机器人硬件系统主要包括：ARM处理器、单片机、外围接口电路、机器人底盘及电源等，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 硬件结构图
该移动机器人采用H桥控制方案，整体控制方案如图2所示。
图2 H桥控制方案
电机一共有4路PWM输出，分别作为左右轮的驱动，2路PWM输出可以控制1台电机，2台电机并联。
当L298N芯片使能信号ENABLE为高电平时，输出随输入变化，否则为高阻状态。因此焊接时，ENABLE脚和电源脚VS都接电源VCC。
具体的驱动过程为：通过编程，控制芯片通过PWM发出驱动信号，PWM输出作为L298N的输入，输出的控制信号经过L298N的转换，使电机转动，从而实现对电机的驱动。
PWM输出信号可以控制直流电机的转速，当占空比增大时，转速增加；当占空比减小时，转速降低；当PWM信号输出占空比为0时，可以使电机停止。
当左轮停止，右轮转动时，小车左转；当右轮停止，左轮转动时，小车右转。通过2路PWM输出的正负序转换，可以控制电机的正转和反转，进而控制小车的正转和反转。
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
当外界信号的频率与两片压电晶片的固有振动频率相等时，就会产生共振。项目所用超声波传感器的中心频率为40kHz。因此在超声波发射电路中，通过软件编程将单片机的I/O口置高、低，产生40kHz的脉冲信号输出给发射电路。由于AT89S51单片机I/O口在使用时可以提供20mA的电流灌入能力，但是电流吸收能力比较小，因此采用74HC04来提高其输出电流能力，保证40kHz的脉冲信号具有一定的功率。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，当CX20106接收到与其中心频率相匹配的信号时，第7脚输出低电平，第7脚输出的脉冲下降沿与红外传感器测距信号进行与运算后接至单片机的中断口。
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可组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产生低频信号。由于R25=10.9kΩ，C25=2200pF，根据公式f0=1/1.1RC，则5脚输出频率为38.91kHz的脉冲信号。此脉冲信号使三极管T1(8050)工作在开关状态，驱动红外发光二极管发射红外脉冲。这种方法省去了信号发生电路，简化了电路和调试工作，并防止了因周围环境和元件参数变化而引起的接收与发射频率的差异，实现了红外发射与接收工作频率的同步自动跟踪，大大增强了电路的稳定性和抗干扰能力。
图6 采用反射式红外传感器测距示意图
