大家好，我是張巧龍，今天給大家帶來一個平衡自行車，我實驗室一個19級的本科生做的，他今年也獲得了全國電賽二等獎（F題）的成績。

人嘛，非常帥的一個小伙子。B站ID：_旺仔小菠蘿，歡迎大家圍觀！

好了，廢話不多說，直接開整！先看展示視頻，相關方案在后文。

文末開源所有文件（已經獲得本人授權），程序、電路、3D打印文件。

01?

硬件篇

1.1??STM32F103C8T6最小系統（小藍板）

1.2 MPU6050姿態傳感器（3.3V供電）

1.3 0.96寸OLED顯示屏（四針、IIC通信、3.3V供電）

1.4 HC-05藍牙模塊（串口通信、用于接收小車運動指令）

使用教程鏈接：https://blog.csdn.net/weixin_44325419/article/details/110727911

1.5? 無刷電機動量輪

1.6 N20電機及驅動（電機選型：DC 12V A12型）

1.7 無刷電機動量輪模組

該電機自帶驅動和光電編碼器。

該自平衡自行車中我們使用萬寶至無刷伺服電機，內置驅動，支持正反轉，PWM調速，并且帶有100線編碼器AB相雙通道信號輸出。

該電機接線圖如上圖所示，實際小車中的線的顏色可能與上圖有所不符，大家要按照位置來判斷而不是線的顏色。

1.信號A相和信號B相為編碼器脈沖輸出端；

2.正反轉切換的線我們直接用單片機的引腳3.3V電平控制，是完全沒有問題的；

3.編碼器供電接3.3V；

4.PWM接單片機的PWM輸出，啟動運行我們接單片機IO口，在電機初始化時置為高電平；

5.電源負極接GND，電源正極接12V。

1.8? 舵機

項目中所使用，有點小貴，可以買便宜的。

1.9? 3S航模電池（注意電池尺寸）

1.10 穩壓模塊及開關

將航模電池電壓降至5V給單片機、舵機、藍牙、超聲波、電機編碼器供電。

1.11? 輪子及軸承

由于小車后輪是通過皮帶傳動，為減小摩擦，使后輪轉動更加順滑，需在后輪安裝微型軸承。（軸承根據車軸尺寸購買）

1.12? 車架及轉向結構（3D打印）

13. 電路PCB

將上述功能模塊集成在一塊PCB電路板上（6.5x7.8cm）,為方便焊接，電容電阻及三極管均為直插式元件。

02?

軟件篇

2.1??main.c

#include?"sys.h"? float?AdcValue;???????????????????????//電池電壓數字量 float?Pitch,Roll,Yaw;?????????????????//角度 short aacx,aacy,aacz; //加速度傳感器原始數據 short?gyrox,gyroy,gyroz;??????????????//陀螺儀原始數據 int PWM1; int PWM_MAX=6500,PWM_MIN=-6500; //PWM限幅變量 int?Encoder_Motor;??//編碼器數據（速度）? int main(void) { NVIC_Config();delay_init();Led_Init();Beep_Init();Wave_SRD_Init();uart3_init(9600);OLED_Init(); //初始化OLED OLED_Clear();adc_Init();MOTOR_1_Init();MOTOR_2_Init();PWM_Init_TIM3(7199,0);//定時器3初始化PWM 10KHZ，用于驅動動量輪電機 PWM_Init_TIM2(9999, 143);//定時器2初始化PWM 50HZ，用于驅動舵機TIM_SetCompare1(TIM2, 790);//舵機復位Init_TIM1(9998,7199);Encoder_Init_TIM4(65535,0);OLED_ShowString(25,4,"MPU6050...",16);MPU_Init(); //MPU6050初始化 while(mpu_dmp_init()){OLED_ShowString(25,4,"MPU6050 Error",16);} OLED_ShowString(25,4,"MPU6050 OK!",16); Beep=1;delay_ms(400);Beep=0;MPU6050_EXTI_Init();OLED_Clear();OLED_ShowString(0,0,"Roll : C",16);OLED_ShowString(0,3,"Speed: R ",16);OLED_ShowString(0,6,"Power: V ",16); while(1){ Wave_SRD_Strat(); AdcValue=11.09*(3.3*Get_adc_Average(ADC_Channel_4,10)/0x0fff); //ADC值范圍為從0-2^12=4095（111111111111）一般情況下對應電壓為0-3.3VOLED_Showdecimal(55,0,Roll,9,16); OLED_Showdecimal(55,3,Encoder_Motor*0.25,9,16); OLED_Showdecimal(50,6,AdcValue,9,16); } }

2.2??PID控制算法

學習視頻：

該小車實現直立平衡需要用到兩個閉環控制，即直立環（PD控制、負反饋），速度環（PI控制、正反饋），代碼原理及調試過程與兩輪平衡小車調試過程基本一致。

關于PID控制算法的學習，內容較多，不好詳細展開，網上資源豐富，大家可自行學習。

這里推薦一篇知乎文章：https://zhuanlan.zhihu.com/p/39573490

2.3?代碼閱讀注意點

所有頭文件都包含在sys.h中，每個.h文件都包含sys.h，方便函數調用。

#ifndef __SYS_H #define __SYS_H #include "stm32f10x.h" #include "adc.h" #include "oled.h" #include "led.h" #include "beep.h" #include "wave.h" #include "control.h" #include "exti.h" #include "mpu6050.h" #include "inv_mpu.h" #include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h" #include "motor.h" #include "pwm.h" #include "encoder.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include <math.h> #include <stdlib.h>

STM32F10x系列的MCU復位后，PA13/14/15 & PB3/4默認配置為JTAG功能。有時我們為了充分利用MCU I/O口的資源，會把這些端口設置為普通I/O口。

使用JLINK向STM32燒錄程序時，需要使用6個芯片的引腳（以STM32F103C8T6為例），分別是PB4 / JNTRST，PB3 / JTDO，PA13 / JTMS，PA14 / JTCK，PA15 / JTDI，NRST。

當芯片IO口資源比較緊張時，可選擇SW模式燒錄程序。

SWD只需用到PA13 / JTMS，PA14 / JTCK兩根線，NREST可以接可不接，剩下的PB4 / JNTRST，PB3 / JTDO和PA15 / JTDI就可以當然普通IO使用，但是這三個口當然普通IO使用時需要先進行如下配置。（這里MPU6050模塊用到PB3和PB4引腳）

03

最后

3.1 作品照片

3.2 獲取方式

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對了，借此推薦下知識星球，星球現在已有120+人加入，有興趣加入的朋友可以添加上方微信咨詢，現在加入有一定優惠。

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STM32為何在諸多的單片機中脫穎而出？

搞硬件，別吹牛了，好好做個規劃！

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的做一辆超mini平衡自行车，全开源！的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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