输入改变芯片控制端
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的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，有效控制电机运动。
通过单片机的I/O输入改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转，停止的操作，非常方便，用程序输入对应的码值，能够实现对应的动作，有效控制电机运动。L293D芯片中J16和J17控制左边电机，J18和J19控制右边电机。取左边电机为例，当J16输入数字电平“1”， J17输入数字电平“0”时实现正转；当J16输入数字电平“0”， J17输入数字电平“1”时实现反转；当J16输入数字电平“0（1）”， J17输入数字电平“0（1）”时实现停止；最后结合左右电机通过单片机共同实现小车的前后左右四个方向行驶。
3.3轨迹电路设计
方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。
由于光敏二极管受可见光的影响较大，稳定性差，所以放弃该方案。 方案二：利用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。当光线照射到白线上面时，光线发射强烈，光线照射到障碍物上面时，光线发射较弱。因此光敏电阻在障碍物上方时，阻值会发生明显的变化。将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。但是这种方案受光照影响很大，不能够稳定的工作。
方案三: 采用反射式红外线光电传感器。 红外探测法，即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点。在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到地板时发生漫反射，反射光被装在电动小车上的接收管接收；如果遇到障碍物则红外光被吸收，电动小车上的接收管接收不到红外光。单片机根据是否收到反射回来的红外光来确定障碍物的位置，从而控制小车的行走路线。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响较小，再用射极输出器对信号进行隔离。
红外线光电传感器的特点是尺寸小、使用方便、工作状态受温度影响小。它的外围电路简单。因此本方案易于实现，也比较可靠。
所以本设计采用方案三。
轨迹探测电路根据反射接收原理配置了一对红外线发射、接收传感器。该电路包括一个红外发光二极管、一个红外光敏三极管及其上拉电阻。红外发光二极管发射一定强度的红外线照射物体，红外光敏三极管在接收到反射回来的红外线后导通，发出一个电平跳变信号。
当小车在行驶时，装在车下的红外发射管发射红外线信号， 经反射后，被接收管接收，一旦接收管接收到信号，光敏三极管将导通，输出低电平，经LM306电压比较器送单片机控制。当小车行驶到障碍物引导线时，红外线信号被障碍物吸收后，光敏三极管截止，输出高电平，从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机I/O口，当I/O口检测到的信号为高电平时，表明红外光被地上的障碍物引导线吸收了，表明小车处在障碍物的引导线上；同理，当I/O口检测到的信号为低电平时，表明小车行驶在白色地面上。即当小车底部的某边红外线收发对管遇到障碍物时输入电平为高电平，反之为低电平。
为了保证小车沿一边行驶，采用了两个检测器并行排列，左右方向都可以进行控制，控制精度得以提高。在小车行走过程中，结合查询方式，通过程序控制小车行走轨迹。如果左方向偏离，则右侧的探头就会检测到障碍物，把信号传送到单片机，进行处理校正。控制其向右转；如果右方向偏离，则左侧的探头就会检测到障碍物，把信号传送到单片机，进行处理校正。控制其向左转。从而保证
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小车行驶。
3.4障碍物检测电路设计
方案一:采用激光传感器探测障碍物。
该传感器能非常准确地测出障碍物的存在，但价格高，处理复杂，不符合该设计的要求。
方案二: 采用超声波探测障碍物。
本设计应用超声波探测电路探测障碍物（方案2）。该电路分为超声发射电路，超声接收电路和信号处理电路。
AT89C51单片机的超声波测距仪
超声波测距仪主要以单片机AT89C51为核心，其发射器是利用压电晶体的谐振带动周围空气振动来工作的.超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射的同时开始计时 ，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器接收到反射波就立即停止计时。一般情况下，超声波在空气中的传播速度为340m/ s，根据计时器记录的时间t ，就可以计算出发射点距障碍物的距离 s，即s=340×t/2， 这就是常用的时差法测距。
在测距计数电路设计中，采用了相关计数法，其主要原理是：测量时单片机系统先给发射电路提供20个左右的脉冲信号，单片机计数器立即计数；当信号发射一段时间后，若单片机收到外中断1的信号，则计时成功。若没有收到信号就重新发射信号一次，直到收到脉冲信号，计数器停止计数。
考虑到在测障过程中小车车速及反应调向速度的限制，小车应在距障碍物40CM的范围内做出反应，这样在顺利绕过障碍物后，可寻找到最佳的位置和方向。否则，如果范围太大，则可能产生对障碍物的判断失误；范围过小又很容易造成车身撞上障碍物或虽绕过障碍物却无法实现理想定向。根据上述要求，提出以下方案。
超声波传感器安装于小车前端，在规定的检测距离内，当探测到障碍物时，超声波传感器给出脉冲信号至单片机，单片机检测到该信号后，调整小车的方向，以控制小车准确地绕过障碍物，而且避免因小车自然转弯而导致的盲目方向控制。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度在温度为20oC时约为345m/s，根据计时器记录的时间△t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即：s=345△t/2。这就是所谓的时间差测距法。
超声波测距的原理是利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到障碍物反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到障碍物的实际距离。由此可见，超声波测距原理与雷达原理是一样的。
测距的公式表示为：L=C×T
式中L为测量的距离长度；C为超声波在空气中的传播速度；T为测量距离传播的时间差(T为发射到接收时间数值的一半)。
利用单片机发射40kHz超声波。声波遇到障碍物反射回来。若可以测出第一个回波到达的时间与发射脉冲之间的时间差t，利用S=1/2*v*t,即可算得传感器与反射点间距离s，由图可知，被测距离H=s*cosα, ①α=arcsin(M/S) ②,M—两探头之间中心距离的一半，将②代入①，H=S*cos(arcsin(M/S)) ③,再将S=1/2*v*t代入③，得H=1/2*v*t*cos(arcsin(M/S)) ④,v在一定温度下是
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一常数（例在T=15℃时，v=340.0 m/s），当被测距离远远大于M时，cos(arcsin(M/S))≈1,所以④式可以化简为H=1/2*v*t。这样不但能准确完成测量，而且能避免电路的复杂性.
