一种基于STM32F103控制器控制的平衡车的制作方法

在本发明涉及平衡车技术领域，具体为一种基于STM32F103控制器控制的平衡车。

背景技术：

在国内交通越来越拥挤的情况下，平衡车代替汽车作为上下班的交通工具受到了众多人的认可，首先平衡车使用无污染的电力作为能源也符合今后的绿色能源的主题，其次，相较于其他交通工具，平衡车占用空间小，携带方便，价格便宜，生产工艺并不复杂，可以进行规模化生产。最后，平衡车对于交通的压力较小，这很好的解决了交通严重拥挤的现状。平衡车又名体感车、思维车、飘移车、扭扭车。现有技术中的平衡车以光耦开关作为车体触发开关。当人体站立在平衡车的刚性踏板上以后，刚性踏板压迫阻隔件截断红外光的传播路线，使受光器不能检测到红外光，平衡车的控制器以此为触发信号驱动车体运动。但采用光耦作为开关的平衡车，经常会出现阻隔件位置偏离、无法回弹或者卡在光耦之间的状况，此时控制器会一直以为人体还站立在平衡车上，从而驱动车轮转动不能停下来，直到电池耗尽，针对上述问题，特提出一种基于STM32F103控制器控制的平衡车。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于STM32F103控制器控制的平衡车，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于STM32F103控制器控制的平衡车，包括平衡车主体，所述平衡车主体包括脚踏板、控制盒、车轮、连接杆和手握件，所述控制盒安装在脚踏板的上方，所述脚踏板的左、右两端安装有车轮，所述脚踏板的上方通过连接杆安装有手握件，所述控制盒内设有主控模块，所述主控模块通过电导体连接有重力感应模块、倾斜度感应模块、滤波模块、PID控制模块、供电模块和电机驱动模块。

优选的，所述滤波模块34包括依次电连接的状态控制模块、最佳滤波值模块、一步状态预测模块、滤波增益模块、预测误差方差模块和滤波误差方差模块。

优选的，所述滤波模块包括负载吸收模块，所述负载吸收模块通过电导体分别连接有低通滤波模块和高通滤波模块，且低通滤波模块和高通滤波模块均通过电导体连接有功放输出模块。

优选的，所述PID控制模块包括速度控制模块和方向控制模块。

优选的，所述连接杆的前端安装有LED照明灯，且LED照明灯通过电导体连接到控制盒。

优选的，所述供电模块通过电导体连接有电压检测模块，且供电模块与电压监测模块间的电连接方式为双向电连接。

优选的，所述主控模块的型号为STM32F103，所述倾斜度感应模块的型号为MPU6050。

优选的，所述滤波模块和PID控制模块与主控模块间的电连接方式均为双向电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：一种基于STM32F103控制器控制的平衡车，通过MPU6050倾斜度感应模块来检测小车的倾角，选用STM32F103C8T6为控制核心，来处理传感器测得的数据，最终实现车身的平衡控制，在无人干预的情况下小车可以实现自主平衡，并且在遇到适量外界干扰的情况下小车也能自动调节并恢复平衡。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明第一种实施例中控制盒内部电子元件的结构框图；

图3为本发明第二种实施例中控制盒内部电子元件的结构框图。

图中：1、平衡车主体，2、脚踏板，3、控制盒，31、主控模块，32、重力感应模块，33、倾斜度感应模块，34、滤波模块，3401、状态控制模块，3402、最佳滤波值模块，3403、一步状态预测模块，3404、滤波增益模块，3405、预测误差方差模块，3406、滤波误差方差模块，3407、负载吸收模块，3408、低通滤波模块，3409、高通滤波模块，3410、功放输出模块，35、PID控制模块，3501、速度控制模块，3502、方向控制模块，36、供电模块，37、电机驱动模块，38、电压监测模块，4、车轮，5、连接杆，6、手握件，7、LED照明灯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，为本发明提供的第一种技术方案：一种基于STM32F103控制器控制的平衡车，包括平衡车主体1，所述平衡车主体1包括脚踏板2、控制盒3、车轮4、连接杆5和手握件6，所述控制盒3安装在脚踏板2的上方，所述脚踏板2的左、右两端安装有车轮4，所述脚踏板2的上方通过连接杆5安装有手握件6，所述控制盒3内设有主控模块31，所述主控模块31通过电导体连接有重力感应模块32、倾斜度感应模块33、滤波模块34、PID控制模块35、供电模块36和电机驱动模块37，所述滤波模块34包括依次电连接的状态控制模块3401、最佳滤波值模块3402、一步状态预测模块3403、滤波增益模块3404、预测误差方差模块3405和滤波误差方差模块3406，所述PID控制模块35包括速度控制模块3501和方向控制模块3502，所述连接杆5的前端安装有LED照明灯7，且LED照明灯7通过电导体连接到控制盒3，可以在光线过暗时进行辅助照明，所述供电模块36通过电导体连接有电压检测模块38，且供电模块36与电压监测模块38间的电连接方式为双向电连接，可以监测供电模块的电压，防止过电压异常工作对设备造成损伤，所述主控模块31的型号为STM32F103，所述倾斜度感应模块33的型号为MPU6050，可以更好的控制平衡车的平衡，所述滤波模块34和PID控制模块35与主控模块31间的电连接方式均为双向电连接，可以实现数据间的双向传输。

