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標題: 教你如何讓做做平衡小車 [打印本頁]

作者: XYD李 時間: 2021-7-13 19:00
標題: 教你如何讓做做平衡小車

平衡小車，這個開源項目已經出來很多年了，雖然是一個比較基礎的項目，但也牽扯到方方面面的知識，單片機程序開發、硬件電路設計、焊接手法等。

在許多朋友咨詢信盈達小編，電子設計入門，該選什么項目時，小編都會首推這個。

那么，如果一個新手，或者對電子設計興趣但有不知道從何下手時，看這篇文章就對了。

我將平衡小車分為三種技術路線，不同的技術路線都可以實現完成平衡小車，不同的路線，針對不同的基礎的人群，難度都不同。

1、模塊拼接+手工焊接布線

1.1 車架

1.2 電路如何設計？

有了車架，還差電路部分，如何設計？

為了讓大家快速熟悉平衡小車的系統電路，加快開發速度。

第一條路線，我們采用模塊化的設計方式。

也就是，電路部分都采用模塊，將各個模塊電路連接起來即可完成電路設計。

那么需要哪些模塊電路呢？

單片機最小系統：這個是用來寫入程序的。

電機驅動：用來驅動電機；單片機IO電流不夠，不足以驅動電機。

姿態傳感器：MPU6050（用來獲取小車姿態數據，來保持平衡）。

電源模塊：用來做電源升降壓，給各個單元電路（單片機、電機驅動MPU6050）供電。

電池：給整個系統供電。

無線模塊：用來做遙控，控制小車移動行走。

1.3 手工焊接

將各個系統模塊化之后，根據電路原理圖，要進行的就是，手工焊接。

針對完全不熟悉的朋友而言，更推薦此種方式，此種方式能讓我們更快速且有效的去搭建起電路，并去驗證我們的電路。

畢竟PCB的繪制以及腐蝕都是需要時間的，更加不說那些對PCB設計不熟悉的朋友了。

手工焊接，需要一塊和車架板差不多大小的洞洞板，方便我們的板子后面安裝在車上。

手工焊接和PCB設計一樣，需要考慮各個模塊以及元件的布局。也就是各個模塊的擺放位置。

模塊位置的擺放正確與否，能讓我們少走錫，少布跳線。

能讓我們省去許多精力，到底能多省。

用烙鐵去體會！

2、模塊+PCB繪制

第二條路線，模塊化+PCB繪制。

同樣的，第二條路線也采用模塊化設計，但與第一條不同的是，在于不再使用洞洞板焊接，但此種方法路線，針對于基礎較好，對PCB繪制以及一些單片機基本電路較為熟悉的朋友。

當然，用第一種方法完成平衡小車的設計之后，可以采用第二種方法進行進階學習，可以通過此方法來學習或加強PCB設計。

畢竟，別人的電路板，哪有自己設計的香。

本質上，此種方法路線與第一種沒有什么不同。省去了人工焊接布線，使用機器布線，再通過自我腐蝕或發廠打樣制作。來完成整個電路板的設計。

3、集成化主板

第三條路線：集成化主板。

同樣的，第三條路線都可以作為第一條、第二條的進階學習之路。

想要完成集成化主板的設計，需要對單片機系統以及外圍電路非常熟悉，能進行自我電路設計，包括一些基本的電源電路等。

當然，網上也有許多電路可以進行參考，畢竟做的人特別多。

我也為大家準備了一套完整的電路和程序。

下圖就是我們信盈達工程師設計的主板和小車。

即可獲取該平衡小車資料網盤下載鏈接，開源所有設計資料。

4、程序設計思路

講完了三種硬件搭建路線之后，需要談論的應該是程序部分了。

我為大家已經準備好了各個“單詞”，只要大家學會拼即可。

如何做？

在資料包中，我準備好了MPU6050測試、電機驅動測試、藍牙測試程序。

我們可以通過程序對單個模塊電路進行測試，一步一步的移植拼接。

比如：

第一步，先測試MPU6050程序，通過測試程序正確讀取出6050數據。

第二步，單獨再調試單片機和電機，單片機程序是否能正確控制電機驅動，使得電機正反轉、加減速。

第三步，以MPU6050程序為基礎，將電機轉動程序加入其中，并添加PID控制函數，以6050數據為閉環入口參數，調節PID參數，計算出控制PWM，來控制電機轉動，保持小車車身平衡。

第四部，小車控制平衡后，對藍牙測試程序進行單獨測試，并將藍牙控制信號輸入到PID控制函數中，作為速度環和轉向環的一個控制變量，來達到控制小車前后左右移動的效果。

以上，是小車程序的整體設計思路。

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5、最后

最后，想要表明一點，關于平衡小車設計，說來簡單且粗暴，但實施起來，需要花費的時間和精力不言而喻。

因為其涵蓋軟硬件設計，對于新手而言，工作量確實較高，但等完成之后，回過頭再看，腦子里覺得沒什么工作量。

但手上卻多了各種技術活。

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