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一、概述

    二轮平衡车DIY是一款高大上的东东，不过组织者给的资料太丰富。门槛大大降低，小盆友都可以参加的玩的。

    这个DIY主要测试的是MCU通过外设采集信号实现多种控制，STM32F103是核心，外设有运动传感器，超声波传感器，通讯端口有蓝牙通信，输出伺服电机控制。内置的算法是二轮平衡算法，其实这套装置吗，换成齿轮抓手可以去爬树，换成吸尘器口可以去打扫卫生，一机多用。

    所以，主要测试分为以下几个部分：

1.1 组装

1.2 基本功能测试

1.3 高级功能测试

1.4 硬件分析和评估改进

1.5 软件分析和评估改进

1.6 组合性能评测

1.7 开发平台适用性分析和移植分析

1.8 总结和拓展

二、开箱和组装

   首先开申请帖，迅速被批准了，然后在T宝店下单，后来用智能车做关键词一查，宝店上的产品够多，不过如果没有eepw，我们也不晓得哪个是哪个，总之长相和宣传是一样的，这里要给eepw打个广告，甚善。兵贵神速，迅速到货；但是架不住人懒，验完货后一直在库房沉睡了很久（因为主要是希望和小盆友一起玩的，要主力有空时才可以组装的）

    然后，才是然后，一起组装起来。因为其他网友上了好多写真照，就不再逐个展示了。总之，按照QQ群下的说明资料一步步组装，很顺利地成功了。主要支架式3D打印的，但是精度还是很好的，安装电池很稳，唯一不足的是螺丝好像略短，不能拧太紧，再拧紧就容易脱扣，这个拼起来还是有些分量的，如电池就是大头。

    组装过程有个小插曲，电池给装反了，结果插头插不上，只好再拆下来。还有，电池最好是先插插头在装进架子。这个结构设计够细致，电池引出线正好够折弯的，余量不大，最后插电池太费劲了。

当然最后还是要给个完工照。

三、完成展示

这个小车设计得挺精致，一上电就OK了。当然先直接躺下了。不过不用着急，按下初始化按钮，就稳稳立起来了。见视频。

http://www.tudou.com/programs/view/dOrYxXycqWU/

然后安装了安卓APP，可以很方便地前后左右，就地旋转。

当然，和小盆友一起玩得很开心。

--还试了负重，可以抗着3本书从客厅一端跑到另一端；

--还可以爬小斜坡，不过如果有些陡的话，在上坡的角上直接摔倒。

--如果重心高也没关系，非常稳定。

不过随后要刷机了，如果没搞好就跑不起来了。呵呵。

四、基础实验

4.1 电机驱动实验

直接下载参考程序，然后刷机。用MCUISP非常好使，先用MDK调试，然后build成Hex文件刷机，我看比用ST-link还要直观些，当然，调试的回合多时不如st-link方便。不过，已经很好了。

当然要先装好USB-TTL的驱动，见图。

然后下载程序

搭建OK后逐个分析：

从主程序main入口初始化外设和端口，分析程序，主要的是main.c

控制的核心就是minibanlance.c，在这里用中断调用来执行自平衡的功能。对于电机控制，主要是以下4个参数进行测试：

4.1.1. 重心调节控制

因为机械组装总有误差，因此重心在每个小车上都小有差别，因此需要调试使小车平衡。源程序是设为误差角度为0，我的小车到货很均衡，用0就测试很好，不过也可以设为5，即5度的意思。结果发现本小车变歪歪车了，但是还很稳定。逐次增大，到15时，小车一启动就自己跑起来了，撞上墙才停下，看了是在努力调平衡。注意加红圈的-5就是修改后的重心调整角度。重心调节测试——OK。

4.1.2 速度调节

范例选择速度参数为700，前进后退可以选择不同数值。修改为200后，本车变成牛车，动作慢不少，但是平衡能力不变，因为仅仅变化的是运动的速度，姿态采样的周期仍然没有变，由定时器来设置，因此仍然能很好保持平衡。速度测试OK。

4.1.3 方向调节

对于运动调节在Set_Pwm(）中实现，对于方向是用形如

AIN2=1, AIN1=0;BIN1=1, BIN2=0;来分别设定左右点击的调节方向，如果moto1，moto2为1，则设为0调节，反之设为0.

