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课题名称

基于单片机的平衡车控制系统的设计

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摘要

摘要：用控制器MC9S12XS128，再结合陀螺仪ENC-03和三轴加速度计MMA7260芯片，设计了一种工作稳定、体积小、运动均匀的平衡车。通过介绍平衡车的平衡原理、系统结构和软硬件设计，讲述了平衡车设计的要点。最后，通过系统理论分析和实验验证了该设计方法的合理性和可行性。

关键词：双轮平衡车MC9S12XS128Moduledesign调试策略

ABSTRACT

ABSTRACT：WithMC9S12XS128asthecontroller,combinedwithgyroscopeENC-03andtriaxialaccelerometerMMA7260chip,atwo-wheelself-balancingvehiclewithstableoperation,smallsizeanduniformmotionwasdesigned.Byintroducingthebalancingprinciple,systemstructure,softwareandhardwaredesignofthebalancingcar,themainpointsofthebalancingcardesignareexpounded.Finally,therationalityandfeasibilityofthedesignmethodareverifiedbysystemtheoreticalanalysisandexperiments.

Key?words:Atwo-wheeledbalancedvehicleMC9S12XS128Debuggingpolicy.

目录

摘要4109_WPSOffice_Level1 3

ABSTRACT 3

1绪论 3

1.1平衡车的研究背景 3

1.2平衡车的研究意义 3

2课题任务与关键技术 3

2.1主要任务 3

2.2关键技术 3

3.控制原理分析 4

3.1控制系统任务分解 4

3.2控制原理 4

4.A/D模块 5

4.1A/D转换原理 5

4.2A/D转换模块功能结构 5

4.3A/D转换模块的编程步骤 6

5.PWM模块 6

5.1PWM的主要特点 7

6.ECT模块 7

6.2PID控制算法 8

6.3PID控制原理 8

6.4PID参数的整定 9

7.人机交互 10

7.1LCD液晶显示 10

7.2矩阵键盘按键识别 10

7.3串口与上位机的通讯 11

7.4双轮平衡小车的系统调试 11

7.5调试策略 11

7.6监控调试 12

7.8无线调试 13

结论 15

致谢 16

附录1：单片机最小系统原理图 19

附录2：单片机最小系统电路图 20

附录3：单片机最小系统PCB图 21

1绪论

1.1平衡车的研究背景

近21世纪以来，随着科技的进步，移动机器人的研究不断地进步，成为目前机器人研究领域一个重要的部分，而且它的应用领域特别广泛，它的任务也很复杂，所以移动机器人需要很高要求。比如，户外的移动机器人需要凹凸不平的路面上行驶，有时候机器人需要在很窄的地方使用运行。如何解决这类问题，已经成了现实中所面对的一个问题。

这个机器人与其他机器人相比，他是通过两个轮子的形式采用两轮共轴，各自独立驱动，车身重心位于车轮轴上方，通过车轮的前后滚动来控制车身的稳定平衡，并且可以在直立条件下完成前进、后退、转弯。

1.2平衡车的研究意义

平衡车具有体积小巧，结构特殊，灵活轻便，适应变化环境地形强，适合在拥挤路面活动，可以在一些复杂环境下工作运动。根据现在人们经济水平的提高，平衡车逐渐的流行开来。因此平衡车具有很好的研究意义。

2课题任务与关键技术

2.1主要任务

本文对平衡车单片机控制系统进行了研究，实现了平衡车的自立控制和蓝牙控制功能。主要采用的是单片机MC9S12XS128。使用不同的传感器，相对设计电路，编写相应编程，完成平衡。利用此系统加速度计和陀螺仪来取得车体的倾角和角速度，然后对数据进行互补。通过编码器获取两个轮子的速度消息。根据所获得的数据进行了速度和倾角的闭环控制。通过蓝牙通信控制来添加，将一切输出数据叠加到输出驱动芯片，最终使平衡车得到控制。

2.2关键技术

2.2.1系统设计

这个平衡车程序系统：车身的机械结构，硬件系统和软件系统的设计。在机械