DIY两轮小车全部开源（PCB+程序+......）超长~~~
本帖最后由 生来孤独 于 2014-12-11 17:32 编辑http://v.youku.com/v_show/id_XODQ2NTIzNTky.htmlhttp://v.youku.com/v_show/id_XODQ2NDgzMjEy.htmlhttp://v.youku.com/v_show/id_XODQ2NDgwNTYw.html前段时间DIY了一辆两轮平衡小车，感觉挺有意思。很多资料都是参考的其他大神的，本着受益于开源，回馈于开源的精神。现在也把自己的做品拿出来晒晒！
故事很长，不想听的建议倒着看~~~
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大二的时候就想做一辆平衡小车玩，那时刚刚学习STM32基本上编程也是瞎搞的，很多都是直接copy瞎改，效果可想而知....... 后来也不了了之放弃了
附当时图片两张：
http://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243764&size=300x300&key=9f81e9f9bdfd317d&nocache=yes&type=fixnonehttp://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243766&size=300x300&key=36bde711e592c29e&nocache=yes&type=fixnone
之后就没有再考虑平衡车，知道自己渣，做不出来~~~~~
转眼暑假，没有回家，留在学校里参加暑假的大学生电子科技比赛（TI杯），那时选择了个寻找铁疙瘩的题目~~~ 说起来比较简单了呐~~~就**的个传感器，跟循迹一样的原理但没做好~~~最痛苦的是接线，用了好多的杜邦线，乱七八糟的几十根有的~~
搞到 最后看到电线头都大了~~~
再来一张~~
http://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243777&size=300x300&key=87bdd3ca537e7a31&nocache=yes&type=fixnone
暑假过后自己也没有回家，然后就在寝室里上上网，看看书，打打游戏，出去打打篮球等~~
最重要的是学习绘制电路板，，，，，开始安装了protle99，，，越用月感觉不对劲儿~~后查了查安装了Altium Designer14之后就是宅寝室浑浑噩噩的看视频，照着比划了~~~~http://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243778&size=300x300&key=ad99fc8c89e28275&nocache=yes&type=fixnone
当时自评价自己的一句话就是 忙忙碌碌却又碌碌无为~~~~（一个人挺伤感的...）
俗话功夫不负有心人自己画了自己的第一块板子---------STM32F10364引脚的最小系统板
{:lol:}{:lol:}{:biggrin:}
下面进入正题
static/image/hrline/4.gif
static/image/hrline/4.gif
先展示一张成品图吧：
http://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243773&size=300x300&key=230e0a4560b22374&nocache=yes&type=fixnonehttp://www.amobbs.com/forum.php?mod=image&aid=243775&size=300x300&key=043eac53983de078&nocache=yes&type=fixnone
主控芯片选用 STM32f103RBT6
电机驱动选用 东芝TB6612
传感器模块选择 MPU6050
蓝牙模块 （能连上就行）
电源供电 12V——（7805）——5V——（1117）——3.3V
然后就是设计板子外形尺寸然后布线
上面是控制板，还有一块电源板子，用于把12V电源稳压到5V 然后输送过来，另一方面为了给小车起到支撑作用，图就不上了,最后我会把工程上传上来的。
然后是还能接电路，为了焊好这东西自己也是蛮拼的，之前先买了一些焊接贴片元件的板子，用来练手。之后为了焊接QFN封装的芯片，还买风枪和一些QFN封装的芯片的模块，拆了焊焊了拆的~~~终究也是练到了好的技术
