標(biāo)題: [開(kāi)源造車]51單片機(jī)兩輪自平衡小車原理圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 [打印本頁(yè)]
作者: 喵大    時(shí)間: 2015-11-3 22:12
標(biāo)題: [開(kāi)源造車]51單片機(jī)兩輪自平衡小車原理圖設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
本帖最后由 喵大 于 2015-11-4 11:15 編輯

往后，喵嗚實(shí)驗(yàn)室成員會(huì)陸續(xù)在壇子里和大伙分享關(guān)于設(shè)計(jì)51單片機(jī)兩輪自平衡小車硬件和軟件的設(shè)計(jì)心得和經(jīng)驗(yàn)。
那么，今天我們就來(lái)看看喵嗚實(shí)驗(yàn)室兩輪自平衡小車的硬件組成吧。
喵嗚實(shí)驗(yàn)室兩輪自平衡小車硬件組成:
單片機(jī)最小系統(tǒng)
單片機(jī)選擇宏晶公司IAP15W4K61S4，它體積�。� LQFP48），工作電壓寬（2.5V-5.5V ），具有豐富的外設(shè)模塊，非常適合控制車模運(yùn)行。
它的主要外設(shè)包括：
此外，IAP15W4K61S4內(nèi)部還集成了時(shí)鐘電路、內(nèi)部高可靠復(fù)位電路以及看門狗電路等。
內(nèi)部存儲(chǔ)器資源包括： 61k程序Flash， 4kSRAM。
該單片機(jī)的內(nèi)部資源
IAP15W4K61S4內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖
由于該單片機(jī)內(nèi)已經(jīng)包含了時(shí)鐘和復(fù)位電路，所以單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路非常簡(jiǎn)潔。如圖所示。
系統(tǒng)電源
喵嗚ISO采用的是航模鋰電池，電池組充滿電壓為12.6V。而系統(tǒng)部分芯片需要5V供電，部分芯片需要3.3V供電，所以需要電源轉(zhuǎn)換電路。喵嗚ISO采用的是芯片LM2596-5.0和ASM1117-3.3，電路如下：
姿態(tài)傳感器
喵嗚ISO采用的是最常用的MPU6050陀螺儀加速度計(jì)一體芯片，成本不超過(guò)20元，對(duì)兩輪自平衡小車來(lái)說(shuō)，它的精度和性能綽綽有余了，MPU6050在這個(gè)價(jià)位里面幾乎是占有絕對(duì)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。首先，它將陀螺儀和加速計(jì)整合在一個(gè)片上，通過(guò)IIC總線給出六個(gè)維度的ADC值；其次，芯片本身提供一個(gè)“從”IIC接口，供用戶接第三方的IIC器件，一般選擇是接一個(gè)電子羅盤，如HMC5883L，構(gòu)成一個(gè)9軸的輸出的姿態(tài)模組，現(xiàn)在MPU9150已經(jīng)喪心病狂的把電子羅盤功能也整合在片上了，但是要買60+元；最后，這顆芯片內(nèi)部集成了一個(gè)DMP（Digital Motion Processor）處理器，這是最讓我愛(ài)不釋手夜不能寐的一個(gè)功能，直接硬件解算四元數(shù)，從某種程度上說(shuō)解放了20%的主控資源。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
由于車模具有兩個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因此需要兩組電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋電路。喵嗚ISO選用兩片飛思卡爾公司專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 MC33186 組成了電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
因此每一路電機(jī)為了能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，都需要兩個(gè)PWM信號(hào)。兩個(gè)電機(jī)總共需要4路PWM信號(hào)。
USB-Serial協(xié)議轉(zhuǎn)換
因?yàn)榭紤]到不是每個(gè)同學(xué)手上都有USB-TTL下載模塊的，而且市面上的USB-TTL模塊質(zhì)量參差不齊,質(zhì)量差的還會(huì)導(dǎo)致電腦藍(lán)屏，于是，Openmiaow板載USB-TTL下載電路，通過(guò)一根安卓手機(jī)標(biāo)配的MicroUSB線，就可以輕易簡(jiǎn)單地對(duì)喵嗚ISO進(jìn)行固件更新和調(diào)試參數(shù)。如此簡(jiǎn)單的操作步驟，想來(lái)隨便從大街拉一個(gè)路人過(guò)來(lái)應(yīng)該都可以完成。
藍(lán)牙透?jìng)髂K
為了讓喵嗚ISO能跟上智能機(jī)泛濫的步伐，同時(shí)也是為了增加它的適應(yīng)性和降低成本的考慮，我們?cè)谠瓉?lái)的基礎(chǔ)上增加了藍(lán)牙透?jìng)髂K，硬件焊盤上兼容藍(lán)牙2.1和藍(lán)牙4.0 BLE技術(shù)。就是說(shuō)，同樣一個(gè)喵嗚ISO的裸PCB板，可以選擇焊接藍(lán)牙2.1和藍(lán)牙BLE的模塊。
藍(lán)牙協(xié)議是很復(fù)雜的，要想去接觸并試圖一步一步的寫出來(lái)，在我現(xiàn)有的時(shí)間下，幾乎不太可能了。而將藍(lán)牙透明傳輸成串口，這就很好的將喵嗚ISO與安卓設(shè)備對(duì)接了，可以直接在安卓設(shè)備上面開(kāi)發(fā)遙控app或者上位機(jī)。這想想也有點(diǎn)小激動(dòng)呢，于是，我們真的這么干了，也成功了。

喵嗚ISO的主要硬件介紹到這里就告一段落了，筆者剛結(jié)束學(xué)生時(shí)代，工程經(jīng)驗(yàn)十分有限，硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中肯定許多有不足和漏洞，希望廣大讀者指正，我們一定會(huì)積極接受意見(jiàn)并作出修訂，希望把喵嗚ISO做得更加完善，更加穩(wěn)定，給這片土地上的廣大愛(ài)好者提供豐富的資料和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

作者: 騰飛的龍    時(shí)間: 2015-11-6 13:41
好貼，強(qiáng)頂，希望繼續(xù)！
作者: happinessxiao    時(shí)間: 2015-12-21 14:03
PCB文件可否公開(kāi)？
作者: 八只腳    時(shí)間: 2016-3-5 22:10
happinessxiao 發(fā)表于 2015-12-21 14:03
PCB文件可否公開(kāi)？

pcb文件什么的不是都是自己在草稿紙上畫出來(lái)，自己連的嗎，做出來(lái)一個(gè)用手機(jī)藍(lán)牙控制的平衡小車，算上零部件和郵費(fèi)大概花了180塊
作者: zhanghaoda    時(shí)間: 2016-4-4 09:59
怎么看不到圖片呢？   我想做一個(gè)這樣的小車，  在哪買零件？  能把原理圖發(fā)我一份嗎？４３１４１８２０＠qq.com
作者: 喵大    時(shí)間: 2016-4-5 20:42
zhanghaoda 發(fā)表于 2016-4-4 09:59
怎么看不到圖片呢？   我想做一個(gè)這樣的小車，  在哪買零件？  能把原理圖發(fā)我一份嗎？４３１４１８２０＠q ...

祥見(jiàn) 喵嗚實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)miaowlabs.com
作者: 18867712671    時(shí)間: 2018-8-20 12:05
你好 可以看下基本原理么



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