【《两轮平衡小车设计案例》1800字】

两轮平衡小车设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u18214两轮平衡小车设计案例 1202591.1硬件电路设计 1157121.2.1主控制器STM32电路 1256611.2.2MPU6050电路 2200531.2.3电机驱动电路 365801.2.4供电电路 3270251.2软件介绍 41.1硬件电路设计如图3-1，硬件电路结构由MPU6050、主控芯片STM32F103C8T6、电机驱动芯片TB6612FNG构成。主控制芯片读取MPU6050的姿态数据，通过串级PID处理之后，产生电机驱动所需要的信号控制电机使得小车保持平衡。图3-1平衡小车硬件设计框图1.2.1主控制器STM32电路主控器经过重重选择，最终选用了STM32F103C8T6。如图3-2所示，它的程序存储器容量是64K字节，封装为LQFP-48，需要电压2V~1.6V，工作温度为-40℃~85℃。图3-2主控器STM32最小系统电路1.2.2MPU6050电路MPU-6050是一个使用范围极广的可用于检测运动姿态的传感器，它的内部主要包含了加速度计和陀螺仪，通过三个16位的ADC把运动姿态转换为数字量存储在寄存器之中，开发者可以通过I2C通信协议在对应的寄存器地址中读取所需要的运动姿态数据。MPU6050电路如图3-3。图3-3MPU6050电路1.2.3电机驱动电路电机驱动芯片它的内部集成了2个H桥和2个PWM控制器，可通过H桥控制电机的正反转，通过PWM控制电机的转速。它可以承受1.2A的驱动电流和4.5V到15V的宽电压，电机驱动如图3-4。图3-4电机驱动1.2.4供电电路如图3-5之中我们可以知道，电路中的12V电压由图2.7中电池提供，12V给电机驱动芯片TB6612FNG的电机驱动电压供电，5V给电机驱动芯片TB6612FNG逻辑电平供电。图3-5供电电路1.2软件介绍一个系统要成功实现，不仅要拥有硬件来作支撑，同时软件部分的加持也是无法缺少的。特别是当下编程语言使用广泛的环境里，很多硬件无法实现的功能，编程语言都能够实现。本设计中使用STM32F103C8T6单片机来进行控制，需要实现以下几点设计要求:控制小车前后行进，调整平衡。根据这些设计要求我们可以用汇编语言也可以选择C语言编译，在该设计中我们选择使用C语言来编译。因为C语言编程比汇编语言编程逻辑性更强，可读性和维护性上也更加容易，而且它学习使用时也很简单，是比较主流的一种编程语言。而要使用C语言编程的话就需要使用到Keil软件，需要使用keil软件来编写程序并且写入到单片机中。此软件使用门槛较低，所以在全世界范围内广泛使用。Keil这个编程软件是针对性很强，主要用来开发单片机，在程序编译好后送入单片机中，它还提供了丰富的调试运行环境和完整的开发流程，适用于大多类型的电脑。Keil软件界面如图3-6。图3-6Keil界面软硬件设计完成后，我使用了AltiumDesigner软件来进行绘制原理图，软件界面如图3-7。AltiumDesigner是国外的一家公司出版的软件，主要是实现原理图设计，该软件在这方面独树一帜，不仅能对原理图布图，甚至还能让单片机与其他电路配合，所以它能真正将芯片功能设计从头到尾的实现。此外截止到目前该软件还搭建了独一无二的独树一帜的平台。其处理器模型能够支持目前市面上的大部分电脑，并且在不断更新。在程序编译方面，它也能支持我们使用较多的Keil和MATLAB编译软件。所以此软件在单片机教学中备受喜爱研究单片机的人的青睐。图3-7AltiumDesigner用于STM32串口下载程序的是mcuispV0.993，软件界面如图3-8。mcuispstm32是一款isp下载器，可以帮助用户解决stm32f系列单片机和NXPLPC2xxx系列的isp问题，软件提供多种编辑器，可以选择手持万用编程器、STMISP、STMIAP、NXPISP、EP968、RS232，每种编辑器都提供详细的设置内容，从而帮助用户重新烧录单片机，对于需要修改stm32芯片数据的朋友来说是非常有用的，这款软件编辑过程简单，可以通过IAP烧录应用程序，可以用ISP烧录IAP引导程序和应用程序，适合所有需要编辑stm32的用户使用。图3-8mcuispV0.993首先打开mcuisp软件找到串口，每个人的电脑串口号都不一样。当你装好了对应的单片机串口驱动之后，系统自动分配给你一个串口号。串口号确定好了之后，我们加载需要烧入的hex文件。在软件下方选择DTR的低电平复位，RTS的高电平进BootLoader，因为mcuisp采用的RS-232电平逻辑，即负逻辑电平。接着就是选择波特率bps，关于bps高低的选择也是有利有弊。很高的波特率下载速度非常的快，有时候会导致丢包；而低的波特率下载速度可能不是很快，但是胜在稳定。所以波特率bps我选择了115200。然后点击开始编程，在软件右侧有一个显示当前状态的小窗口，在出现“向您报告，命令执行完毕，一切正常”后就说明程序烧入成功。针对整体的系统设计要求，硬件部分的设计和软件部分的测试都不可或缺。第一步就得将主控部分和其他元器件按照顺序逐一焊接，然后检查各项元器件的主要参数是否正常，主