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课题名称：自平衡小车的设计与实现
- 引言
随着人们环保意识的加强，电动车的数量与日俱增。科学家经过潜心的研究，终于开发出新型两轮电动平衡车。两轮电动平衡车是一种新型的交通工具，它与电动自行车和摩托车车轮前后排列方式不同，而是采用两轮并排固定的方式。两轮电动平衡车采用两个轮子支撑，蓄电池供电，无刷电机驱动，加上单片机控制，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制车体的平衡，仅仅依靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物。
- 主题
中国平媒神马集团设备租赁分公司的王鹏基于STM32设计的平衡车，采用STM32F103C8T6作为小车的主要控制器，对小车的所有数据进行处理分析，然后采用MPU6050对小车进行姿态的调整，利用TB662FNG芯片来使小车运动，采用HC06蓝牙来远程控制小车，当小车在行驶过程中出现倾斜时，将MPU6050中的数据通过IIC的方式读取到主控制器STM32F103C8T6,主控制器STM32进行数据分析，通过驱动模块驱动两个电机使小车得到平衡。STM32读取译码器的位移测出小车的速度，然后使得小车运动，通过改变STM32的P W M 波的占空比来控制电机速度[1]。
河南科技大学机电工程学院的刘春阳,刘幸,杨曼,王帅,徐巧玉,薛玉君采用姿态传感器MPU9250检测小车的运动姿态，在通过MSP430单片机对姿态传感器所采集的运动数据进行解算，形成姿态角度后利用卡尔曼滤波进行融合处理，借助PID运动控制算法驱动车轮电机，实现小车的自动平衡性能[2]。
厦门大学嘉庚学院电子工程系的周牧丹,康恺,蔡普郎,黄天健采用MC9S12XS128芯片，形成一个最小系统模块，电源模块，线性CCD模块，陀螺仪与加速度计模块，电机驱动模块，测速模块，调试模块等，系统通过线性CCD模块检测赛道两边的黑线，通过陀螺仪与加速度计配合作用，检测车身姿态，通过译码器检测车速，从而使车身的到平衡[3]。
江苏省连云港中等专业学校的贾丽君基于MSP430基础的平衡车，以MSP430F5438A单片机为核心，由右轮和左轮驱动电路，蓝牙，速度和姿态传感器，供电与电源监测，信号调理，串行通信RS-232等模块。MSP430通过精简的RISC指令大幅提高自平衡车在行驶过程中的参数的在线整定于控制力。配备3.3V电源，8MHz高速晶振，32.768kHz低速晶振和复位按键可控制车的行驶，车的平衡需配备包含有3轴加速度计和3轴陀螺仪的MPU-6050，倾斜角在plusmn;250°，加速度在不小于plusmn;2g的姿态传感器[4]。
重庆科创职业学院机电技术中心的闫俊岭,张郭基于MEMS惯性传感器的平衡车，利用HT66FU50微控制器，可以用卡尔曼滤波算法加上PID闭环控制算法将数据进行融合处理，这样得到的车体控制值稳定而且平滑通过电机驱动模块让电机驱动产生加速度来控制小车的平衡，系统通过速度的反馈来控制小车的方向和速度[5]。
美国布朗大学的爱德华教授设计完成两轮移动自平衡机人Crunch。Crunch的整体高度为30.48厘米,长度和宽度分别为25.4厘米与15.24厘米，重量大概为3.08千克。其采用两个ATMEGA32控制器作为微控制器,一个专门用来完成对姿态信息的数据处理和平衡控制另一个则用来控制机器人的导航。它较为先进的地方在于可以自动进行地图匹配与导航计算,通过无线通信与上位机进行数据交换[6]。
