基于stm32的智能平衡车控制系统设计

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1、基于STM32的智能平衡车控制系统设计　　摘要：介绍一种以STM32为控制核心的两轮智能平衡车的控制系统设计。利用陀螺仪和加速度计获得车体的倾角和角速度，通过光电编码器获得平衡车的速度。将转速控制信号与平衡控制信号叠加加载到两后轮电机，实现平衡车的静止和直立行走。同时，采用TSL1401线性CCD获得赛道图像信息，经过对图像的识别处理，准确快速地提取出赛道的中心线，获得平衡车的方向偏差控制量。实际运行结果表明，该平衡车能保持直立行走运动并快速实现不同路径上的转向和自主寻迹，具有较强的适应性和稳定性。　　关键词：STM32F40

2、5；平衡车；控制系统；自主寻迹　　中图分类号：TN911?34；TP273文献标识码：A文章编号：1004?373X（2016）14?0046?03　　DesignofSTM32?basedcontrolsystemforintelligentbalancedvehicle　　GAOZhengzhong，GONGQunying，SONGSensen　　（SchoolofElectricalandAutomationEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，Qing

3、dao266590，China）　　Abstract：DesignofaSTM32?basedcontrolsystemforintelligentbalancedvehicleisintroduced，whichusesthegyroscopeandaccelerometertogetthedipangleandangular3velocityofthebalancedvehicle，andadoptsphotoelectricencodertoacquirethespeedofthebalancedvehicle.Thes

4、peedcontrolsignalandbalancecontrolsignalaresuperimposedandthenareloadedtothetwomotorsinrearwheelsforrealizingthestillnessanduprightwalkofthevehicle.Meanwhile，TSL1401linearCCDisusedtoobtaintheimageinformationofthetrack，andthecenterlineofthetrackisgotaccuratelyandthec

5、ontrolledquantityofdirectionbiasofthevehicleisobtainedaftertherecognitionprocessingoftheimage.Theactualoperationresultsshowthatintelligentbalancedvehiclecankeepuprightwalk，implementsteeringandautonomoustracingondifferentpathsquickly，andhasgoodadaptabilityandstabilit

6、y.　　Keywords：STM32F405；balancedvehicle；controlsystem；autonomoustracing　　0引言3　　在科学技术不断取得新突破的今天，机器人走进家庭进入工厂已经成为现实，机器人与人们的联系越来越密切。而两轮移动式机器人因为结构简便、反应灵活、适应性强和操作简单等特点，受到了越来越多的关注[1?3]。本文结合自动控制原理、通信技术和传感器应用等相关知识，完成了一个具有自主识别道路的两轮平衡车的设计。该设计以STM32系列单片机为控制核心，运用陀螺仪、加速度计和光电编码器等传感

7、器采集相关的数据信息，在硬件电路设计基础上辅以软件编程实现了平衡车的直立快速运动和不同路径上的转向和自主寻迹。　　1系统硬件结构设计　　系统硬件部分主要由微控制器、稳压电源、角度传感器、电机驱动、测速模块、赛道信息采集、人机交互等模块组成。通过单片机内某些控制算法的处理后输出PWM控制信号控制两后轮电机，以完成系统的加减速、转向和自主寻迹等[4?5]，系统硬件整体框图如图1所示。　　1.1微控制器模块　　该系统选用STM32F405单片机为控制器，该控制器是以CortexTM?M4为内核的高性能MCU[6]，工作频率能够达到1

8、68MHz；同时STM32F405微控制器集成了单周期的DSP指令和FPU并行计算功能，运算能力被大大提高，能够完成部分更复杂的系统控制。　　1.2稳压电源模块　　稳定的电源对于一个控制系统的正常工作是必不可少且及其重要的。因此在设计平衡车系统时为各个模块配置了合适、稳定的电