晒晒自己手工焊好的板子吧！！！！{:lol:}{:lol:}{:loveliness:}
哇哈哈，感觉很有成就感啊~~~~
再说一下电机和电池（排除广告嫌疑~~~~）
下面开始扯一下程序算法~！！！！！！
控制算法：
1.倾角环 得到t时刻的小车平面 和 地理水平面的夹角（正负偏差） + 此夹角 的变化速度2.车速环 得到小车整体的运动速度 得到小车的位移量
3.PWM输出 左右电机通过PWM驱动TB6612控制输出
定义变量：Angle_err 小车平面和地理平面的角度偏差Angle_Gyro 小车角度变化的速度 （角度偏差的变化速度【Gyro 陀螺仪】）Moto_Speed_L 小车左边电机的速度Moto_Speed_R 小车右边电机的速度Moto_Disp_L 小车左边电机的位移Moto_Disp_R 小车右边电机的位移
核心计算公式：PWM_L =(Kp_1 * Angle_err + Kd_1 * Angle_Gyro) + (Kp_2 * Moto_Disp_L + Kd_2 *Moto_Disp_L)
PWM_R =(Kp_1 * Angle_err + Kd_1 * Angle_Gyro) + (Kp_2 * Moto_Disp_R + Kd_2 *Moto_Disp_R)
核心代码注释：void IMU_GetAngle_Now_(float *Ang){
float Angle_1; float Angle_2; short acc; 存放加速度数据0,1,2， 对应XYZ轴 short gyro; 存放陀螺仪数据 0,1,2对应 XYZ轴
MPU6050ReadAcc(acc); 读取传感器的XYZ轴的加速度分量AD值 0~2`16 Angle_1 = atan((acc*1.0f) / (acc*1.0f)); Angle_1 计算当前的角度值 反正切 Angle_1 = (Angle_1 * 180 ) / 3.14 ; 反三角函数计算得到的是弧度制，抓换为 角度值 MPU6050ReadGyro(gyro); 得到传感器的角速度 （通过陀螺仪）
Gyro += ( -gyro / 16.4f )*0.02 ; AD值 转换为角度值 计算原理参见传 感器数据手册转换为角度值后进行积分处理0.02为积 分采样时间20ms
Angle_2 = 0.98 *Gyro + 0.02 * Angle_1; 角度的低通滤波，以消除震动和干扰误差
Gyro = Angle_2 ; 防止陀螺仪误差积分漂移 Ang = Angle_2+3.18; Ang【0】 当前偏差角度+ 3.18 传感器 安装偏差（零偏） Ang = (-gyro / 16.4f) * 0.01; 纠正陀螺仪方向 返回角速度}滤波效果图：（说真的，没搞懂卡尔曼滤波~~~~~这个效果也不差，还简单）
绿色 加速度计算角度 黄色 低通输出曲线 红色 陀螺仪跟踪曲线
输入参数 当前角度 角速度 输出参数 voidvoid IMU_Control_Gyro4(float Angle ,float Gyro){ static int speed ; int Left , Reght ;
if(Angle > -45 && Angle < 45) 当前角度情况判断 { //得到 速度 和 位移 //speed speed_L 左边速度 //speed speed_R 右边速度 //speed //speed //speed speed_move_L 位移L //speed speed_move_R MOTO_Get_Speed2(speed); //直立 Left = Angle * 75 + Gyro * 75 ; Reght = Angle * 75 + Gyro * 75 ; //叠加速度位移控制 speed = speed * 2.0 + speed * 28 ; speed = speed * 2.0 + speed * 28 ; //对叠加的速度位移控制做平滑输出处理 speed *= 0.09 ; speed *= 0.09 ; //直立控制和平滑后的速度位移控制相叠加 Left += speed ; Reght += speed ; //PWM通过电机驱动模块输出到电机 TIM3_Pwm_Set(Left,Reght); } else { NC = 0 ; 关闭电机 LED1 = !NC ; LED关闭 }}
