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時間：2020-04-27 08:23:20
來源：4阿斯頓撒多
作者：信盈達
平衡小車，這個開源項目已經出來很多年了，雖然是一個比較基礎的項目，但也牽扯到方方面面的知識，單片機程序開發、硬件電路設計、焊接手法等。在許多朋友咨詢信盈達小編，電子設計入門，該選什么項目時，小編都會首推這個。
那么，如果一個新手，或者對電子設計有興趣但不知道從何下手時，看這篇文章就對了。我將平衡小車分為三種技術路線，不同的技術路線都可以實現完成平衡小車，不同的路線，針對不同的基礎的人群，難度都不同。
直接網上買一套平衡小車底盤, 100元以內足以，太貴的沒必要買。一般來說，車底盤都含有電機、輪子、車板。
有了車架，還差電路部分，如何設計？為了讓大家快速熟悉平衡小車的系統電路，加快開發速度。第一條路線，我們采用模塊化的設計方式。也就是電路部分都采用模塊，將各個模塊電路連接起來即可完成電路設計。那么需要哪些模塊電路呢？
單片機最小系統：這個是用來寫入程序的。
電機驅動：用來驅動電機；單片機IO電流不夠，不足以驅動電機。
姿態傳感器：MPU6050（用來獲取小車姿態數據，來保持平衡）。
電源模塊：用來做電源升降壓，給各個單元電路（單片機、電機驅動MPU6050）供電。
電池：給整個系統供電。
無線模塊：用來做遙控，控制小車移動行走。
做個簡要說明:
單片機最小系統(10~20元) ；根據自己的單片機型號來選擇，喜歡用32的可以買32，喜歡用51的可以用51等。電機驅動(10~15元) ：據購買的電機電壓來購買，比如，你的電壓是12v，應該選用工作在12V下的電機驅動。姿態傳感器(10元) ：這個基本不用考慮其他的，常用的就是MPU6050,當然，還有其他的一些數字的、 模擬的姿態傳感器，像icm20602+ ak8975+sp106-001等。電池和電源模塊：為了方便，多少V的電機就選多少V的電池，一般而言，現在都是12V的直流減速電機直接選用12V的航模電池套裝即可。無線模塊：無線模塊建議選用藍牙, HC05/06主從一體。口通信，便宜,主要是，可以直接連接手機藍牙，用手機APP直接對小車進行控制。（手機控制不香嗎?）
將各個系統模塊化之后，根據電路原理圖，要進行的就是，手工焊接。針對完全不熟悉的朋友而言，更推薦此種方式，此種方式能讓我們更快速且有效的去搭建起電路，并去驗證我們的電路。畢竟PCB的繪制以及腐蝕都是需要時間的，更加不說那些對PCB設計不熟悉的朋友了。手工焊接，需要一塊和車架板差不多大小的洞洞板，方便我們的板子后面安裝在車上。手工焊接和PCB設計一樣，需要考慮各個模塊以及元件的布局。也就是各個模塊的擺放位置。模塊位置的擺放正確與否，能讓我們少走錫，少布跳線。能讓我們省去許多精力，到底能多省。用烙鐵去體會！
同樣的，第二條路線也采用模塊化設計，但與第一條不同的是，在于不再使用洞洞板焊接，但此種方法路線，針對于基礎較好，對PCB繪制以及一些單片機基本電路較為熟悉的朋友。當然，用第一種方法完成平衡小車的設計之后，可以采用第二種方法進行進階學習，可以通過此方法來學習或加強PCB設計。本質上，此種方法路線與第一種沒有什么不同。省去了人工焊接布線，使用機器布線，再通過自我腐蝕或工廠打樣制作，來完成整個電路板的設計。
同樣的，第三條路線都可以作為第一條、第二條的進階學習之路。想要完成集成化主板的設計，需要對單片機系統以及外圍電路非常熟悉，能進行自我電路設計，包括一些基本的電源電路等。當然，網上也有許多電路可以進行參考，畢竟做的人特別多。在此我也為大家準備了一套完整的電路和程序資料。長按圖片二維碼即可獲取該平衡小車開源設計資料等。
*信盈達工程師設計的主板和小車
講完了三種硬件搭建路線之后，需要談論的應該是程序部分了。我為大家已經準備好了各個“單詞”，只要大家學會拼即可。在資料包中，我準備好了MPU6050測試、電機驅動測試、藍牙測試程序。我們可以通過程序對單個模塊電路進行測試，一步一步的移植拼接。
先測試MPU6050程序，通過測試程序正確讀取出6050數據。
單獨再調試單片機和電機，單片機程序是否能正確控制電機驅動，使得電機正反轉、加減速。
以MPU6050程序為基礎，將電機轉動程序加入其中，并添加PID控制函數，以6050數據為閉環入口參數，調節PID參數，計算出控制PWM，來控制電機轉動，保持小車車身平衡。
小車控制平衡后，對藍牙測試程序進行單獨測試，并將藍牙控制信號輸入到PID控制函數中，作為速度環和轉向環的一個控制變量，來達到控制小車前后左右移動的效果。
最后，想要表明一點，關于平衡小車設計，說來簡單且粗暴，但實施起來，需要花費的時間和精力不言而喻。因為其涵蓋軟硬件設計，對于新手而言，工作量確實較高，但等完成之后，回過頭再看，腦子里覺得沒什么工作量。但手上卻多了各種技術活。這也許就是電子設計的魅力之所在：享受設計制作過程之折磨，收獲成果后之享受。
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