M810-基于51单片机的两轮自平衡小车设计 下载积分：150　资料编号： M810

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说明书1份，共49页，约21000字左右

CAD版本本图纸，共6张

摘要

两轮自平衡小车具有倒立摆系统的结构，具有本质不稳定、多变量、非线性、强耦合等特点，属于复杂系统的一种，同时结构简单，易于实现，且成本不高，因此是检验各种控制算法的理想平台。本文是以STC15F2K60S2单片机做为主控芯片，借助MPU6050姿态检测芯片及霍尔编码器测速模块获得小车运动状态信息，再由主控芯片对这些信息进行分析处理，得到电机驱动的PWM数据，输出给电机驱动芯片来对电机进行控制，以实现两轮自平衡小车的动态平衡。通过分析对比已有研究方案，对小车的机械结构设计、主控芯片选择与电路设计、姿态检测芯片选择及电路设计、速度检测模块选择及电路设计、电机驱动芯片选择及电路设计等硬件方面做出合理的设计；在两轮自平衡小车控制算法中借鉴已有研究成果，将PID控制算法应用与小车的平衡控制及速度控制中，采用C语言作为本次设计中的软件编程语言，为系统编写相关的控制算法，使整体系统能够实现基本功能。

关键词 两轮自平衡小车；倒立摆；单片机；MPU6050；PID

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摘要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1 机器人的发展 1

1.1.1机器人介绍 1

1.1.2两轮自平衡小车介绍 2

1.2两轮自平衡小车研究背景及意义 3

1.3两轮自平衡小车研究内容 4

1.4两轮自平衡小车研究方法技术路线 4

2 两轮自平衡小车总体方案设计 6

2.1机械结构设计与比较 6

2.2控制系统设计与比较 7

2.2.1主控芯片选择与比较 7

2.2.2姿态检测芯片选择与比较 8

2.2.3速度检测模块选择与比较 10

2.2.4驱动电机选择与比较 12

2.2.5电机驱动芯片选择与比较 12

2.2.6电源模块设计 15

3两轮自平衡小车硬件设计 16

3.1系统总体设计 16

3.2机械结构设计 16

3.2.1 电机与车轮固定 17

3.2.2 电机与车身固定 18

3.2.3 测速模块分布与固定 18

3.2.4 电池与电路板安装 18

3.3 控制检测电路设计 19

3.3.1 STC15F2K60S2单片机系统设计 19

3.3.2 姿态检测模块设计 19

3.3.3 速度检测模块设计 20

3.3.4 电机驱动模块设计 21

3.3.5 电源稳压模块设计 21

4 两轮自平衡小车软件设计 24

4.1 STC15F2K60S2单片机内部时钟设置 24

4.2 软件部分总体框图 25

4.3 延时子程序设计 28

4.4 姿态检测模块数据读取子程序设计 28

4.5速度检测模块数据读取子程序设计 33

4.6 小车平衡直立控制子程序设计 33

4.7小车速度控制模块子程序设计 36

4.8电机驱动子程序设计 38

结论 41

致谢 42

参考文献 43

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