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《雙輪自平衡小車項(xiàng)目立項(xiàng)設(shè)計(jì)方案報(bào)告學(xué)位論文.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、電子與信息工程學(xué)院項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng)目名稱雙輪自平衡小車設(shè)計(jì)專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)目錄一自平衡小車的總體方案設(shè)計(jì)31、自平衡小車的設(shè)計(jì)方案32、自平衡小車的總體框圖3二系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41、單片機(jī)控制模塊42、陀螺儀加速度計(jì)模塊43、光碼盤測(cè)速模塊64、穩(wěn)壓模塊75、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊86、LCD1602顯示模塊11三軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)161、設(shè)計(jì)思想16（1）PID技術(shù)16（2）應(yīng)用現(xiàn)狀16（3）PID調(diào)節(jié)規(guī)律17（4）極點(diǎn)配置18（5）極點(diǎn)配置條件18（6）極點(diǎn)配置控制器212、程序流程圖223、程序代碼23摘要隨著科技進(jìn)步，生活水平的提高，人們追求智能
2、與舒適的愿望也日益強(qiáng)烈。從而催生了許多智能化的產(chǎn)品。如智能電視、智能小車等。如何實(shí)現(xiàn)小車的小車的自動(dòng)快捷駕駛，也成為人們心中的向往與疑問，基于這種趨勢(shì)與需求，著眼于實(shí)際情況。本文介紹了基于STC90C51單片機(jī)的自平衡小車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)基于陀螺儀等傳感器，利用PID平衡算法，對(duì)小車的速度傾斜角度平衡狀態(tài)來進(jìn)行檢測(cè)，并通過單片機(jī)來控制電機(jī)來實(shí)現(xiàn)雙輪小車自如平衡地運(yùn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)小車智能自主控制的目的。關(guān)鍵詞：STC90C51自平衡PID算法一自平衡小車的總體方案設(shè)計(jì)1、自平衡小車的設(shè)計(jì)方案該自平衡小車，采用STC90C51單片機(jī)和各種傳感器的組合，
3、構(gòu)成了自平衡小車系統(tǒng)。其系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：單片機(jī)控制系統(tǒng)、陀螺儀加速度檢測(cè)模塊、光碼盤測(cè)速模塊、穩(wěn)壓模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD1602顯示模塊組成。本設(shè)計(jì)的自平衡小車工作原理：給小車通電，平衡放在地上，當(dāng)小車開始傾斜時(shí)，陀螺儀及時(shí)地采集的小車傾斜角度數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，而加速度計(jì)將車子傾斜的瞬時(shí)加速度采集后也傳給單片機(jī)，同時(shí)，光碼測(cè)速儀也將車子的實(shí)時(shí)速度采集后傳給單片機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)收集到以上三組數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理后，在PID平衡算法的控制下，控制電機(jī)及時(shí)地做出前進(jìn)或后退或加速或減速的反應(yīng)，使車子在一個(gè)小角度范圍內(nèi)做平衡地來回?cái)[動(dòng)，以保
4、持車子的不倒。2、自平衡小車的總體框圖自平衡小車主要由以下模塊組成：單片機(jī)控制系統(tǒng)、陀螺儀加速度檢測(cè)模塊、光碼盤測(cè)速模塊、穩(wěn)壓模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、LCD1602顯示模塊，以下是自平衡小車系統(tǒng)方框圖。單片機(jī)控制模塊陀螺儀加速度模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊光碼盤測(cè)速模塊LCD1602顯示模塊穩(wěn)壓模塊（電源）自平衡小車系統(tǒng)框圖二系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1、單片機(jī)控制模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如下：單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由復(fù)位電路以及晶振電路組成，它是保證單片機(jī)能正常工作的最基本條件，在此不作過多介紹。2、陀螺儀加速度計(jì)模塊本設(shè)計(jì)中所采用的陀螺儀加速度設(shè)模塊為MPU
5、6050，之所以選擇這個(gè)模塊，是因?yàn)槠溆幸韵聝?yōu)點(diǎn)：（）集角度測(cè)量與加速度測(cè)量于一體（2）其那同時(shí)測(cè)量三軸上的角度與加速度測(cè)量（3）其輸出為數(shù)字信號(hào)，便于處理于存儲(chǔ)與傳輸（4）測(cè)量范圍大，反應(yīng)快。以下是MPU6050相關(guān)資料MPU-6000為全球首例整合性6軸運(yùn)動(dòng)處理組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時(shí)之軸間差的問題，減少了大量的包裝空間。MPU-6000整合了3軸陀螺儀、3軸加速器，并含可藉由第二個(gè)I2C端口連接其他廠牌之加速器、磁力傳感器、或其他傳感器的數(shù)位運(yùn)動(dòng)處理(DMP:DigitalMotionProcessor)硬件加速引
6、擎，由主要I2C端口以單一數(shù)據(jù)流的形式，向應(yīng)用端輸出完整的9軸融合演算技術(shù)InvenSense的運(yùn)動(dòng)處理資料庫，可處理運(yùn)動(dòng)感測(cè)的復(fù)雜數(shù)據(jù)，降低了運(yùn)動(dòng)處理運(yùn)算對(duì)操作系統(tǒng)的負(fù)荷，并為應(yīng)用開發(fā)提供架構(gòu)化的API。MPU-6000的角速度全格感測(cè)范圍為±250、±500、±1000與±2000°/sec(dps)，可準(zhǔn)確追緃快速與慢速動(dòng)作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測(cè)范圍為±2g、±4g±8g與±16g。產(chǎn)品傳輸可透過最高至400kHz的I2C或最高達(dá)20MHz的SPI。MPU-6000可在不同電壓下工作，VDD供電電壓介為2.5V±5%、3.0
7、V±5%或3.3V±5%，邏輯接口VVDIO供電為1.8V±5%。MPU-6000的包裝尺寸4x4x0.9mm(QFN)，在業(yè)界是革命性的尺寸。其他的特征包含內(nèi)建的溫度感測(cè)器、包含在運(yùn)作環(huán)境中僅有±1%變動(dòng)的振蕩器。引腳圖實(shí)物圖3、光碼盤測(cè)速模塊此模塊有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)速精度高，反應(yīng)快，因?yàn)槠湟蝗τ懈哌_(dá)60個(gè)柵格（2）能測(cè)正反轉(zhuǎn)此模塊詳細(xì)資料如下：對(duì)管廠家：美國惠普HP原裝供電電壓：5V接線方式：紅5V?????????黑GND輸出信號(hào)：5Vp-p?兩相信號(hào)輸出（見下圖）。兩根信號(hào)線，一根黃色的一根藍(lán)色的（由于生產(chǎn)批次不同，有時(shí)候信號(hào)線可能為綠
8、色，不影響使用）,黃色和藍(lán)色分別是2個(gè)TTL電平（可以直接接單片機(jī)）信號(hào)?（注:測(cè)正反轉(zhuǎn)就是靠這兩個(gè)電平區(qū)分是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)）（設(shè)A?B?
