【正文】 路）陀螺儀：一路，測量陀螺儀輸出電壓。控制 MCU 部分，最小系統(tǒng)模塊和 PWM 電機驅(qū)動模塊。該系統(tǒng)主要實現(xiàn) 3 個部分：第一是小車的硬件設計，一個好的硬件構架可以減少不必要的調(diào)試麻煩；第二是平衡信號檢測處理，要求傳感器檢測系統(tǒng)要能快速檢測到傾斜信號，保證小車靜止平衡和傾斜情況之后的調(diào)節(jié)能力；第三是單片機通過對檢測到的信號進行分析處理，通過相應的 C 語言程序來實現(xiàn)。每個模塊都包括硬件和軟件兩部分。并能達到以下要求：，傾角范圍 177。基于這些完備而可靠的硬件設計，使用了一套獨特的軟件算法，實現(xiàn)了該系統(tǒng)的平衡控制。車體傾斜角度檢測采用 AD 公司推出的雙軸加速度傳感器 ADXL202 及反射式紅外線距離傳感器。小車只需其中的三個陀螺儀就可以控制整個系統(tǒng)的平衡，而另外的兩個則是為安全可靠作為備用。研究人員通過陀螺儀和光電編碼器測量的數(shù)據(jù)，用線性狀態(tài)反饋控制器來控制整個系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定。原理如圖 11 所示： 圖11 動態(tài)平衡原理示意圖因此在運動中需要利用傳感器檢測當前的姿態(tài)(使用加速度傳感器和陀螺儀進行信號收集,并對兩個傳感器的數(shù)據(jù)有效融合和估計,用加速度傳感器長時間穩(wěn)定的特性彌補陀螺儀的零點漂移及 A/D 采樣值單調(diào)性誤差積累增長)，將當前的姿態(tài)信息反饋到單片機,然后由單片機給出控制信號來控制電機轉(zhuǎn)動以此實現(xiàn)平衡。 第1章 緒論 設計的依據(jù)與意義雙輪自平衡小車屬于一種簡單的輪式機器人。雙輪自平衡小車作為倒置系統(tǒng)的一種形式，是動力學理論和自動控制理論與技術相結合的研究項目，為科學理論的發(fā)展起到了指導作用，且由于結構簡單、運動靈活以及適合在更小的空間里工作，有著一定的應用前景。以內(nèi)置的精密固態(tài)陀螺儀（SolidState Gyroscopes）來判斷車身所處的姿勢狀態(tài)。所以采用一種簡易互補濾波方法來融合陀螺儀和加速度計的輸出信號，補償陀螺儀的漂移誤差和加速度計的動態(tài)誤差，得到一個更優(yōu)的傾角近似值。長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計(論文) 信息工程系 摘 要雙輪自平衡車是一個高度不穩(wěn)定兩輪機器人，是一種多變量、非線性、絕對不穩(wěn)定的系統(tǒng)，需要在完成平衡控制的同時實現(xiàn)直立行走等任務因其既有理論意義又有實用價值，雙輪自平衡小車的研究在最近十年引起了大量機器人技術實驗室的廣泛關注。對于姿態(tài)檢測系統(tǒng)而言，單獨使用陀螺儀或者加速度計，都不能提供有效而可靠的信息來保證車體的平衡。關鍵詞 雙輪自平衡車 模塊設計 傳感器 AbstractTwowheeled selfbalanced car is a highly unstable robots, it is a system with Multivariable, nonlinear and absolute instability, it needs to plete the balance control tasks such as walking upright because of both theoretical significance and practical value. Twowheeled selfbalanced car in the last decade has aroused widespread concern in the robotics paper describes the control system hardware design of the wheel balanced car. This program uses ATmega328 as the core controller,base on this increase of various interface circuit board to building the hardware system. Peripheral circuits including the smallest singlechip system, the gesture detection module, the DC drive motor control module, power management module, velocity encoding module and serial debugging module. For the posture monitoring system，the information solely depends on the gyroscope or the accelerometer couldn’t make sure the balance of vehide．So the signals from the gyroscope and accelerometer were integrated by a simple method of plementary filtering for an optimal angle to pensate the gyroscope drift error and the accelerometer dynamic article first describes the principle of the system program，then described in detail each module how to working out, the final pletion of car models produced and circuit schematics and the PCB the end, according to debug the situation on the whole system changes, the hardware system basically reached the design requirements.Keywords twowheeled selfbalanced car modular design sensor31長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計(論文) 信息工程系 目 錄前言 1第1章 緒論 2 設計的依據(jù)與意義 2 國內(nèi)外同類設計的概況綜述 3 設計要求與內(nèi)容 3第2章 總體硬件方案設計 5 總體分析 5 總體方案設計 5 方案框圖 7第3章 單元模塊設計 8 姿態(tài)檢測模塊 8 單片機控制單元模塊電路 14 電機驅(qū)動模塊 19 串行通信模塊 21 電源管理模塊 24結論 26參考文獻 27致謝 28附錄 29長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計(論文) 信息工程系 前 言自平衡車自動平衡運作原理主要是建立在一種被稱為“動態(tài)穩(wěn)定”（DynamicStabilization）的基本原理上，也就是車輛本身的自動平衡能力。雙輪自平衡小車是一個高度不穩(wěn)定兩輪機器人，是一種多變量、非線性、絕對不穩(wěn)定的系統(tǒng)，且因其運動環(huán)境復雜、運動學方程中的非完整約束，所以其控制任務也具有復雜性，需要在完成平衡控制的同時實現(xiàn)直立行走等任務因其既有理論意義又有實用價值，雙輪自平衡小車的研究在最近十年引起了大量機器人技術實驗室的廣泛關注。本設計完成了如下要求：（1）單片機控制系統(tǒng)電路原理圖的設計；（2）控制系統(tǒng)電路印制