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基于STM32的两轮自平衡小车研究
赵磊
(四川邮电职业技术学院，四川成都610011)
应用研究
摘要：本文以STM32单片机为核心控制器，以MPU一6050为姿态读取模块，实现两轮自平衡小车的设计，能够使小车的控制效果得到提高，以电池为电源，设计两轮自平衡小车的硬件和软件设计；用卡尔受滤波算法作为数据的平衡滤波，用PID算法作为控制算法，提高控制精度,从而设计和实现了小车的自平衡
关键词：STM32；自平衡：卡尔变滤波：PID
中图分类号：TP273+.4
文献标识码：A
微控制器STM32的内核为Cortex-M3，CPU为32位存储器为SRAM，大小为6-64kB。以STM32为基础，实现对姿态检验传感器等系统各方面数据的控制，能够使小车的
姿态更加合理，控制精度高，控制速度快。 1基于STM32的两轮自平衡小车的硬件设计
基于STM32的两轮自平衡小车的硬件设计包括电源模块、主控制器模块、姿态读取模块与驱动模块四个部分。
1.1电源模块
电源提供是两轮自平衡小车行驶的动力支撑。本设计以电池作为电源，为小车的行驶提供能量1)。小车电机电压须要12V，拟用3节3.6V的锂电池作为电源。
控制器STM32和MPU-6050均需要3.3V电压支撑，本设计以3节锂电池的12电压进行降压供电。采用LM2596-3，3设计降压稳压电路。
1.2主控制器模块
主控制器为STM32，是ST公司突出的一款微控制器，内核为CortexM3，CPU为32位，存储器为SRAM，6-64 kB。其增强型系列处理速度能达到72MHZ，具有高性能，低成本等特点。在上述主控制器的支持下，实现对两轮自平衡小车的控制，使其能够在控制下平衡行驶121。
1.3姿态读取模块
资态读取的目的在于将两轮自平衡小车的姿态控制在合理的范围，保证其在控制下能够平衡行驶。系统以 MPU-6050为姿态读取模块与STM32内的运动处理器程序相结合。为了保证姿态读取时实性，将陀螺仪与加速计联合使用，两者均选为3轴，共同构成姿态读取模块，可以有效提高姿态读取的实时性
1.4电机驱动模块
电机驱动模块的功能在于实现驱动。小车采用L298N 组成的双H桥作为电机驱动模块。对两轮自平衡小车可以起到良好的自动化控制。为了使电机驱动模块的功能能够得到有效发挥，以直流电机作为驱动的来源。
2基于STM32的两轮自平衡小车的软件设计收稿日期：2016-11-28
文章编号:1007-9416(2017)01-0035-02
在硬件设计完成之后，以STM32作为核心控制，实现对两轮自平衡小车软件的设计。用卡尔曼滤波算法做姿态数据的平滑滤波；用PID控制算法做控制数据输出。
2.1系统初始化
在程序正式开始运行之前，需要完成系统的初始化过程。系统初始化包括的流程如图1所示。
时钟初始化：由于主程序的运行过程中，需要判断定时是否已经达到了5mS，因此系统中需要设置时钟，且时钟功能的发挥十分重要。鉴于主程序的上述特点，在系统初
开始时钟新给化 ←
NVIC中断初始化定时器初始化通信初始化测遮模块初始化 MPU—6050初始化电机PWM初始化
图1系统初始化程序框图
作者简介：赵嘉(1995一),男，四川巴中人,专科在读，研究方向：模型控制。万方数据