【毕设课设】基于STM32两轮自平衡小车系统设计与控制 含源码、原理图及PCB文件_双轮自平衡小车毕业设计

摘要

本文介绍了一种基于STM32F103VET6的两轮自平衡小车系统设计。该系统通过MPU6050陀螺仪获取姿态信息，采用TB6612电机驱动模块控制小车运动，并结合HC05蓝牙模块和USR-WIFI232-S WIFI模块实现无线通信。系统还配备有液晶显示屏、超声波测距模块、编码器、电池电压检测等功能。本文详细阐述了系统硬件组成、软件设计以及控制算法，为两轮自平衡小车的设计与控制提供了参考。

一、引言

随着智能机器人技术的快速发展，两轮自平衡小车作为一种典型的倒立摆系统，在科研、教学以及娱乐等领域得到了广泛关注。本文设计了一种基于STM32F103VET6的两轮自平衡小车系统，通过合理的硬件选型和软件设计，实现了小车的稳定行驶和精确控制。

二、系统硬件设计

1. 主控芯片

本系统采用STM32F103VET6作为主控芯片，该芯片具有丰富的外设接口和强大的计算能力，能够满足小车控制系统的需求。

1. 传感器模块

MPU6050陀螺仪用于实时获取小车的姿态信息，包括角度和角速度；超声波模块用于测量小车与障碍物之间的距离；编码器用于检测电机的转速和转向。

1. 电机驱动模块

TB6612电机驱动模块负责驱动两个直流电机，通过PWM信号控制电机的转速和方向，实现小车的运动控制。

1. 无线通信模块

HC05蓝牙模块和USR-WIFI232-S WIFI模块分别用于实现小车与手机APP以及上位机软件之间的无线通信，方便用户进行远程控制和数据传输。

1. 其他模块

系统还包括液晶显示屏、电池电压检测模块、LED调试灯、按键和拨码开关等辅助模块，用于显示信息、检测状态以及进行参数设置。

三、系统软件设计

1. 初始化设置

系统上电后，首先进行初始化设置，包括STM32芯片的初始化、外设接口的初始化以及控制参数的设置等。

1. 数据采集与处理

系统通过陀螺仪、超声波等传感器实时采集数据，并进行必要的滤波和校准处理，以获取准确的小车状态信息。

1. 控制算法实现

根据采集到的数据，系统采用适当的控制算法（如PID算法）计算电机的控制量，通过PWM信号驱动电机实现小车的平衡和运动控制。

1. 无线通信实现

系统通过蓝牙和WIFI模块实现与手机APP和上位机软件的通信，接收控制指令并发送状态信息。

四、系统测试与应用

经过实际测试，本系统能够实现小车的稳定行驶和精确控制，具有响应速度快、控制精度高的优点。同时，系统还具备较高的可扩展性，可以根据实际需求进行功能扩展和优化。

五、结论

本文设计了一种基于STM32F103VET6的两轮自平衡小车系统，通过合理的硬件选型和软件设计，实现了小车的稳定行驶和精确控制。该系统具有结构简单、功能实用、易于扩展的优点，为两轮自平衡小车的设计与控制提供了有益的参考。

一、硬件介绍

        主控芯片用的是100脚的STM32F103VET6，陀螺仪用的是MPU6050，电机驱动用的是TB6612，蓝牙是汇承的HC05邮票孔封装的，WIFI用的是济南有人科技的USR-WIFI232-S，小车底盘用的是平衡小车之家的某一款带编码器的（不是我买的，同学的），电池用的是一节7.2的镍镉电池，液晶用的是中景园电子1.3寸IIC接口的OLED，开关用的是三脚纽子开关，电池接口用的是T插，电阻电容这些用的基本上是0603封装，编码器5V降压用的是ASM1117-5.0，3.3V降压用的是SP6203，拨码开关用的是4P贴片式2.54mm角距的，按键是两脚贴片，microusb接口用的是5针 7.2四脚插板牛角母座，超声波是某宝上几块钱烂大街的那种，蜂鸣器是有源的，编码器是小车底盘自带的，电池电压检测是电阻分压之后通过电压跟随器接入MCU内部AD测量的。

二、主控板资源介绍

        STM32F103VET6主控芯片；两个microusb口，第一个是MCU的串口1，可作为普通的串口收发数据，通过调节板上BOOT选项，也可将其作为ISP下载程序接口；第二个是SWD硬件仿真接口；蓝牙模块，与MCU的串口2连接；WIFI模块，与MCU的串口3相连；一块1.3寸IIC协议的液晶接口；超声波接口；双电机驱动；六轴陀螺仪；电池电压检测；4个用于调试的LED；4个独立式按键；一组4P的拨码开关；有源蜂鸣器；两个6P带AB相编码器的电机接口。

  

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