兩輪電動平衡車系統(tǒng)電路設(shè)計詳解 —電路圖天天讀（174）

　　在國外，兩輪載人平衡車早已被用于一些公共場合了，如今很多機(jī)場、火車站、汽車站等公共場所都運(yùn)用了兩輪載人平衡車。研究兩輪平衡車小車有利于研究兩輪載人平衡車。本作品主要由一塊IAP15F2K61S2單片機(jī)開發(fā)板做主控板，一個電源和傳感器模塊來采集角度數(shù)據(jù)并為系統(tǒng)供電，一個測速模塊來測得電機(jī)的速度信息，最后把角度信息轉(zhuǎn)化成PWM輸出給一個電機(jī)驅(qū)動模塊來控制兩個空心杯電機(jī)。

　　本設(shè)計是基于IAP15F2K61S2單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的兩輪平衡車，采用IAP15F2K61S2單片機(jī)開發(fā)板做主控板，用MPU6050 陀螺儀和加速度傳感器采集加速度和角速度，通過計算得出角度以確定小車姿態(tài)，再通過光電門傳感器測出小車電機(jī)轉(zhuǎn)速，以計算出車速，運(yùn)用PID算法再根據(jù)傳感器測得數(shù)據(jù)處理后對電機(jī)驅(qū)動進(jìn)行PWM輸出，調(diào)節(jié)合適的PID參數(shù)使小車能穩(wěn)定直立起來。

　　本作品使用簡單，打開總開關(guān)小車即可直立。兩輪載人平衡車在一些公共場合有一定的優(yōu)勢，研究兩輪平衡小車對開發(fā)兩輪載人平衡車有一定的幫助，本作品具有結(jié)構(gòu)簡單清晰，使用方便等特點(diǎn)。

　　設(shè)計特色：

　　小車底盤是我們用游標(biāo)卡尺量出電機(jī)支架的孔徑和位置，用Altium Designer 軟件畫出底盤模型，再用雕刻機(jī)和亞克力板雕刻出底盤。車上面?zhèn)鞲衅髂K和電池盒的安裝具有對稱性，使小車重心在電機(jī)上方，傳感器安裝比電機(jī)稍微高點(diǎn)，大概在重心處，這樣有助于小車的平衡和穩(wěn)定性。在算法上我們采用精簡PID算法和卡爾曼濾波算法來控制電機(jī)，使系統(tǒng)更穩(wěn)定可靠。

　　平臺選型說明：

　 　本系統(tǒng)采用IAP15F2K61S2單片機(jī)開發(fā)板做主控板，IAP15F2K60S2是1T的8051單片機(jī)。是真正意義上的單片微機(jī)，寬工作電壓，不 需要外部復(fù)位電路和外部晶振，內(nèi)部晶振5—33.1776M可選。片上外設(shè)豐富，具有3通道捕獲比較單元（CCP/PCA/PWM），8通道10位高速 AD，3個定時器/計數(shù)器，雙串口，高速串行通信ISP接口，大容量片內(nèi)EEPROM。電機(jī)驅(qū)動采用LM298N，測速采用透射式光電門，信號經(jīng)反向器輸 出穩(wěn)定脈沖，電機(jī)采用空心杯，頻率可達(dá)十幾千赫茲。

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