1.2 红外线定位及遥控电路
红外定位及遥控电路由通用红外线遥控发射/接收器的CMOS大规模集成电路BL9148/BL9149和红外接收头CHQ0038组成。接收芯片BL9148与BL9149联合使用，可完成10个控制功能。该芯片能发射75条指令，利用它可组成多键操作；另外12个是单发指令，利用它可组成单键操作[1]。依据车体的高度，在车头共放置8个接收器，中间平行放置2个检测前方信号的接收器，左右每隔30°放置1个接收器。单个接收电路如图2所示。

1.3 超声波测距电路
1.3.1 超声波测距原理及选用器件
本设计采用脉冲反射式测距机理，即由超声波发射机发射超声波，同时开始计时，超声波在空气中传播，当碰到障碍物时被反射，由超声波接收机接收，此时计时结束。超声波往返的时间为t，根据s=ct/2，即可计算出超声波收发与障碍物之间的距离。其中c为超声波波速，在测量精度要求不是很严格的情况下，可以认为c=340 m/s[2]。
超声传感器工作机理是：在加上电压时超声换能器受激以脉冲方式发出超声波(一般40 kHz～60 kHz)，接着超声换能器转入接收状态，对接收的超声波脉冲进行分析，当收到的声波超出门槛电平时计时结束，通过测量声波的进程时间并根据声波在介质中的传输速率计算出从传感器到目标物体的距离。本设计中使用的是T/R-40系列超声波传感器，其中发射器型号为T-40，接收器型号为R-40。它们适用于以空气作为传播媒介的遥控发射、接收电路[3]。
1.3.2 超声波发射电路
超声波发射器在幅度为20 V、频率为40 kHz的方波驱动下，发出频率为40 kHz的超声波，遇障碍物后反射，由超声波的接收器接收回波，通过单片机的定时器测出超声波脉冲串发射至接收到回波信号所需的时间为t，根据公式s=ct/2，即可算出超声波传感器到障碍物之间的距离。由于要测量的距离不固定，可能还是动态的，故用AT89C51的P1.0发出间歇式的脉冲串(每20个脉冲为1串)，等到接收到回波并计算出距离后再发下一串脉冲，这样发1次脉冲测量1次距离，然后每5个距离取1次平均值用于判断与球手的距离[4]。
1.3.3 超声波接收电路
超声波接收器将接收到的回波信号转换成电压信号(正弦波)，经过二级放大以后，被送入电压比较器进行比较，电压比较器输出的方波信号控制D触发器的时钟端，将D 端扣上预先设置好的低电平从Q端发送出。该低电平作为AT89C51外部中断的中断信号使之产生中断，在中断服务程序中停止计数器T1的计时，并计算出有关数据[4]。
1.4 电机驱动电路
综合考虑智能高尔夫球车精度要求和性价比等，选择直流电机作为动力源，其具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围宽；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转，能满足各种特殊运行要求。本设计选用的减速直流电机转速为120 r/min，车轮直径(包括外胎)为8 cm，因此小车的最大速度可以达到：V=2πr·v=2×3.14×0.04×120/60=0.502 4 m/s。
利用电机驱动芯片L298N进行直流电机的驱动，1块芯片可实现2个直流电机的正反转，通过脉宽调制波控制电机的转速，且还带有控制使能端。L298N的使用非常简单，OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机；5、7、10、12脚接输入控制电平，控制电机的正反转，ENA、ENB接控制使能端，控制电机的停转。4大功率管分为2组，交替接通到截止，以保证小车完成前进和后退，左、右转弯等运行动作。
2 系统软件设计
软件部分共分3大模块：超声波驱动与数据处理模块、红外线驱动模块、电机及相应功能模块。后2个模块相对简单，重点是对信号的判别和控制。下面详细介绍超声波驱动与数据处理模块，其主要任务是单片机产生40 kHz的脉冲串，以驱动超声波换能器发射超声波，同时采用计数器计时。当超声波接收器接收到回波信号时停止计时，由传输时间计算距离，进而控制智能球车的运行方式[5-6]。
为节约硬件成本，采用AT89C51定时器T0作为40 kHz发射脉冲的定时器，定时周期为25/2 μs，根据要求，单片机引脚发出的是脉冲串，即每20个脉冲为1串。脉冲串发送完毕后，须调用一段延时程序，用来屏蔽超声波从发射探头直接传到接收探头引起的干扰，然后使能外部中断，等待回波到来。接收时启动T0发射脉冲的同时，计数器T1开始计数，测量从超声波发射到回波的时间。当接收电路接收到反射的回波后，产生外部中断信号，进入外部中断处理子程序，关闭计数器T1，读出超声波的传输时间，利用传输时间和声速计算出距离，从而产生控制电机运动的信号。
本系统是红外定位、超声测距技术在高尔夫运动领域的拓展应用，能够自主跟踪运动者，可以减少球场人员开支，为实现高尔夫运动智能化、人性化创造了有利条件。加之高尔夫运动的逐渐普及，有着很好的应用前景，已与几家高尔夫球场进行尝试合作，球车实物如图3所示。另外，系统具有很好的扩展性，可加入图像处理等技术，使功能更加完善，适应性更强，系统的设计原理、思想和模块可借鉴于其他跟踪控制系统，具有较高的应用价值。