基于Arduino的自平衡小车系统设计.docx

摘要：在现在这个科技发展十分迅速的社会里，机器人这个词被愈来愈多的大众所熟知，也成为现在一个比较热门的话题。各种功能多样，操作方便，实用性能强的机器人相继出现。在许多行业，人们都会使用机器人去完成一些高风险，高强度的工作。想要把机器人广泛应用于各领域少不了解决其移动问题。

本次设计的平衡小车，在一定程度上讲就是一个简易的机器人。这个小车设计采用有ATmega328为控制核心的Arduino UNO开发板作为处理主板，选用TB6612FNG作为小车上电机驱动模块，选用直流减速电机作为平衡小车的电机，MPU6050作为姿态获取及检测模块，通过滤波将陀螺仪与加速度计测得的数据进行数据上的整合，来补偿传感器在测量中所带来的误差。设计为了使小车达到平衡，采用了PID算法，可以通过PID算法对小车进行直立PD控制和速度PI控制，而且PID算法可以不断地调节进步易于控制，给小车的平稳运行带来的更大的保障。

关键词：Arduino；平衡小车；PID算法

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1选题背景-1

1.2 Arduino开发的意义及其价值-1

1.3 本文的主要研究工作-2

1.4 论文的结构安排-2

第二章  平衡小车理论以及方案设计-3

2.1  控制理论-3

2.1.1  控制系统原理分析-3

2.1.2  平衡小车直立控制原理-3

2.1.3  平衡小车速度控制原理-4

2.2  平衡小车的方案设计-4

2.2.1  平衡小车车体的选择-4

2.2.2  平衡小车控制器的选择-5

2.2.3  平衡小车电源的选择-6

2.2.4  平衡小车陀螺仪模块的选择-6

2.2.5  平衡小车电机驱动的选择-6

2.2.6  平衡小车系统的组成-7

第三章  平衡小车的硬件设计-8

3.1  MPU6050电路设计-8

3.2  TB6612FNG电路设计-9

3.3  速度检测模块设计-11

3.4  平衡小车硬件整体规划-12

第四章  平衡小车的软件设计-13

4.1  各个模块初始化-13

4.2  平衡小车直立PD程序设计-14

4.3  平衡小车速度PI控制程序设计-15

4.4  平衡小车编码器程序设计-16

4.5 平衡小车中断程序设计-17

4.6  PWM寄存器赋值函数的程序设计-18

第五章  平衡小车的安装和调试-20

5.1  平衡小车的安装-20

5.2  平衡小车的调试-20

5.2.1  平衡小车的硬件调试-20

5.2.2  平衡小车的软件调试-20

5.3  平衡小车的检修-22

结束语-24

致  谢-25

参考文献-26