基于stm32平衡小车论文

本科生毕业论文（设计）

（2015）届

论文（设计）题目：基于单片机的自平衡小车的设计与实现

学院：电子工程学院

专业：电子信息工程

学号：************

*名：***

指导老师姓名及职称：丘森辉助教

目录

第一章绪论 (2)

1.1研究背景 (3)

1.2研究现状 (3)

1.3研究意义 (3)

1.4论文的组织结构 (3)

第二章系统的方案设计与论证 (4)

2.1系统设计要求 (4)

2.2系统的总体设计 (5)

2.3方案论证 (5)

2.3.1 车体的比较与选择 (5)

2.3.2 控制系统的比较与选择 (6)

2.3.3 电机驱动的比较与选择 (7)

2.3.4 电源及稳压模块的比较与选择 (7)

2.3.5 调速模块的比较与选择 (7)

2.3.6 显示与提示音的选择 (8)

2.3.7平衡槽的制作 (8)

2.3.8系统框图 (9)

2.3.9最终方案 (10)

第三章系统硬件设计 (11)

3.1 STC12C5A60S2单片机硬件结构 (11)

3.2供电电源模块 (12)

3.3 电机驱动的设计 (12)

3.4路面检测模块设计 (14)

3.5测速模块 (15)

3.6显示电路设计 (15)

3.7寻迹原理 (16)

3.8金属探测仪 (17)

第四章软件设计 (18)

4.1循迹功能软件设计 (18)

4.2 金属探测功能软件设计 (18)

4.3 LCD1602液晶显示软件设计 (18)

4.4 主程序流程图 (19)

第五章测试数据、测试结果分析及结论 (20)

5.1测试数据 (20)

5.2测试结果分析 (21)

第六章设计总结 (21)

6.1 对设计的小结 (21)

6.2 设计收获体会 (21)

6.3 对设计的进一步完善提出意见或建 (22)

致谢 (22)

基于单片机的自平衡小车的设计与实现

专业：电子信息工程学号：201113007619

学生姓名：何建安指导老师姓名：丘森辉

内容摘要

本次设计的硬系统主要由供电电源模块、主控系统模块、直流电机驱动模块、路面检测模块和液晶显示模块几个部分组成。供电电源是整个系统的支持者，它给整个设计系统提供能量，使系统能够运转起来；主控系统是整个系统的控制者，它指挥整个系统的运行，是整个系统的大脑；整个系统运行的动力是直流电机驱动模块；路面检测模块则相当于整个系统的眼睛，它能够准确地检测的路面的情况，并将路面的情况反馈给主控系统；液晶显示模块是将整个系统的运行情况显示出来。

关键字：80C51单片机光电外红反射循迹金属探测器电动小车 PID算法 PWM调速

第一章绪论

智能可以按照预先设定的模式在自动的运作，可应用于科学勘探等等用途，智能电动车就是其中的一个体现。本设计的简易智能电动车，采用AT89C51单片机作为小车的检测和控制核心；利用金属探测器探测路面上的硬币，以及用陀螺仪控制平衡槽的角度，采用光电传感器来检测路上感应到的黑线，从而把反馈到的信号送单片机，使单片机按照预定的工作模式控制小车在各区域按预定的速度行驶，并且单片机选择的工作模式不同也可控制小车顺着S形黑线行驶；采用1602LCD实时显示小车行驶的时间，小车停止行驶后，轮流显示小车行驶时间。

1.1研究背景

在科技不断发展进步的今天，对平衡小车的研究具有很重要的意义，现如今各高校在对小车平衡小车的研究上也在不断的投入资源，更是每一年的电子设计竞赛都会选择这类控制类的设计来刺激同学们对其相关控制策略的研究。这不仅提高了学生的学习积极性，更是提高了同学们对科学的认识。为此本设计主要是设计一个由AT89C51单片机控制器控制的智能小车平衡控制系统。系统为了直观的看出电动车的运行状态，用LCD1602液晶将电动车的所有参数显示出来。

1.2研究现状

平衡小车是一项机器人技术，它是一种前沿技术，领域更新速度很快，他涉及了很多科学技术，比如计算机技术，通信技术，人工智能技术，材料科学，物理方法，仿生学等各种高新技术。自从控制小车出现，就迅速成为了人们研究学习控制理论的一个很好的选择平台，其具有很大的理论学习意义。

近年以来，平衡小车引起了国内外很多研究机构和机器人爱好者，以及各高校的极大关注，各种基于不同目的，不同的设计方法以及不同的控制策略的平衡系统孕育而生，呈现出一种积极的研究姿态。

1.3研究意义

自平衡小车是机器人科学研究中一个很重要的领域，它随着相关的科技领域的进步不断的进步与发展。自平衡小车属于移动机器人领域，与航天技术一样，机器人领域的水平同样可以体现出一个国家科技技术的能力。

平衡小车是可以看做一个复杂的小系统，它由多样模块来对他进行各种控制以及实现很多功能，同样在它身上，我们对它的各种控制方法进行比较，有助于我们更好的学习控制类方面以及其它知识。

1.4论文的组织结构

第一章本设计的设计任务；

第二章系统总体设计：主要阐述系统的功能和总体方案的选择；

第三章系统的硬件设计：主要阐述系统硬件电路的分析及实现；

第四章系统的软件设计：主要阐述系统软件设计及具体实现；

第五章系统测试：主要阐述系统功能、性能测试和结果分析；

第六章结论：主要阐述系统设计的原理、功能、实现方式。

第二章系统的方案设计与论证

2.1系统设计要求

设计并制作一辆带有自动平衡系统的电动寻线智能小车，其结构如图1 、图2所示。在电动小车上通过支架固定安装一台电机，钢珠导槽固定在电机转轴上；驱动电机可以控制导槽摆动; 小车能通过寻线自动从场地（图3）A点走到车库F点。