void MOTO_Get_Speed2 (int *V){ int I_ = 1000 ; //得到计数器值 V =TIM_GetCounter(TIM2); //A0 V =TIM_GetCounter(TIM1); //A12 //计数器清零，准备下一次采样 TIM_SetCounter( TIM1,0); / TIM_SetCounter( TIM2,0); //由电机当前的驱动方向，判断电机转动方向的正负，进而判断速度的正负 if(AIN_1==1) V = -V ; if(BIN_1==1) V = -V ; //对速度做平滑处理，类似之前的角度处理方法 V = V * 0.7 + V * 0.3 ; V = V * 0.7 + V * 0.3 ;
V = V ; V = V ; //左右车轮取平均值输出 使其做直线运动V【4】当前的车速 V = ( V + V ) / 2 ; V = V ; //速度累加 的到位移左右车轮的位移 V += V ; V += V ; //对位移（积分）的饱和处理 防止误差积分偏移过远 造成速度位移控制的不稳定 if( V < -I_) V = -I_ ; if( V > I_ ) V =I_ ; if( V < -I_) V = -I_ ; if( V > I_ ) V =I_ ; //增加小车的位移控制量 前进 后退 左转 右转 V = V + MOTO_SPEED_L ; V = V + MOTO_SPEED_R ;}
void TIM3_Pwm_Set(int LL,int RR){ ************************************************** if(RR<0) AIN_1=1,AIN_2=0; else AIN_1=0,AIN_2=1;
if(LL<0) BIN_1=1,BIN_2=0; else BIN_1=0,BIN_2=1; ************************************************** LL = abs(LL)+25; 增加控制死区 RR = abs(RR)+25;
if(LL>=999) LL=999; 控制饱和处理 if(RR>=999) RR =999;
TIM_SetCompare2(TIM3,LL); 电机对应的PWM通道输出 TIM_SetCompare1(TIM3,RR);}
中断判断标志位：
if(TIM4_IMU) { IMU_GetAngle_Now_(IMU); IMU_Control_Gyro4(IMU,IMU); TIM4_IMU=0; }
最后再上一张示意图，，，，，有点抽象，自己画的
嗯，，，，，，，，，该说的都说完了~~~上电，烧程序，小车跑起来了~~~
下面2楼上传视频和工程代码.........（不要和我抢！！！！！）
static/image/hrline/4.gif
关于遥控，自己只做了按键的控制，没有再做6050的姿态控制，本打算通关按键切换控制模式，既可以按键控制也可以6050姿态控制（类似空中鼠标把），后来事情有点多，拖一拖，回头再弄，大体上已经完成！！！！小车一些参数可能还要再细细调一调!!!!!
画了多少钱？？？？
八九百吧~~~~~乱七八糟的，打板子画了400大样，有很多设计废的~~~~ 买芯片什么的，差不多就是这个数！！！不过感觉还是很值得的！！！远比要买一个现成的划算得多！！
写的哼乱啊啊~~~
资料在七楼和十楼！！！！
{:lol:}{:lol:}很多图片都看不到 你说你是多想被XX啊 你的图片挂了 谢谢LZ的分享哈，不过貌似图全挂了。。。 本帖最后由 zjk 于 2014-12-11 15:38 编辑
LZ换个图库吧 工程文件：
遥控好像暂时上传不了了~~~视频太大，上传到优酷待审核中
zjk 发表于 2014-12-11 15:33
谢谢LZ的分享哈，不过貌似图全挂了。。。
是吗？？？？？{:funk:} 我再看看
生来孤独 发表于 2014-12-11 15:52
是吗？？？？？ 我再看看
你的图片直接从QQ空间上复制链接过来的，被屏蔽了，把图片直接上传到论坛吧。你自己可能发现不了，用另一个浏览器，或另一个电脑，也许就发现问题了。 生来孤独 发表于 2014-12-11 15:52
是吗？？？？？ 我再看看
遥控程序和遥控PCB与原理图 zysblog 发表于 2014-12-11 15:55
你的图片直接从QQ空间上复制链接过来的，被屏蔽了，把图片直接上传到论坛吧。你自己可能发现不了，用另一 ...
