2　定位原理分析

　　由于超声波传感器的波束发散比较严重，当超声波发射点距障碍物较远时，超声波传感器的方向定位精度较差，因而有必要引入其它方法或传感器来改善其性能。经查阅资料得知，红外线传感器可弥补其性能上的不足。红外线具有光束发散小的优点，目前很容易得到光束视角小于5°的红外线传感器。

　　相对于超声波传感器，其定向精度有了很大的提高。而且，还可以采用反应速度较快的红外线传感器(如光导红外传感器，其响应时间达到了微秒级)来消除超声波传感器盲区，提高系统的整体性能。

　　当红外线反射型传感器接通电源后，即从模块内部的红外线反射管向前方发射红外线，一旦有物体或人体进入其有效探测范围内时，红外线就会有一部分被反射回来，被与发射管同排安装的光敏接收管所接收，光敏接收管的电阻将因此减少，引起与其串连的电阻出现电压变化，由电压比较器处理后，在输出端给出低电平信号，引起单片机中断，从而进行有效控制。

　　红外线反射型传感器的检测距离与工作电压密切相关。工作电压越高，红外线反射功率越强，检测距离就越远;反之，电压低，检测距离就相对较近。

　　3　系统总体方案

　　本文研究目标是利用单片机应用技术及传感器探测技术，开发一套传感器定位测距系统。该系统将采用超声波传感器来测距，采用红外线传感器来定位，其组成框图如图3所示。

　　系统包括四部分：超声波收发部分、红外线收发部分、控制部分和显示部分。控制部分是一个单片机系统，包括信号发射功能、信号判断和分析功能以及控制显示功能。

图3系统总体框图

　　4　系统硬件设计

　　4.1　微控制器单元设计

　　微控制器单元设计是本系统的核心部分，针对系统要求体积小、功耗低的特点，选用AIMEL公司的AT89C51。这是一个带有4K字节闪速可编程可擦除只读存储器的低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，可与工业标准80C51的指令设置和管脚输出兼容，因而具有较好的实用性[2]。在选定单片机型号以后，还需完成以下电路的设计工作。

　　4.1.1　复位电路设计

　　控制系统的复位电路应具有上电复位和手动复位功能。由于复位电路易受噪声干扰，故在设计时，一要保证整个系统可靠复位;二要使之具有一定的抗干扰能力，这可通过以下设计加以保障。

　　(1)复位电路RC参数的选择

　　微控制器的复位脉冲高电平必须大于2个机器周期，若系统选用6MHz晶振，则1个机器周期为2μs，那么复位脉冲宽度最小应为4μs。在实际应用中，考虑到电源稳定时间、参数漂移、晶振稳定时间以及复位可靠性等因素，必须留有足够的余量。图4是利用RC充电原理实现上电复位的电路原理图。实践证明，上电瞬间RC电路充电，RESET引脚端出现正脉冲。只要RESET端保持10μs以上的高电平，就能使微控制器有效复位。

图4复位电路原理图

　　应当指出，在图4(a)所示电路中，非门的最小输入高电平U′IH=210V，因而当充电时间t=016RC，则充电电压 UC=0145VCC=0145×5V≈2V，其中t为复位时间。由于在该电路中，有R=1kΩ和C=22μF，则有 t=016×103×22×10-6=13ms。