本作品设计目的：设计一种两轮自动寻道平衡车，能在不同类型的道路.DOC

【作品介绍】 摘要：现代科技的发展，四轮车走进千家万户，为了节能减排，向绿色化发展，两轮平衡车。利用电子技术制作个芯片MC9S12XS个陀螺仪ENC03个加速度计MMA7260个线性CCD传感器TSL1401个按键和个液晶显示器5110组成。能在不同类型的道路上自动寻道，以适当的速度自动地前进。能够顺利地通过弯道、十字叉道、虚线道、坡道，减速通过障碍地带，检测到终止线后在终止线处停车。验结果表明，作品已寻路，具有性能、操作方便、行驶自如等特点。 关键词：；； 物理学技术结合促进了人类文明的发展，就是以电子技术专业知识为基础，结合制作的一件作品。 1 设计方案 由1个芯片MC9S12XS、1个陀螺仪ENC03、1个加速度计MMA7260、1个线性CCD传感器TSL1401、4个按键和1个液晶显示器5110组成。该作品采用1节7.2V可充电的镍镉蓄电池供电。由电源模块、驱动模块、显示系统、控制系统4个部分组成结构图如图1所示。 图1 结构图其中 图1 电源模块电路图 其中驱动系统 图2 驱动电路原理图 驱动系统利用1个MC9S12XS单片机作为驱动系统核心，10个BTN7860B芯片控制80个信号输出口，其中MC9S12XS 单片机2个AD端口分别控制陀螺仪ENC03和加速度计MMA7260，接收陀螺仪和加速度计分别测得的角速度和g*sinθ数据，软件通过卡尔曼滤波，将角速度和角度柔和，在虚拟示波器上显示卡尔曼滤波，卡尔曼滤波示意图如图所示，运用PID控制原理，将柔和的角度加上一个放大比例P输出占空比控制 4个PP端口电机的。显示系统示意图如图所示。 图卡尔曼滤波图4 5110显示器 自动寻道平衡车的控制系统包括通过直立控制、速度控制和方向控制三个方面当车向前倒的时候，电机顺时针正方向转动，摩擦力车平衡；相反，当车向后倒的时候，电机反转，摩擦力平衡。其中直立控制，通过控制电机正反转运动保持车子直立平衡状态，示意图如图所示；其中速度控制，通过车子的倾角来实现车子速度控制，实际上最后还是演变成通过控制电机转速来实现车轮速度的控制；其中方向控制，通过控制两个电机之间的转动差速实现车子转向控制，通过液晶显示5110显示自动寻道平衡车各个参数，按键修改参数，使自动寻道平衡车达到最佳状态，从而实现在道上自动。 图 技术难题 直立自动寻道平衡车在平衡位置会来回荡，会产生过冲除由于过冲产生的震荡，但力不能过大过大会产生车的高频抖动。角度过慢，车的速度难以控制，然朝一个方向加速角度过快，车出现超调现象，先加速后减速匀速只有角度才能匀速行驶。速度控制方向才能顺利弯当车过右弯时，左轮侧翻当车过弯时，轮侧翻。控制车平衡不能让车正常，角度增加增大电机的，会朝某个方向加速，倒下，通过软件来车的角度来控制电机的用PID控制原理，车速增加，车角度减小减小电机的来车的速度MC9S12XS单片机TSL1401传感器TSL1401传感器获取数据后，进行分析道路的情况，对道白色和黑色二值化当弯道的时候，控制车车行驶。最后，用MC9S12XS 5个PA端口和4个PB端口分别控制液晶和按键完成显示和按键的功能，调节参数。自动寻道平衡车 图自动寻道平衡车 本作品（a）运用摆原理，让小车直立在地面上不倒，完成直立方案；（b）角度来控制小车的速度，让小车；（c）利用传感器为小车判断方向行驶，完成方向控制自寻道，具有性能稳定、操作方便、行驶自如等特点。该自动寻道平衡车能在28内自动行驶37，道路上包括曲率半径为0.75m的直角弯道、120°弯道及大S型弯道，还包括十字交叉和小S型弯道。自动寻道平衡车能通过带有虚线的道路以及30°倾角的坡道。自动寻道平衡车还能越过高5mm宽10cm的障碍物（模拟减速带）。 4 结束语 现代技术的不断发展，带来的就是能源的损耗和环境的污染在不同类型的道路上自动寻道，以适当的速度自动地前进。能够顺利地通过弯道、十字叉道、虚线道、坡道，减速通过障碍地带，检测到终止线后在终止线处停车不但性能稳定操作方便行驶自如，无需石油能源无排放无噪声无污染，节约能源对将来发展双轮平稳车有着重要的意义。 参考文献： [1] 卓晴黄开胜邵贝贝. 学做智能车北京航空航天大学出版社2007 [2] 谭浩强. C程序设计清华大学出版社2001 [3] 刘金琨. 先进PID控制及其MATLAB仿真 电子工业出版社2003 [4] 陈静. 两轮自平衡机器人模型及控制方法研究北京工业大学硕士学位论文2008 [5] 张阳. MC9S12XS单片机原理及嵌入式系统开发电子工业出版社2010 [6] 肖乐. 两轮自平衡机器人建模及智能控制研究[D]. 哈尔滨理工大学硕士学位论文. 2011