標(biāo)題: STM32安卓藍(lán)牙遙控二輪自平衡小車全套設(shè)計(jì)資料(APP及源碼PCB) [打印本頁]
作者: zhao13    時間: 2018-9-29 10:55
標(biāo)題: STM32安卓藍(lán)牙遙控二輪自平衡小車全套設(shè)計(jì)資料(APP及源碼PCB)
Altium Designer畫的二輪自平衡小車電路原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)



上層和中層亞克力3D圖及CAD圖


安卓藍(lán)牙遙控器APK及源碼



整體BOM表格



02 - 姿態(tài)解算MCU源代碼(STM32F103C8T6)
  1. /* main.c file
  2. 編寫者：lisn3188
  3. 編譯環(huán)境：MDK-Lite  Version: 4.23
  4. 測試： 本程序已在第七實(shí)驗(yàn)室的mini IMU上完成測試
  5. 功能：
  6. 1.初始化各個傳感器，
  7. 2.運(yùn)行姿態(tài)解算和高度測量
  8. 3.將解算的姿態(tài)和各個傳感器的輸出上傳到 MiniIMU AHRS 測試軟件
  9. 4.響應(yīng) PC發(fā)送的命令
  10. ------------------------------------*/

  12. /*----------------------------------------------------------------
  13. 修改備忘：(2014.08.28 by flotox)
  14. 1/去掉氣壓傳感器數(shù)據(jù)接口
  15. 2/保持幀格式
  16. 3/數(shù)據(jù)輸出頻率調(diào)整為20hz
  17. 4/調(diào)整機(jī)頭方向
  18. 5/保留陀螺儀標(biāo)零偏
  19. 6/去掉UART1數(shù)據(jù)輸出
  20. 7/只輸出姿態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)算幀
  21. 8/在數(shù)據(jù)融合時去掉磁力計(jì)的影響
  22. 9/上電數(shù)據(jù)即可用,不用等待
  23. ----------------------------------------------------------------*/

  25. #include "common.h"  //包含所有的驅(qū)動 頭文件

  27. //上傳數(shù)據(jù)的狀態(tài)機(jī)
  28. #define REIMU  0x01 //上傳解算的姿態(tài)數(shù)據(jù)
  29. #define REMOV  0x02        //上傳傳感器的輸出
  30. #define REHMC  0x03        //上傳磁力計(jì)的標(biāo)定值

  32. #define Upload_Speed  100   //數(shù)據(jù)上傳速度  單位 Hz
  33. #define upload_time (1000000/Upload_Speed)  //計(jì)算上傳的時間。單位為us

  35. int16_t ax, ay, az;        
  36. int16_t gx, gy, gz;
  37. int16_t hx, hy, hz;
  38. int32_t Temperature = 0, Pressure = 0, Altitude = 0;
  39. uint32_t system_micrsecond;
  40. int16_t hmcvalue[3];
  41. u8 state= REIMU;  //發(fā)送特定幀 的狀態(tài)機(jī)
  42. /**************************實(shí)現(xiàn)函數(shù)********************************************
  43. *函數(shù)原型:                int main(void)
  44. *功　　能:                主程序
  45. *******************************************************************************/
  46. int main(void)
  47. {
  48.         int16_t Math_hz=0;
  49.         unsigned char PC_comm; //PC 命令關(guān)鍵字節(jié)         
  50.         float ypr[3]; // yaw pitch roll
  51.         /* 配置系統(tǒng)時鐘為72M 使用外部8M晶體+PLL*/      
  52.     //SystemInit();
  53.         delay_init(72);                //延時初始化
  54.     Initial_LED_GPIO();        //初始化STM32-SDK板子上的LED接口
  55.         Initial_PWMLED();
  56.         Initial_UART2(115200L);
  57.         load_config();  //從flash中讀取配置信息 -->eeprom.c
  58.         IIC_Init();         //初始化I2C接口
  59.         delay_ms(300);        //等待器件上電
  60.         //UART1_Put_String("Initialize...\r\n");
  61.         IMU_init(); //初始化IMU和傳感器
  62.         system_micrsecond=micros();
  63.         while(1){        //主循環(huán)
  64.                
  65.         //delay_ms(1); //延時，不要算那么快。
  66.         IMU_getYawPitchRoll(ypr); //姿態(tài)更新
  67.         Math_hz++; //解算次數(shù) ++