同时，超声波传感器具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在光线不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射，形成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。
超声波是一种在弹性介质中的机械振荡，其频率超过20KHz，分横向振荡和纵向振荡两种，超声波可以在气体、液体及固体中传播，其传播速度不同。它有折射和反射现象，且在传播过程中有衰减。利用超声波的特性，可做成各种超声波传感器，结合不同的电路，可以制成超声波仪器及装置，在通讯、医疗及家电中获得广泛应用。
作为超声波传感器的材料，主要为压电晶体。压电晶体组成的超声波传感器是一种可逆传感器，它可以将电能转变成机械振荡而产生超声波，同时它接收到超声波时，也能转变成电能，故它分为发送器和接收器。超声波传感器有透射型、反射型两种类型，常用于防盗报警器、接近开关、测距及材料探伤、测厚等。
3.4.1超声波发射电路
超声发射电路由CD4069电路组成，振荡电路的频率可以调整，，R18通常是1k,可以将接受超声传感器的输出电压调至最大.如图5所示：
图5 超声波发射电路
发射电路主要由反相器CD4069和超声波发射换能器T构成，单片机P2.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反向器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R1O、R11一方面可以提高反向器CD4069输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振
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荡时间。
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。超声波换能器内部有两个压电晶片和一个换能板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是一个超声波发生器；反之，如果两电极问未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收换能器。超声波发射换能器与接收换能器在结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。
3.4.2超声波接收电路
超声波接受电路运用集成块CX20106A。
集成块CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38 kHz与测距的超声波频率40 kHz较为接近，可以利用它制作超声波检测接收电路(如图6)。实验证明用CX20106A接收超声波(无信号时输出高电平)，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。适当更改电容C4的大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。当R超声波接收头感应到超声波回波的时候，输出就会从高电平变为低电平，产生一个下降沿触发信号。完成信号的采集。
由于38KHZ的红外线频率与40KHZ的超声波振荡频率相近，并且外围电路简单，故选用CX20106A芯片作为超声波接收电路的主体。
CX20106A的引脚注释：
l脚：超声波信号输入端，该脚的输入阻抗约为40kΩ。
2脚：该脚与GND之间连接RC串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。增大电阻R或减小C，将使负反馈量增大，放大倍数下降，反之则放大倍数增大。但C的改变会影响到频率特性，一般在实际使用中不必改动，推荐选用参数为R=4.7Ω，C=3.3μF。
3脚：该脚与GND之间连接检波电容，电容量大为平均值检波，瞬间相应灵敏度低；若容量小，则为峰值检波，瞬间相应灵敏度高，但检波输出的脉冲宽度变动大，易造成误动作，推荐参数为3.3μF。
4脚：接地端。 5脚：该脚与电源端VCC接入一个电阻，用以设置带通滤波器的中心频率f0，阻值越大，中心频率越低。例如，取R=200kΩ时，fn≈42kHz，若取R=220kΩ，则中心频率f0≈38kHz。
6脚： 该脚与GND之间接入一个积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短。
7脚：遥控命令输出端，它是集电极开路的输出方式，因此该引脚必须接上一个上拉电阻到电源端，该电阻推荐阻值为22kΩ，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则会下降。
超声波接收电路组成及原理
超声波接收模块设计如图6所示通过集成块CX20106A（包括超声波接收探头、信号放大电路及波形变换电路三部分）经外围。超声波探头必须采用与发射探头对应的型号，关键是频率要一致，本设计采用发生端同型号的压电式超声波传感器，否则将因无法产生共振而影响接收效果，甚至无法接收。由于经探头变换后的正弦波电信号非常弱，因此必须经放大电路放大。由于是倒车雷达系统所
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