谢谢，提醒，阿莫就没有个截图的工具吗
图片几乎全挂了 生来孤独 发表于 2014-12-11 15:57
谢谢，提醒，阿莫就没有个截图的工具吗
给你个超级好用的截图工具：FSCapture .该软件支持滚动屏幕截图，非常强大，截完图后，可以进行简单编辑。阿莫论坛，应该不支持编辑状态下截图，没发现。 你的图挂了 真的不错，也在做类似的东西， 赞赞赞赞赞赞赞赞，，，，很不错，生命在于折腾。。。。。。。 相当赞~如果能再编辑一下就好了，看着很乱感觉 哈哈，TI的那个金属探测是吧我黑龙江的也做了 羡慕楼主大学有如此好的宿舍 楼主的皮鞋好酷的样子{:biggrin:}{:biggrin:} 不错~~~· 不错~~~~~~~~ 楼主电机的广告还是可以做一做的嘛。。。淘宝上有吗？ eva015401 发表于 2014-12-11 16:29
羡慕楼主大学有如此好的宿舍
我们寝室是真个楼栋最差的~~~{:lol:} {:lol:} Vampireyifeng 发表于 2014-12-11 16:34
楼主的皮鞋好酷的样子
迪卡侬的运动鞋好不好~~~ 这电机没霍尔？ 顶一把，顺便mark 好东西，这一套大概要多少钱，不做板子，手焊的话，一直想做一个，好久不干电子了，没时间研究啊。。。。 还有一个问题 我没有示波器啊 能做吗 做了一次小车已经对你很熟了！{:biggrin:} 谢谢分享 ，学习了！ sisia 发表于 2014-12-11 22:36
还有一个问题 我没有示波器啊 能做吗
完全可以的！！！ .速度控制不是调pi的吗 感谢楼主的分享，刚看了楼主的程序和原理图，二者有出入，程序中定义的引脚和原理图中不一致。。。 不错，做的很认真，你的车子用这个电机速度能起来么？ 问一下 楼主减速电机的型号是什么 最好给一下淘宝链接{:kiss:} 楼主的这个厉害，值得学习！！！！ RudeBoy 发表于 2014-12-14 21:49
不错，做的很认真，你的车子用这个电机速度能起来么？
速度还好吧，相比飞思卡尔他们那个嗖嗖跑的差远了~~~但也不满 might2014 发表于 2014-12-14 21:24
感谢楼主的分享，刚看了楼主的程序和原理图，二者有出入，程序中定义的引脚和原理图中不一致。。。 ...
一个是遥控的，一个是小车的 二者PCB和程序都有上传，，可能你看差了吧，，，，， 很不错的作品哦，谢谢共享 生来孤独 发表于 2014-12-22 13:44
速度还好吧，相比飞思卡尔他们那个嗖嗖跑的差远了~~~但也不满
速度差别的原因是因为选的电机么？ 顶一把，顺便mark 做的真心不错。高手都是钻研出来的。 确实好长..... 楼主宿舍不错哈。。。 有车有床有沙发 fengyunyu 发表于 2014-12-22 20:54
速度差别的原因是因为选的电机么？
恩，本身电机为了增加扭矩就减慢了速度极限速度跑不快，，，，，，，我感觉不安装减速器直接拿电机驱动也可以的！！ 好象是在校生，又一力作呀！ 楼主你那遥控器上的摇杆按键哪儿买的？ 支持楼主的开源精神，我也在做类似的，有空一起交流啊1164512033{:handshake:} {:victory:} 江湖笑 发表于 2015-1-15 19:43
楼主你那遥控器上的摇杆按键哪儿买的？
T宝，五相摇杆按键 今天自己下来看看之前上传的小车PCB好像传错了，现在补上 好贴！不错！ 顶一下，不错！ 记号笔 很好，谢谢分享 楼主QQ号多少？想向您学习，我的QQ:394519046 非常好 学习学习 支持楼主~~很厉害吖~~ 楼主挺有钻研精神的，赞一个。
有没有啥入门资料啊，感觉对于自平衡小车的原理不太懂 {:dizzy:} 思路讲的不错，LZ还是很棒的 打算用TB6612驱动电机， 从网上找的五花八门的资料我已经懵了。请教一下LZ，对TB6612的输入，
主控是输出两路PWM给 PWM_A、PWM_B，用GPIO控制 AIN_1、AIN_2、BIN_1、BIN_2；
还是要输出4路PWM给AIN_1、AIN_2、BIN_1、BIN_2，用GPIO控制PWM_A、PWM_B？
mtlsh 发表于 2015-11-8 22:50
打算用TB6612驱动电机， 从网上找的五花八门的资料我已经懵了。请教一下LZ，对TB6612的输入，
主控是输出两 ...
主控是输出两路PWM给 PWM_A、PWM_B，用GPIO控制 AIN_1、AIN_2、BIN_1、BIN_2控制方向 大神你好 最近我也在做平衡小车， 但是无论如何直立环都立不起来
调了２天了，你能方便和我讨论下吗，谢谢了 a85921819 发表于 2015-11-12 15:58
大神你好 最近我也在做平衡小车， 但是无论如何直立环都立不起来
调了２天了，你能方便和我讨论下吗，谢谢 ...
控制工程不太懂，全凭感觉~~ 控制工程不太懂，俺也是全凭感觉~~
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