  69. //-------------上位機(jī)------------------------------
  70.         //是否到了更新 上位機(jī)的時間了？
  71.         if((micros()-system_micrsecond)>upload_time){
  72.         switch(state){
  73.         case REIMU:
  74.         UART2_ReportIMU((int16_t)(ypr[0]*10.0),(int16_t)(ypr[1]*10.0),
  75.         (int16_t)(ypr[2]*10.0),Altitude/10,Temperature,Pressure/10,Math_hz*Upload_Speed);
  76.         Math_hz=0;
  77. //        state = REMOV; //更改狀態(tài)。
  78.         break;
  79.         case REMOV:
  80.         MPU6050_getlastMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);
  81.         HMC58X3_getlastValues(&hx,&hy,&hz);
  82.         UART2_ReportMotion(ax,ay,az,gx,gy,gz,hx,hy,hz);
  83.         state = REIMU;
  84.         if(HMC5883_calib)state = REHMC; //需要發(fā)送當(dāng)前磁力計(jì)標(biāo)定值
  85.         break;
  86.         default:
  87.         UART2_ReportHMC(HMC5883_maxx,HMC5883_maxy,HMC5883_maxz,
  88.                  HMC5883_minx,HMC5883_miny,HMC5883_minz,0);//發(fā)送標(biāo)定值
  89.         state = REIMU;
  90.         break;
  91.         }//switch(state)                          
  92.         system_micrsecond=micros();         //取系統(tǒng)時間 單位 us
  93.         LED_Change();        //LED1改變亮度
  94.         }
  95. //--------------------------------------------------
  96.         //處理PC發(fā)送來的命令
  97.         if((PC_comm=UART2_CommandRoute())!=0xff)
  98.         {
  99.         switch(PC_comm){ //檢查命令標(biāo)識
  100.         case Gyro_init:                        MPU6050_InitGyro_Offset(); break; //讀取陀螺儀零偏
  101.         case High_init:                                 break;                //氣壓高度 清零
  102.         case HMC_calib_begin:        HMC5883L_Start_Calib();        break; //開始磁力計(jì)標(biāo)定
  103.         case HMC_calib:                HMC5883L_Save_Calib();        break;   //保存磁力計(jì)標(biāo)定
  104.         }
  105.         }// 處理PC 發(fā)送的命令

  107.         }//主循環(huán) while(1) 結(jié)束

  109. }  //main        

  111. //------------------End of File----------------------------
復(fù)制代碼


01 - 運(yùn)動控制MCU源代碼(STM32F103RCT6)
  1. /**---------------------------------------------------------------
  2.         項(xiàng)目：兩輪自平衡小車(Two-Wheels Auto-Balancing Vechile)
  3.         版本：v1.0.0
  4.         文件: Balancing.c
  5.         功能：自平衡計(jì)算
  6.         作者：flotox@yeah.net
  7.         日期：2014.9.5
  8.         更新：2014.9.5
  9. ----------------------------------------------------------------*/

  11. #include "stm32f10x.h"
  12. #include "GlobalVars.h"
  13. #include "MotorDriver.h"

  15. // float                Temp[200] = {0};
  16. // uint32_t        Temp_i = 0;

