教你如何用单片机系统开发两轮平衡车

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【嵌入式牛指南】在国外，两轮平衡乘用车已经在一些公共场所使用。如今，许多机场、火车站、汽车站和其他公共场所都使用两轮平衡客车。两轮平衡车小车的研究有利于两轮载人平衡车的研究。

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【嵌入式牛问题】如何使用单片机系统开发两轮平衡车？

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在国外，两轮平衡客车已经在一些公共场所使用。如今，机场、火车站和汽车站等许多公共场所都使用了两轮平衡客车。两轮平衡车小车的研究有利于两轮载人平衡车的研究。

该工作主要采用IAP15F2K61S2单片机开发板作为主控板，电源和传感器模块采集角度数据并为系统供电，速度测量模块测量电机的速度信息，最后将角度信息转换为PWM并输出到电机驱动模块，以控制两个空心杯电机。

本设计是基于IAP15F2K61S2单片机系统开发的两轮平衡车。主控板采用IAP15F2K61S2单片机开发板。MPU6050陀螺仪和加速度传感器用于采集加速度和角速度。计算角度以确定汽车的姿态。然后，通过光电门传感器测量汽车电机的速度以计算速度，使用PID算法处理传感器测量的数据，然后对电机驱动进行PWM输出，并调整适当的PID参数以使汽车稳定站立。

这项工作使用起来很简单。打开主开关，小车可以直立。两轮平衡车在一些公共场所有一定的优势。对两轮平衡车的研究有助于两轮平衡车发展。该作品结构简单明了，使用方便。

设计特点：

对于小车底盘，我们使用游标卡尺测量电机支架的孔径和位置，使用Altium Designer软件绘制底盘模型，然后使用雕刻机和亚克力板雕刻底盘。传感器模块和电池盒在汽车上的安装是对称的，因此汽车的重心位于电机上方，传感器的安装略高于电机，大约位于重心，这有助于平衡和稳定汽车。在算法上，采用简化的PID算法和卡尔曼滤波算法对电机进行控制，使系统更加稳定可靠。

平台选择说明：

本系统采用IAP15F2K61S2单片机开发板作为主控板，IAP15F2 K60S2是1T 8051单片机。它是一台真正的单片微机，工作电压宽，不需要外部复位电路和外部晶体振荡器，内部晶体振荡器5-33.1776M是可选的。片上外围设备丰富，具有3通道捕获比较单元（CCP/PCA/PWM）、8通道10位高速AD、3个定时器/计数器、双串行端口、高速串行通信ISP接口和高容量片上EEPROM。电机由LM298N驱动，采用透射式光电门进行速度测量。信号通过逆变器输出稳定的脉冲。该电机使用了一个空心杯，频率可以达到几十千赫兹。

本工作中使用的IAP15F2K61S2单片机的内部资源包括定时器1、定时器2、串行端口1、ADC、外部中断0、外部中断1、PWM等。定时器1以10ms的周期处理数据。定时器2充当串行端口1的波特率发生器。串行端口1用于在调试期间与上位机软件通信。ADC收集电位计可调端的电压，用于调试PID参数。外部中断0和1用于对速度测量模块的脉冲进行计数。PWM用作启动电机驱动输入信号。

MPU6050使用IIC通信传输数据，电源模块使用LM7805（0.2053美元）作为稳压芯片，为微控制器和传感器供电。

每个电机尾部有两个光电门用于测速，光电门的输出信号更稳定