平滑调速可实现正反转采用光电隔离使用直流步进两用驱动器可以驱动两台直流电机。分别为和。引脚，可用于输入脉宽调制信号对电机进行调速控制。如果无须调速可将两引脚接，使电机工作在最高速状态，既将短接帽短接实现电机正反转就更容易了，输入信号端接高电平输入端接低电平，电机正转。如果信号端接低电平，接高电平，电机反转。控制另台电机是同样的方式，输入信号端接高电平，输入端接低电平，电机正转。反之则反转，信号端控制调速，信号端控制调速。可参考下图表电机旋转方式控制端控制端控制端控制端输入信号改变脉宽可调速调速端调速端正转高低高反转低高高停止低低高正转高低高反转低高高停止低低高其实物图如下电机驱动模块实物图此模块主要用来显示自平衡小车的各种参数，如倾斜角瞬时速度瞬时加速度等。同时也可以观察可调参数，这些参数可以用按键输入，通过显示出来，方便自平衡小车参数的观察与更改，达到高效调速的目的。其实物图如下实物图其与单片机系统组成的原理图如下显示模块单片机控制系统及显示模块相应的布线图如下其详细资料如下分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别主要技术参数显示容量个字符芯片工作电压工作电流模块最佳工作电压字符尺寸引脚功能说明采用标准的脚无背光或脚带背光接口，各引脚接口说明如表所示编号符号引脚说明编号符号引脚说明电源地数据电源正极数据液晶显示偏压数据数据命令选择数据读写选择数据使能信号数据数据背光源正极数据背光源负极表引脚接口说明表第脚为地电源。第脚接正电源。第脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影，使用时可以通过个的电位器调整对比度。第脚为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器低电平时选择指令寄存器。第脚为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当和共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当为低电平为高电平时可以读忙信号，当为高电平为低电平时可以写入数据。第脚端为使能端，当端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第脚为位双向数据线。第脚背光源正极。第脚背光源负极。寄存器的选择功能说明写入命令寄存器写入数据寄存器读取忙碌标志及地址读取数据不动作指令表指令功能控制线数据线清除屏幕清除屏幕，并把光标移至左上角光标回到原点光标移至左上角，显示内容不变设定进入模式地址递增，地址递减开启显示屏，关闭显示屏显示器开关开启显示幕开启光标光标所在位置的字符闪烁移位方式光标左移光标右移字符和光标左移字符和光标右移功能设定数据长度为位，数据长度为位双列字，单列字字形，字形地址设定地址将所要操作的地址放入地址计数器地址设定地址将所要操作的地址放入地址计数器忙碌标志位地址计数器内容读取地址计数器，并查询是否忙碌，表示忙碌写入数据写入数据将数据写入或读取数据读取数据读取或的数据图内部显示地址例如第二行第个字符的地址是，那么是否直接写入就可以将光标定位在第二行，第个字符的位置呢这样不行，因为写入显示地址时要求最高位恒定为高电平所以实际写入的数据应该是。在对液晶模块的初始化中要先设置其显示模式，在液晶模块显示字符时光标是自动右移的，无需人工干预。每次输入指令前都要判断液晶模块是否处于忙的状态。液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了个不同的点阵字符图形，如图所示，这些字符有阿拉伯数字英文字母的大小写常用的符号和日文假名等，每个字符都有个固定的代码，比如大写的英文字母的代码是，显示时模起始信号发送设备地址写信号内部寄存器地址内部寄存器数据发送停止信号从设备读取个字节数据起始信号发送设备地址写信号发送存储单元地址，从开始起始信号发送设备地址读信号读出寄存器数据接收应答信号停止信号初始化解除休眠状态合成数据,合成数据在上显示位数据角度值基准校正转换为位数据转换数据显示启始列，行，显示数组，显示长度上电延时液晶初始化初始化使的值介于正负如果车子倾斜在正向度以内控制电机转向调速使显示频率为原来的显示轴加速度显示轴角速度如果正倾则显示按键微调如果车子倾斜在负向度以内显示轴加速度显示轴角速度如果反倾则显示显示按键值如果车子倾斜角大于正负则电机停止转动显示轴加速度显示轴角速度显示按键值结束语通过这次自平衡小车的设计，我们学到了许多知识，特别是与之相关的硬件，我们通过查找大量资料，熟悉并能正确地使用其中的那些模块。过程中还有其他备选模块，我们也了解了许多。并且能够用熟悉地绘制原理图与相关的布线图。其中的稳压模块单片机控制模块及显示模块便是应用此软件辅助完成的硬件制作。虽然其中我们付出了很多时间与精力，但是比起我们的所学，还是很值得的。自平衡小车的软件控制部分比较难，需要涉及总线通信，的显示，的通信协议等，在算法里面涉及卡耳曼滤波算法控制等诸多比较难的编程。这些在我们组成员的共同努力，通过查阅大量参考程序，以及自已积累的单片机编程知识，都完成了相应的工作。