  18. /**
  19.         *        @brief                自平衡計(jì)算外設(shè)初始化
  20.         *        @param                none
  21.         *        @retval                none
  22.         */
  23. void        Balancing_Init(void){
  24.         
  25.         GPIO_InitTypeDef                                GPIO_InitStructure;
  26.         TIM_TimeBaseInitTypeDef        TIM_TimeBaseStructure;
  27.         NVIC_InitTypeDef                                NVIC_InitStructure;
  28.         
  29.         /*開啟GPIOC外設(shè)時鐘*/
  30.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
  31.         /*開啟TIM4外設(shè)時鐘*/
  32.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
  33.         
  34.         /*配置PC.15端口為Out_PP模式*/
  35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
  36.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  37.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  38.         GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
  39.         
  40.         /*TIM4 NVIC設(shè)置*/
  41.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                                                                                        //2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority
  42.         
  43.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
  44.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;                                                                //指定搶占式優(yōu)先級別,可取0~3
  45.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;                                                                                        //指定響應(yīng)式優(yōu)先級別,可取0~3
  46.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  47.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
  48.         
  49.         TIM_DeInit(TIM4);
  50.         
  51.         /*定時器基本配置*/
  52.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;                                                                                                                                //時鐘預(yù)分頻數(shù)0,TIM4的時鐘計(jì)數(shù)頻率為72MHz
  53.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20 - 1;                                                                                                                        //自動重裝載寄存器數(shù)20,10ms溢出1次
  54.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;                                                                                                                //采樣分頻
  55.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;                                                        //向上計(jì)數(shù)
  56.         TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
  57.         
  58.         TIM_PrescalerConfig(TIM4, 0x8c9f, TIM_PSCReloadMode_Immediate);                                        //時鐘分頻系數(shù)36000,定時器時鐘為2KHz
  59.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, DISABLE);                                                                                                                                                //禁止ARR預(yù)裝載緩沖器
  60.         TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);                                                                                                                        //使能Update中斷
  61.         
  62.         TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);                                                                                                                                                                                                        //開啟時鐘
  63. }

  65. /**
  66.         *        @brief                自平衡計(jì)算循環(huán)子程序(10ms被調(diào)用一次)
  67.         *        @param                none
  68.         *        @retval                none
  69.         */
  70. void        Balancing_Loop(void){

  72.         uiCount_Led++;
  73.         
  74.         /*Led閃爍*/
  75.         if(uiCount_Led >= 40){
  76.                
  77.                 uiCount_Led = 0;
  78.                 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_15,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_15)));
  79.         }
  80.         
  81.         switch(iMotion_Type){

  83.                 case        MOTION_TYPE_NONE:
  84.                         
  85.                         fTarget_Speed = 0;
  86.                         fTarget_Turn = 0;
  87.                         break;
  88.                
  89.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS:
  90.                         
  91.                         fTarget_Speed = -150;
  92.                         fTarget_Turn = 0;
  93.                         break;
  94.                
  95.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS:
  96.                         
  97.                         fTarget_Speed = 150;                        //150
  98.                         fTarget_Turn = 0;
  99.                         break;
  100.                
  101.                 case        MOTION_TYPE_TURN_LEFT:
  102.                         
  103.                         fTarget_Speed = 0;
  104.                         fTarget_Turn = -210;
  105.                         break;
  106.                
  107.                 case        MOTION_TYPE_TURN_RIGHT:
  108.                         
  109.                         fTarget_Speed = 0;
  110.                         fTarget_Turn = 210;
  111.                         break;
  112.                
  113.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS_TURN_LEFT:
  114.                         
  115.                         fTarget_Speed = -150;
  116.                         fTarget_Turn = -210;
  117.                         break;
  118.                
  119.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS_TURN_RIGHT:
  120.                         
  121.                         fTarget_Speed = -150;
  122.                         fTarget_Turn = 210;
  123.                         break;
  124.                
  125.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS_TURN_LEFT:
  126.                         
  127.                         fTarget_Speed = 150;
  128.                         fTarget_Turn = -210;
  129.                         break;
  130.                
  131.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS_TURN_RIGHT:
  132.                         
  133.                         fTarget_Speed = 150;
  134.                         fTarget_Turn = 210;
  135.                         break;
  136.         }
  137.         
  138.         /*動作改變時增加中間的過度過程,過度過程為50ms*/
  139.         if((iMotion_Type != iMotion_Type_Last) && (iCount_Motion_Type_Change == 0)){
  140.                
  141.                 iCount_Motion_Type_Change = 10;
  142.                 iMotion_Type_Last = iMotion_Type;
  143.         }
  144.         
  145.         if(iCount_Motion_Type_Change != 0){
  146.                
  147.                 iCount_Motion_Type_Change --;
  148.                 fTarget_Speed = 0;
  149.                 fTarget_Turn = 0;
  150.         }
  151.         
  152.         /*速度和位移一階低通濾波*/
  153.         fSpeed_Vechile = (iCount_L + iCount_R) * 0.5;
  154.         fSpeed_Vechile_F = fSpeed_Vechile_F * 0.7 + fSpeed_Vechile * 0.3;
  155.         
  156.         /*累加求位移*/
  157.         fPosition += fSpeed_Vechile_F;

