螺仪等传感器，利用平衡算法，对小车的速度倾斜角度平衡状态来进行检测，并通过单片机来控制电机来实现双轮小车自如平衡地运动。从而实现小车智能自主控制的目的。技术设计思想三软件系统设计显示模块电机驱动模块稳压模块光码盘测速模块陀螺仪加速度计模块单片机控制模块二系统的具体设计与实现自平衡小车的总体框图平衡小车的设计方案自电子与信息工程学院项目设计报告项目名称双轮自平衡小车设计专业电子信息科学与技术自平衡小车的总电子与信息工程学院项目设计报告项目名称双轮自平衡小车设计专业电子信息科学与技术自平衡小车的总体方案设计自平衡小车的设计方案自平衡小车的总体框图二系统的具体设计与实现单片机控制模块陀螺仪加速度计模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块三软件系统设计设计思想技术应用现状调节规律极点配置极点配置条件极点配置控制器程序流程图程序代码摘要随着科技进步，生活水平的提高，人们追求智能与舒适的愿望也日益强烈。从而催生了许多智能化的产品。如智能电视智能小车等。如何实现小车的小车的自动快捷驾驶，也成为人们心中的向往与疑问，基于这种趋势与需求，着眼于实际情况。本文介绍了基于单片机的自平衡小车系统的设计。系统基于陀螺仪等传感器，利用平衡算法，对小车的速度倾斜角度平衡状态来进行检测，并通过单片机来控制电机来实现双轮小车自如平衡地运动。从而实现小车智能自主控制的目的。关键词自平衡算法该自平衡小车，采用单片机和各种传感器的组合，构成了自平衡小车系统。其系统主要由以下几个部分组成单片机控制系统陀螺仪加速度检测模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块组成。本设计的自平衡小车工作原理给小车通电，平衡放在地上，当小车开始倾斜时，陀螺仪及时地采集的小车倾斜角度数据传给单片机，而加速度计将车子倾斜的瞬时加速度采集后也传给单片机，同时，光码测速仪也将车子的实时速度采集后传给单片机。单片机系统收集到以上三组数据，对数据进行量化处理后，在平衡算法的控制下，控制电机及时地做出前进或后退或加速或减速的反应，使车子在个小角度范围内做平衡地来回摆动，以保持车子的不倒。自平衡小车主要由以下模块组成单片机控制系统陀螺仪加速度检测模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块，以下是自平衡小车系统方框图。自平衡小车系统框图自平衡小车的总体方案设计自平衡小车的设计方案自平衡小车的总体框图单片机控制模块陀螺仪加速度模块光码盘测速模块稳压模块电源电机驱动模块显示模块单片机最小系统原理图如下单片机最小系统单片机最小系统由复位电路以及晶振电路组成，它是保证单片机能正常工作的最基本条件，在此不作过多介绍。本设计中所采用的陀螺仪加速度设模块为，之所以选择这个模块，是因为其有以下优点集角度测量与加速度测量于体其那同时测量三轴上的角度与加速度测量其输出为数字信号，便于处理于存储与传输二系统的具体设计与实现单片机控制模块陀螺仪加速度计模块测量范围大，反应快。以下是相关资料为全球首例整合性轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。整合了轴陀螺仪轴加速器，并含可藉由第二个端口连接其他厂牌之加速器磁力传感器或其他传感器的数位运动处理硬件加速引擎，由主要端口以单数据流的形式，向应用端输出完整的轴融合演算技术的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的。的角速度全格感测范围为与可准确追緃快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为与。产品传输可透过最高至的或最高达的。可在不同电压下工作，供电电压介为，或，逻辑接口供电为。的包装尺寸，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器包含在运作环境中仅有变动的振荡器。引脚图实物图此模块有以下优点测速精度高，反应快，因为其圈有高达个栅格能测正反转此模块详细资料如下对管厂家美国惠普原装供电电压接线方式红黑输出信号两相信号输出见下图。两根信号线，根黄色的根蓝色的由于生产批次不同，有时候信号线可能为绿色，不影响使用，黄色和蓝色分别是个电平可以直接接单片机信号注测正反转就是靠这两个电平区分是正转还是反转设为信号线先有脉冲，证明是正转先有脉冲，证明是反转重要说明长时间挡住或者不挡均没有输出，作为相位检测，只有在对射的上升沿和下降沿才会有波形输出，所以转动码盘或者用不透明物体来回切换状态的时候才会有方波输出，高速状态下，类似正弦波或者锯齿波，详见下面视频演示。万用表测试直表现为左右，是无效的,测试请用示波器或者单片机的采集口。光码盘测速模块测速原理示意图测速原理演示图之所以要设计稳压模块，是因为平衡小车不同模块所需电压值不同，比如电机的工作电压在，而单片机控制系统显示模块及测速模块工作电压在但同时陀螺仪加速度模块工作电压却在，因此有必要设计稳压模块，能够同时稳定地提供这三组电压值。稳压模块的原理图如下稳压模块稳压模块原理图其中用到两个稳压芯片及，能够将到之间的输入电压转化为的输出输出电压，同时以的输出电压为输入电压，将其转化为输出以供陀螺仪加速度模块使用。图中，为测试电路是否正常，正常时灯亮反之，灯灭。为普通二极管，在的输入与输出之间起滤波作用。图中电容也均为滤波作用。使用时，两稳压芯片均要用散热片，否则会导致温度过高而烧坏。相应的布线图如下稳压模块图电机驱动模块由于电机工作电压与单片机的不同，且单片机本身带负载能力不强，电机工作需要较大电流等因素，无法用单片机直接驱动电机运转，因此需要电机驱动模块来驱动电机。在此设计中所选用的电机驱动为模块。它具有以下优点负载能力强能实现高电压强电流的输出控制简单方便具体资料如下是公司生产的种高电压大电流电机驱动芯片。该芯片采用脚封装。主要特点是工作电压高，最高工作电压可达输出电流大，瞬间峰值电流可达，持续工作电流为额定功率。内含两个桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机继电器线圈等感性负载采用标准逻辑电平信号控制具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用芯片驱动电机，该芯片可以驱动台两相步进电机或四相步进电机，也可以驱动两台直流电机。简要说明尺寸二主要芯片光电耦合器三工作电压控制信号直流电机电压直流建议使用伏以下四最大工作电流五额定功率特点