4.1.4 运动量调节

在Set_Pwm(）中用设定

PWMA=myabs(moto1);
PWMB=myabs(moto2); 

来设定调节的幅度，myabs是取绝对值的自定义函数。

对于自动平衡的实现就是通过方向和调节量的实时调节保持平衡的，电机控制测试OK。

至于实现运行，无论是自动还人为控制，仍然是在平衡自动调节的情况下，设置电机旋转方向，按一定的速度单向或反向连续运动的结果，具体控制方法是一样的。

4.2 编码器数据采集实验

在编码器的数据采集中，实现编码器采集的是readEncoder()过程，分别读取两个电动机的编码脉冲计数。该编码经过变换，和读取的运动传感器换算出的角度，然后启动PID控制来控制平衡。本实验仅读取编码器的数值并用uart1端口发送，用printf命令发送到端口。程序中可以自定义命令，不过有现成的就好了。在计算机端启动putty，设置为com6，速录11520，可以显示编码器的数据。因为大部分数据时0，所以增加了一个判断，只传送非0数据，

显示如下：

4.3.无线通讯实验

    本小车采用无线通讯实验有2种选择，用板载蓝牙SPP-C蓝牙模块和NRF2401模块。不同的是SPP-C通过Uart3端口用串行通讯控制和联络，而NRF2401用SPI端口连接。从性能上看SPI更好，不过本控制只是采用简单得数据传输，从客户端可以看到，仅仅取样Uart_receive一个参数，对其小于10的数值进行分析，判断为前后左右4个方向的运动情况，并进行相应的控制。

对SPP-C的控制用AT+命令来实现，简单明了。不过需要在没有配对之前，可以启动，查询，配对之后就进入数据透传的阶段，不能用AT+命令了。

关于对SPP-C的控制均在Uart3.c中实现，在初始化后，用uart3的中断实现控制。把控制回传的数据显示在计算机如下：

发现0过多，这是因为实时采集的结果，

我们过滤一下，只有控制时才显示，程序如下：

显示为

不过发现，手机端采样的数据不是很精确，即使控制是上下不同的动作，都显示为前进。比较费解，不过测试结果说明蓝牙通讯可以连接，而且控制可以实现。这个方向可以用于控制伺服电机的转动。测试OK。

不过再高级实验中，需要检查APP端的程序，看为什么会有这样的情况。

4.4 传感器驱动实验

本小车采用的是MPU6050六轴运动传感器，可以采样xyz加速度，xyz角速度数据。内置DMP处理器，可以进行数据处理，提高处理速度和效率。同系列的MPU6000采用的是SPI高速接口，而6050采用I2C的400kHz速度，用在小车上是足够了。

不过在二轮小车上，其实只需要4个数据就好了，因为x轴没有自由度。其中平衡控制只需要yz角速度和xz加速度，其中z轴角速度在平衡控制是不需要的，只是在旋转时取样。见程序，

取样的传感器数据是以矩阵的形式给出的，需要进行矩阵变换，量化取模才得出适合PID算法的数据。根据PID算法，结合编码器的采样数据，算出控制量，写入寄存器，可以控制电动机的转动。对于电动机的控制是通过PID算法的计算实现的。

增加语句把计算传感器数据输出到计算机，

再增补变量名，这下好看了。

这是电机没进入自平衡状态的，因为小车在睡觉，所以其他数据是0，

这个是小车转起来的时候取样的。

5.高级实验

5.1.多传感器数据融合

本小车设计的传感器种类比较多，有ADC模数转换电压传感器，MPU6050内置通过I2C接口访问的温度传感器，以及MPU6050运动传感器。本实验把有关数据采集并发送到串口接收器，采集到的有温度，电压，运动姿态补偿量等，经分布测试，均采集正常，反馈良好。

温度显示：

电压温度显示：

运动传感器采集：

经调试，在不启动自平衡模式下，DATAscope可以采集三通道的运动传感器数据，如下表。采用DataScope采集的图形化运动传感器数据：

不过发现采集的数据都是原始数据，还没有经过取模，所以温度显示240，电压显示1227386等，均是采样值。

综合测试OK。