遗憾的是，限于时间与精力，自平衡小车的平衡还欠佳，不能平衡太久。以后有空余时间，我们定会慢慢改进。在此，特别感谢三位指导老师给我们提供的大量真诚与无私的指导与帮助，才让我们有信心坚持下去。同时也教会我们不少产品设计方面的知识，再次深表谢意,任务分配戴磊硬件的组装与制作瘳崎软件的编程以及后期的调试李旭相关硬件资料的收集及设计报告的书写王思然卡耳曼滤波及算法的钻研电子与信息工程学院项目设计报告项目名称双轮自平衡小车设计专业电子信息科学与技术目录自平衡小车的总体方案设计自平衡小车的设计方案自平衡小车的总体框图二系统的具体设计与实现单片机控制模块陀螺仪加速度计模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块三软件系统设计设计思想技术应用现状调节规律极点配置极点配置条件极点配置控制器程序流程图程序代码摘要随着科技进步，生活水平的提高，人们追求智能与舒适的愿望也日益强烈。从而催生了许多智能化的产品。如智能电视智能小车等。如何实现小车的小车的自动快捷驾驶，也成为人们心中的向往与疑问，基于这种趋势与需求，着眼于实际情况。本文介绍了基于单片机的自平衡小车系统的设计。系统基于陀螺仪等传感器，利用平衡算法，对小车的速度倾斜角度平衡状态来进行检测，并通过单片机来控制电机来实现双轮小车自如平衡地运动。从而实现小车智能自主控制的目的。关键词自平衡算法该自平衡小车，采用单片机和各种传感器的组合，构成了自平衡小车系统。其系统主要由以下几个部分组成单片机控制系统陀螺仪加速度检测模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块组成。本设计的自平衡小车工作原理给小车通电，平衡放在地上，当小车开始倾斜时，陀螺仪及时地采集的小车倾斜角度数据传给单片机，而加速度计将车子倾斜的瞬时加速度采集后也传给单片机，同时，光码测速仪也将车子的实时速度采集后传给单片机。单片机系统收集到以上三组数据，对数据进行量化处理后，在平衡算法的控制下，控制电机及时地做出前进或后退或加速或减速的反应，使车子在个小角度范围内做平衡地来回摆动，以保持车子的不倒。自平衡小车主要由以下模块组成单片机控制系统陀螺仪加速度检测模块光码盘测速模块稳压模块电机驱动模块显示模块，以下是自平衡小车系统方框图。自平衡小车系统框图自平衡小车的总体方案设计自平衡小车的设计方案自平衡小车的总体框图单片机控制模块陀螺仪加速度模块光码盘测速模块稳压模块电源电机驱动模块显示模块单片机最小系统原理图如下单片机最小系统单片机最小系统由复位电路以及晶振电路组成，它是保证单片机能正常工作的最基本条件，在此不作过多介绍。本设计中所采用的陀螺仪加速度设模块为，之所以选择这个模块，是因为其有以下优点集角度测量与加速度测量于体其那同时测量三轴上的角度与加速度测量其输出为数字信号，便于处理于存储与传输二系统的具体设计与实现单片机控制模块陀螺仪加速度计模块测量范围大，反应快。以下是相关资料为全球首例整合性轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。整合了轴陀螺仪轴加速器，并含可藉由第二个端口连接其他厂牌之加速器磁力传感器或其他传感器的数位运动处理硬件加速引擎，由主要端口以单数据流的形式，向应用端输出完整的轴融合演算技术的运动处理资料库，可处理运动感测的复杂数据，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，并为应用开发提供架构化的。的角速度全格感测范围为与，可准确追緃快速与慢速动作，并且，用户可程式控制的加速器全格感测范围为与。产品传输可透过最高至的或最高达的。可在不同电压下工作，供电电压介为或，逻辑接口供电为。的包装尺寸，在业界是革命性的尺寸。其他的特征包含内建的温度感测器包含在运作环境中仅有变动的振荡器。引脚图实物图此模块有以下优点测速精度高，反应快，因为其圈有高达个栅格能测正反转此模块详细资料如下对管厂家美国惠普原装供电电压接线方式红黑输出信号两相信号输出见下图。两根信号线，根黄色的根蓝色的由于生产批次不同，有时候信号线可能为绿色，不影响使用,黄色和蓝色分别是个电平可以直接接单片机信号注测正反转就是靠这两个电平区分是正转还是反转设为信号线先有脉冲,证明是正转先有脉冲,证明是反转重要说明长时间挡住或者不挡均没有输出，作为相位检测，只有在对射的上升沿和下降沿才会有波形输出，所以转动码盘或者用不透明物体来回切换状态的时候才会有方波输出，高速状态下，类似正弦波或者锯齿波，详见下面视频演示。万用表测试直表现为左右，是无效的,测试请用示波器或者单片机的采集口。光码盘测速模块测速原理示意图测速原理演示图之所以要设计稳压模块，是因为平衡小车不同模块所需电压值不同，比如电机的工作电压在，而单片机控制系统显示模块及测速模块工作电压在但同时陀螺仪加速度模块工作电压却在，因此有必要设计稳压模块，能够同时稳定地提供这三组电压值。稳压模块的原理图如下稳压模块稳压模块原理图其中用到两个稳压芯片及，能够将到之间的输入电压转化为的输出输出电压，同时以的输出电压为输入电压，将其转化为输出以供陀螺仪加速度模块使用。图中，为测试电路是否正常，正常时灯亮反之，灯灭。为普通二极管，在的输入与输出