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1 、主控IC
主控IC为STC89C52单片机，采用LQFP封装。此款单片机为STC公司推出的高速/低功耗/抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择；工作电压为3.3V~5.5V，工作频率为0~40MHZ；8K程序存储器，512字节SRAM，具有内部看门狗功能；35个通用I/O口，8个中断源
设计有程序下载接口P2，可通过此接口进行程序下载。








2、电路结构

21 2.1电源模块

本小车设计有两个电源输入端口，P30和P31，P30用于接电池盒的9V电源，P31用于外接9V电源，任选其中一个输入直流9V电源即可。电机驱动电路直接采用9V电源，其他模块均采用5V电源。
注意：因P30和P31为直连，当外接9V电源时将电池取下，否则外部电源会对电池充电，普通电池禁止充电！充电电池也不能采取此种方法充电！
电源模块配有L7805，用于将9V转换为5V。L7805为美国国家半导体公司推出的电流输出降压开关型集成稳压电路，具有完善的保护电路（电流限制及热关断电路）。只需极少的外围器件便可构成稳压电路，输出端电压稳定，纹波小。
因电机驱动电流较大，若与其他控制电路共用5V电源则极易对其他电路产生干扰，且采用5V电源时电机转速较慢，所以本小车通过L7805将电机驱动电源与其他电路电源分开，并加入电容滤波，能大大降低电机大电流对5V电源的干扰。
在电源电路中加入了1N5819二极管，防止电源接反。1N5819为肖特基二极管，正向管压降为0.3V左右，大正向电流为1A，能满足设计要求，而普通的1N4007二极管正向管压降为0.7V左右。考虑当使用电池供电时，电压值下降较快，故采用1N5819二极管。
1N5819二极管还用在了小车遥控器中，将在后文的遥控器章节中做进一步介绍。

2.2 循迹模块
循迹电路采用了反射式红外光电传感器，传感器内部由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成，红外发射管发出的红外光照射到物体上时根据颜色的不同会产生不同程度的反射，物体为白色时反射强，为黑色时反射弱，反射光照到光电晶体管，光电晶体管接收到不同强度的红外光会表现为不同阻值的电阻。
通过改变发射管串联电阻可改变传感器检测距离，即原理图中的R63、R68、R73。本小车默认配置为360欧姆。
本电路通过集成运放构成比较器，传感器输出的电压与门限电压进行比较，从而使比较器输出高电平或低电平给单片机判断。
循迹电路配有电源开关S7，当不使用循迹功能时可关闭开关以节约电量。

2.3 避障模块
本电路采用了集成运放LM741和音频锁相环LM567。
由LM567的内部振荡器提供方波信号，通过三极管使红外发射管发出一定频率的红外光，有障碍物时，红外光反射到红外接收管，接收管收到红外光后阻值变化，经电阻分压后表现为电压信号，此电压信号通过LM741进行放大，送到LM567进行判断，若此信号频率与LM567的方波信号频率相同，则8脚输出低电位，LED灯点亮，此电位信号送给单片机判断。
LM567的方波信号频率由5脚和6脚所接的电阻电容值决定，本小车设计有电位器RP2、RP5、RP8，可通过调节电位器来改变方波频率。实际中，要使3个LM567的方波频率不同，以免相互干扰。具体频率可用示波器查看LM567的5脚。
通过更改红外发射管串联的电阻可改变发射功率，即改变了检测距离。本小车中可改变RP1、RP4、RP7来改变相应的检测距离。
信号除了可用LM741放大外，还可用三极管放大电路进行放大，通过改变跳线帽P1的位置，可在集成运放与单管放大之间切换。
单管放大电路三极管的发射极配有两种阻值的电阻，可用拨动开关进行切换，默认配置为100欧和47欧，阻值不同则放大倍数不同，这两种阻值均能满足放大要求。读者可自行更改阻值，观察效果。
避障电路配有电源开关S8，当不使用避障功能时可关闭开关以节约电量。

2.4 测速模块
测速电路与循迹电路原理相同，只是红外传感器不同，测速用的是直射式红外光电传感器，车轮上的码盘在转动过程中时传感器的电位不停变换，调节门限电压使比较器也输出不停变换的高低电平。
此高低电平送单片机进行计数，以计算速度。
测速电路中为减少计数干扰，加入了一个101电容。

2.5 遥控模块
小车配有红外遥控器，遥控器上采用PT2262-IR进行红外发射，小车采用PT2272-M4进行红外接收。
设计有四路遥控：前进、后退、左转、右转。当按下相应遥控按钮后，若小车收到红外信号则指示灯LED38会点亮，PT2272上相应数据脚会置高，单片机通过不同管脚的高低电位进行动作判断
为增加遥控距离，遥控器上用了两个红外发射管以增大发射功率，小车上也用了两个红外一体化接收头，摆放为不同方向以增强接收能力。实际中，可将红外一体化接收头向上仰60度左右，接收效果会更好。

2.6 电机驱动模块
电机驱动采用H桥式电路，单片机信号通过P521光耦隔离开关对驱动电路进行控制，可使两个电机正反转。
因电机电流较大，小功率三极管容易烧坏，故桥式电路中采用了中功率三级管B772和D882。
电机的转动会带来干扰，这对于整个系统的稳定是一个非常大的威胁，本小车中设计了多种减少干扰的方法，具体有：
1. 在电机两级间加电容。每个电机的两级用两个102电容串联，具体为C36、C37、C55、C56。
2. 分别在电机的两级与电机外壳上跨接104电容。这个电容没有在PCB板上体现出来，需要读者在电机上作业。
3. 将电机外壳通过104电容接地。PCB板上有C58和C59，这两个电容的一端已接地，另一端空置，读者需要用电线将空置的一端与电机外壳短接。
上述方法已很好的减少了电机干扰，了系统的稳定性。
当然，读者也可自行探索其他的更好的抗干扰方法。

2.7 显示模块
本小车将测得的速度用数码管显示出来，单位为m/s。同时设计有方向灯，小车向某一方向移动时，相应方向灯会点亮。
共阳数码管及LED方向灯采用两个移位寄存器74HC595级联，单片机通过三根数据线进行控制。
改变R1~R4的阻值可改变方向灯的亮度，改变R5~R8的阻值可改变数码管的亮度。默认配置分别为360欧和4.7欧。读者若不满意亮度可自行修改相应阻值，阻值越小亮度越大。但是R1~R4尽量不要低于100欧，R5~R8低可为0欧。

2.8 模式选择模块
此小车设计的循迹，避障，遥控三种功能相互立，可通过改变拨码开关S2切换不同的功能。同时设计有高速和低速两种模式，也可通过拨码开关S2进行切换。
拨码开关上标有“1234”四位，第123位组成8421码进行功能选择，低位在前，高位在后。第4位为速度选择位，为“ON”时则高速，为“OFF”时则低速。第123位具体设置方法见下表：

3、小车主板原理图

4、小车遥控器原理图


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