教你如何讓做做平衡小車

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平衡小車，這個(gè)開源項(xiàng)目已經(jīng)出來(lái)很多年了，雖然是一個(gè)比較基礎(chǔ)的項(xiàng)目，但也牽扯到方方面面的知識(shí)，單片機(jī)程序開發(fā)、硬件電路設(shè)計(jì)、焊接手法等。

在許多朋友咨詢信盈達(dá)小編，電子設(shè)計(jì)入門，該選什么項(xiàng)目時(shí)，小編都會(huì)首推這個(gè)。

那么，如果一個(gè)新手，或者對(duì)電子設(shè)計(jì)興趣但有不知道從何下手時(shí)，看這篇文章就對(duì)了。

我將平衡小車分為三種技術(shù)路線，不同的技術(shù)路線都可以實(shí)現(xiàn)完成平衡小車，不同的路線，針對(duì)不同的基礎(chǔ)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(shè)計(jì)？

有了車架，還差電路部分，如何設(shè)計(jì)？

為了讓大家快速熟悉平衡小車的系統(tǒng)電路，加快開發(fā)速度。

第一條路線，我們采用模塊化的設(shè)計(jì)方式。

也就是，電路部分都采用模塊，將各個(gè)模塊電路連接起來(lái)即可完成電路設(shè)計(jì)。

那么需要哪些模塊電路呢？

單片機(jī)最小系統(tǒng)：這個(gè)是用來(lái)寫入程序的。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)：用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；單片機(jī)IO電流不夠，不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

姿態(tài)傳感器：MPU6050（用來(lái)獲取小車姿態(tài)數(shù)據(jù)，來(lái)保持平衡）。

電源模塊：用來(lái)做電源升降壓，給各個(gè)單元電路（單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)MPU6050）供電。

電池：給整個(gè)系統(tǒng)供電。

無(wú)線模塊：用來(lái)做遙控，控制小車移動(dòng)行走。

1.3 手工焊接

將各個(gè)系統(tǒng)模塊化之后，根據(jù)電路原理圖，要進(jìn)行的就是，手工焊接。

針對(duì)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(yàn)證我們的電路。

畢竟PCB的繪制以及腐蝕都是需要時(shí)間的，更加不說(shuō)那些對(duì)PCB設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)一樣，需要考慮各個(gè)模塊以及元件的布局。也就是各個(gè)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(huì)！

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(shè)計(jì)，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(duì)于基礎(chǔ)較好，對(duì)PCB繪制以及一些單片機(jī)基本電路較為熟悉的朋友。

當(dāng)然，用第一種方法完成平衡小車的設(shè)計(jì)之后，可以采用第二種方法進(jìn)行進(jìn)階學(xué)習(xí)，可以通過(guò)此方法來(lái)學(xué)習(xí)或加強(qiáng)PCB設(shè)計(jì)。

畢竟，別人的電路板，哪有自己設(shè)計(jì)的香。

本質(zhì)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(jī)器布線，再通過(guò)自我腐蝕或發(fā)廠打樣制作。來(lái)完成整個(gè)電路板的設(shè)計(jì)。

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(jìn)階學(xué)習(xí)之路。

想要完成集成化主板的設(shè)計(jì)，需要對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)以及外圍電路非常熟悉，能進(jìn)行自我電路設(shè)計(jì)，包括一些基本的電源電路等。

當(dāng)然，網(wǎng)上也有許多電路可以進(jìn)行參考，畢竟做的人特別多。

我也為大家準(zhǔn)備了一套完整的電路和程序。

下圖就是我們信盈達(dá)工程師設(shè)計(jì)的主板和小車。

即可獲取該平衡小車資料網(wǎng)盤下載鏈接，開源所有設(shè)計(jì)資料。

4、程序設(shè)計(jì)思路

講完了三種硬件搭建路線之后，需要談?wù)摰膽?yīng)該是程序部分了。

我為大家已經(jīng)準(zhǔn)備好了各個(gè)“單詞”，只要大家學(xué)會(huì)拼即可。

如何做？

在資料包中，我準(zhǔn)備好了MPU6050測(cè)試、電機(jī)驅(qū)動(dòng)測(cè)試、藍(lán)牙測(cè)試程序。

我們可以通過(guò)程序?qū)�單個(gè)模塊電路進(jìn)行測(cè)試，一步一步的移植拼接。

比如：

第一步，先測(cè)試MPU6050程序，通過(guò)測(cè)試程序正確讀取出6050數(shù)據(jù)。

第二步，單獨(dú)再調(diào)試單片機(jī)和電機(jī)，單片機(jī)程序是否能正確控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得電機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速。

第三步，以MPU6050程序?yàn)榛�礎(chǔ)，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)程序加入其中，并添加PID控制函數(shù)，以6050數(shù)據(jù)為閉環(huán)入口參數(shù)，調(diào)節(jié)PID參數(shù)，計(jì)算出控制PWM，來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，保持小車車身平衡。

第四部，小車控制平衡后，對(duì)藍(lán)牙測(cè)試程序進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，并將藍(lán)牙控制信號(hào)輸入到PID控制函數(shù)中，作為速度環(huán)和轉(zhuǎn)向環(huán)的一個(gè)控制變量，來(lái)達(dá)到控制小車前后左右移動(dòng)的效果。

以上，是小車程序的整體設(shè)計(jì)思路。

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5、最后

最后，想要表明一點(diǎn)，關(guān)于平衡小車設(shè)計(jì)，說(shuō)來(lái)簡(jiǎn)單且粗暴，但實(shí)施起來(lái)，需要花費(fèi)的時(shí)間和精力不言而喻。

因?yàn)槠浜�蓋軟硬件設(shè)計(jì)，對(duì)于新手而言，工作量確實(shí)較高，但等完成之后，回過(guò)頭再看，腦子里覺得沒什么工作量。

但手上卻多了各種技術(shù)活。