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    學了嵌入式還不會做平衡車,看這里!

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式資訊
    • 時間:2020-04-23 16:34

    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。很多朋友咨詢信我,電子設計入門該選什么項目時,我會推薦平衡車這個,下面一起來看看!

    首先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。

    第一個方法: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!

    第二種方式:模塊+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。

    第三種方式: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。

    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。所以在學習過程中大家最好查閱資料。

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