4是dd444
时间：2020-04-27 08:23:20
来源：4阿斯顿撒多
作者：信盈达
平衡小车，这个开源项目已经出来很多年了，虽然是一个比较基础的项目，但也牵扯到方方面面的知识，单片机程序开发、硬件电路设计、焊接手法等。在许多朋友咨询信盈达小编，电子设计入门，该选什么项目时，小编都会首推这个。
那么，如果一个新手，或者对电子设计有兴趣但不知道从何下手时，看这篇文章就对了。我将平衡小车分为三种技术路线，不同的技术路线都可以实现完成平衡小车，不同的路线，针对不同的基础的人群，难度都不同。
直接网上买一套平衡小车底盘, 100元以内足以，太贵的没必要买。一般来说，车底盘都含有电机、轮子、车板。
有了车架，还差电路部分，如何设计？为了让大家快速熟悉平衡小车的系统电路，加快开发速度。第一条路线，我们采用模块化的设计方式。也就是电路部分都采用模块，将各个模块电路连接起来即可完成电路设计。那么需要哪些模块电路呢？
单片机最小系统：这个是用来写入程序的。
电机驱动：用来驱动电机；单片机IO电流不够，不足以驱动电机。
姿态传感器：MPU6050（用来获取小车姿态数据，来保持平衡）。
电源模块：用来做电源升降压，给各个单元电路（单片机、电机驱动MPU6050）供电。
电池：给整个系统供电。
无线模块：用来做遥控，控制小车移动行走。
做个简要说明:
单片机最小系统(10~20元) ；根据自己的单片机型号来选择，喜欢用32的可以买32，喜欢用51的可以用51等。电机驱动(10~15元) ：据购买的电机电压来购买，比如，你的电压是12v，应该选用工作在12V下的电机驱动。姿态传感器(10元) ：这个基本不用考虑其他的，常用的就是MPU6050,当然，还有其他的一些数字的、 模拟的姿态传感器，像icm20602+ ak8975+sp106-001等。电池和电源模块：为了方便，多少V的电机就选多少V的电池，一般而言，现在都是12V的直流减速电机直接选用12V的航模电池套装即可。无线模块：无线模块建议选用蓝牙, HC05/06主从一体。口通信，便宜,主要是，可以直接连接手机蓝牙，用手机APP直接对小车进行控制。（手机控制不香吗?）
将各个系统模块化之后，根据电路原理图，要进行的就是，手工焊接。针对完全不熟悉的朋友而言，更推荐此种方式，此种方式能让我们更快速且有效的去搭建起电路，并去验证我们的电路。毕竟PCB的绘制以及腐蚀都是需要时间的，更加不说那些对PCB设计不熟悉的朋友了。手工焊接，需要一块和车架板差不多大小的洞洞板，方便我们的板子后面安装在车上。手工焊接和PCB设计一样，需要考虑各个模块以及元件的布局。也就是各个模块的摆放位置。模块位置的摆放正确与否，能让我们少走锡，少布跳线。能让我们省去许多精力，到底能多省。用烙铁去体会！
同样的，第二条路线也采用模块化设计，但与第一条不同的是，在于不再使用洞洞板焊接，但此种方法路线，针对于基础较好，对PCB绘制以及一些单片机基本电路较为熟悉的朋友。当然，用第一种方法完成平衡小车的设计之后，可以采用第二种方法进行进阶学习，可以通过此方法来学习或加强PCB设计。本质上，此种方法路线与第一种没有什么不同。省去了人工焊接布线，使用机器布线，再通过自我腐蚀或工厂打样制作，来完成整个电路板的设计。
同样的，第三条路线都可以作为第一条、第二条的进阶学习之路。想要完成集成化主板的设计，需要对单片机系统以及外围电路非常熟悉，能进行自我电路设计，包括一些基本的电源电路等。当然，网上也有许多电路可以进行参考，毕竟做的人特别多。在此我也为大家准备了一套完整的电路和程序资料。长按图片二维码即可获取该平衡小车开源设计资料等。
*信盈达工程师设计的主板和小车
讲完了三种硬件搭建路线之后，需要谈论的应该是程序部分了。我为大家已经准备好了各个“单词”，只要大家学会拼即可。在资料包中，我准备好了MPU6050测试、电机驱动测试、蓝牙测试程序。我们可以通过程序对单个模块电路进行测试，一步一步的移植拼接。
先测试MPU6050程序，通过测试程序正确读取出6050数据。
单独再调试单片机和电机，单片机程序是否能正确控制电机驱动，使得电机正反转、加减速。
以MPU6050程序为基础，将电机转动程序加入其中，并添加PID控制函数，以6050数据为闭环入口参数，调节PID参数，计算出控制PWM，来控制电机转动，保持小车车身平衡。
小车控制平衡后，对蓝牙测试程序进行单独测试，并将蓝牙控制信号输入到PID控制函数中，作为速度环和转向环的一个控制变量，来达到控制小车前后左右移动的效果。
最后，想要表明一点，关于平衡小车设计，说来简单且粗暴，但实施起来，需要花费的时间和精力不言而喻。因为其涵盖软硬件设计，对于新手而言，工作量确实较高，但等完成之后，回过头再看，脑子里觉得没什么工作量。但手上却多了各种技术活。这也许就是电子设计的魅力之所在：享受设计制作过程之折磨，收获成果后之享受。
----------- E N D -----------
