TOP15毕业设计_两轮自平衡小车的设计.doc文档免费在线阅读

本章小结本章阐述了小车平衡控制原理与所需条件。

对小车进行受力分析，构建了小车的运动模型并提出了小车的运动微分方程。

解算出小车运动控制的传递函数并利用自动控制理论进行了分析，设计了两轮自平衡车的控制器。

介绍了本系统使用的姿态检测传感器，分析了其性能特点。

简述了卡尔曼滤波器原理及其设计流程。

常熟理工学院毕业设计论文系统硬件电路设计本系统硬件电路的设计目标为可靠高效简洁。

可靠性是系统设计的第要求，因此对电路设计的所有环节都进行了电磁兼容性设计，做好各部分的接地屏蔽滤波等工作，将高速数字电路与模拟电路分开，从而大大提高本系统工作的可靠性。

系统主要由以下几个模块组成单片机最小系统硬件设计电源模块硬件设计倾角传感器信号调理电路设计电机驱动电路设计速度检测电路。

系统硬件设计图如下图硬件设计总体框图单片机介绍本系统采用飞思卡尔公司原摩托罗拉公司半导体事业部的单片机为控制核心。

该单片机是飞思卡尔公司的位系列单片机，简称系列。

是系列的增强型产品。

基于的内核，可达到的的倍性能。

系列增加了条额外指令，可以执行位计算共条指令，总线频率最高可以达到，改进了中断处理能力。

系列的采用复杂指令集架构，集成了中断控制器，有丰富的寻址方式。

中断有个优先级并且内核支持优先级的调度，最多可有个中断源，可访问最多的全部存储空间包括片内和片外资源。

采用的是供电，芯片内部含有的存储器，的，常熟理工学院毕业设计论文的，两路串行通信接口，路串行外围接口，八路定时器通道，两个引脚为个八路可调转换精度的口，八路输出，引脚为个离散数字口，个模块其功能模块如图所示。

图单片机功能模块示意图主要特性最高总线速度从提升到增加页面寄存器，可以实现存储空间连续寻址以内存代替，编程简化电源供电简化，不在需要外部滤波电路器件从位精度升为位精度内部有容错纠错功能由位改为位，增加个优先级位，将中断源细分为级支持位操作有存储保护设置定时器功能增强，有四通道位周期中断定时器不再支持模糊逻辑指令。

二通用寄存器系列单片机的中央处理器由以下三部分组成算术逻辑单元控制单元和寄存器组。

通常外部采用或石英晶体振荡器，可通过内部锁相环使片内总线速度提升到最高，寻址方式有种。

内部寄存器组中的寄存器堆栈指针和变址寄存器均为位。

的累加器是位的，但是可分别看成两个位累加器和。

的寄存器组包括如下个部分。

为累加器或位累加器和位变址寄存器和，用来处理地址，可分别用于源地址和目的地址指针型常熟理工学院毕业设计论文变量运算位堆栈指针寄存器位程序计数器，运行时指向下条指令的地址位条件码寄存器，在这点上和不同，要特别注意。

三功能模块所拥有的增强型输入捕捉定时器的特性如下位自由运行时钟，位预分频因子个位输入捕捉或输出比较个位脉冲累加器。

的脉宽调制模块可设置成通道位或者通道位，占空比可编程，脉冲波形可中心对齐或边缘对齐。

的异步串行接口有两个，可选用普通非归零码或归零码支持总线协议有个同步串行外设接口。

的和口有位输入信号跳变沿产生中断唤醒功能，根据封装，最多可有个带位中断的引脚。

时钟发生器可使用范围的外部晶振频率，通过锁相环频率合成器产生更高单片机内部总线周期。

当外部时钟缺失时，内部提供自时钟方式，直到外部时钟恢复为止。

单片机最小系统设计本设计采用公司位单片机为控制器，最小系统原理图如图所示，主要包括单片机供电复位电路时钟电路以及接口电路。

由于单片机内部集成了等模块，因此使用方便。

本科毕业设计论文题目两轮自平衡小车的设计电气与自动化工程学院学院年级专业学号班级学生姓名指导教师职称论文提交日期两轮自平衡小车的设计摘要近年来，两轮自平衡车的研究与应用获得了迅猛发展。

本文提出了种两轮自平衡小车的设计方案，采用陀螺仪以及加速度传感器构成小车姿态检测装置，使用卡尔曼滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。

系统选用飞思卡尔位单片机为控制核心，完成了传感器信号的处理，滤波算法的实现及车身控制，人机交互等。

整个系统制作完成后，各个模块能够正常并协调工作，小车可以在无人干预条件下实现自主平衡。

同时在引入适量干扰情况下小车能够自主调整并迅速恢复稳定状态。

小车还可以实现前进，后退，左右转等基本动作。

关键词两轮自平衡陀螺仪姿态检测卡尔曼滤波数据融合，目录绪论研究背景与意义