  159.         /*位移調(diào)節(jié)量*/
  160.         fPosition += fTarget_Speed;

  162.         /*位移限制,上下限待調(diào)節(jié)*/
  163.         if(fPosition > 5000){                                                                                                                                //5000
  164.                
  165.                 fPosition = 5000;
  166.         }
  167.         else if(fPosition < -5000){
  168.                
  169.                 fPosition = -5000;
  170.         }
  171.         
  172.         /*左輪和右輪光柵脈沖計(jì)數(shù)器清零*/
  173.         iCount_L = 0;
  174.         iCount_R = 0;
  175.         
  176.         /*角度限制*/
  177.         if( (fPitchAngle < 40.0) && (fPitchAngle > -40.0) ){
  178.                
  179.                
  180.                 /*俯仰角速度,單位deg/s,大于0則角速度方向向前,小于0則角速度方向向后*/
  181.                 fAngle_Vel = -(fPitchAngle - fPitchAngle_Last);
  182.                
  183.                 /*保存此次俯仰角度*/
  184.                 fPitchAngle_Last = fPitchAngle;
  185.                
  186.                 /*計(jì)算PWM輸出控制量*/
  187.                 fPWM =        (-fpid_angle) * fPitchAngle +
  188.                                                 fpid_angle_vel * fAngle_Vel +
  189.                                                 fpid_speed * fSpeed_Vechile_F +
  190.                                                 fPosition * fpid_position;
  191.                
  192.                 /*旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)量*/
  193.                 fPWM_L = fPWM + fTarget_Turn;
  194.                 fPWM_R = fPWM - fTarget_Turn;
  195.                
  196.                 /*左輪控制*/
  197.                 if(fPWM_L > 0){
  198.                         
  199.                         MotorDriver_L_Turn_Forward();
  200.                 }
  201.                 else{
  202.                         
  203.                         MotorDriver_L_Turn_Reverse();
  204.                         fPWM_L = -fPWM_L;
  205.                 }
  206.                         
  207.                 /*右輪控制*/
  208.                 if(fPWM_R > 0){
  209.                         
  210.                         MotorDriver_R_Turn_Forward();
  211.                 }
  212.                 else{
  213.                         
  214.                         MotorDriver_R_Turn_Reverse();
  215.                         fPWM_R = -fPWM_R;
  216.                 }
  217.                
  218.                 /*加上死區(qū)電壓*/
  219.                 fPWM_L += 40;
  220.                 fPWM_R += 10;
  221.                
  222.                 /*限制PWM*/
  223.                 if(fPWM_L > 1000){
  224.                         
  225.                         fPWM_L = 1000;
  226.                 }
  227.                
  228.                 if(fPWM_R > 1000){
  229.                         
  230.                         fPWM_R = 1000;
  231.                 }
  232.                
  233.                 /*輸出PWM控制量*/
  234.                 TIM_SetCompare2(TIM8, (uint16_t)fPWM_L);                                        //左輪
  235.                 TIM_SetCompare2(TIM1, (uint16_t)fPWM_R);                                        //右輪
  236.         }
  237.         /*傾角過大時的姿態(tài)數(shù)據(jù)不參與計(jì)算*/
  238.         else{
  239.                
  240.                 TIM_SetCompare2(TIM8, 0);                                                                                                        //左輪
  241.                 TIM_SetCompare2(TIM1, 0);                                                                                                        //右輪
  242.         }
  243.         
  244. }
復(fù)制代碼



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作者: admin    時間: 2018-9-30 02:44
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