本发明第一种实施例的工作原理：在正常情况下我们知道两个轮子并不能达到平衡状态，这时候该基于STM32F103控制器控制的平衡车的车轮4如果能在该基于STM32F103控制器控制的平衡车往前倒的时候往前转动，同样的，该基于STM32F103控制器控制的平衡车向后倒的时候后转，如果转速达到合理的程度，该基于STM32F103控制器控制的平衡车就能平衡，所以我们通过电机驱动模块37控制电机的转动，首先，当该基于STM32F103控制器控制的平衡车倾倒时，倾斜度感应模块33会测量出该基于STM32F103控制器控制的平衡车的倾斜角度，通过卡尔曼滤波方式滤波后，把这个角度作为一个输入，然后系统控制电机正转或者反转来使该基于STM32F103控制器控制的平衡车达到平衡状态，这样就实现了对该基于STM32F103控制器控制的平衡车平衡的控制，其次，在该基于STM32F103控制器控制的平衡车已经可以维持平衡的状态下，我们加入一个量来改变了该基于STM32F103控制器控制的平衡车的倾角，这时系统就会为了调节平衡而加减速，这就达到了平衡该基于STM32F103控制器控制的平衡车的速度控制，最后如果我们把车轮4的速度保持不同的数值，由于速度差该基于STM32F103控制器控制的平衡车就会转向，这就实现了该基于STM32F103控制器控制的平衡车的方向控制。

请参阅图1和图3，为本发明提供的第二种技术方案：一种基于STM32F103控制器控制的平衡车，包括平衡车主体1，所述平衡车主体1包括脚踏板2、控制盒3、车轮4、连接杆5和手握件6，所述控制盒3安装在脚踏板2的上方，所述脚踏板2的左、右两端安装有车轮4，所述脚踏板2的上方通过连接杆5安装有手握件6，所述控制盒3内设有主控模块31，所述主控模块31通过电导体连接有重力感应模块32、倾斜度感应模块33、滤波模块34、PID控制模块35、供电模块36和电机驱动模块37，所述滤波模块34包括负载吸收模块3407，所述负载吸收模块3407通过电导体分别连接有低通滤波模块3408和高通滤波模块3409，且低通滤波模块3408和高通滤波模块3409均通过电导体连接有功放输出模块3410，所述PID控制模块35包括速度控制模块3501和方向控制模块3502，所述连接杆5的前端安装有LED照明灯7，且LED照明灯7通过电导体连接到控制盒3，可以在光线过暗时进行辅助照明，所述供电模块36通过电导体连接有电压检测模块38，且供电模块36与电压监测模块38间的电连接方式为双向电连接，可以监测供电模块的电压，防止过电压异常工作对设备造成损伤，所述主控模块31的型号为STM32F103，所述倾斜度感应模块33的型号为MPU6050，可以更好的控制平衡车的平衡所述滤波模块34和PID控制模块35与主控模块31间的电连接方式均为双向电连接，可以实现数据间的双向传输。

本发明第二种实施例的工作原理：在正常情况下我们知道两个轮子并不能达到平衡状态，这时候该基于STM32F103控制器控制的平衡车的车轮4如果能在该基于STM32F103控制器控制的平衡车往前倒的时候往前转动，同样的，该基于STM32F103控制器控制的平衡车向后倒的时候后转，如果转速达到合理的程度，该基于STM32F103控制器控制的平衡车就能平衡，所以我们通过电机驱动模块37控制电机的转动，首先，当该基于STM32F103控制器控制的平衡车倾倒时，倾斜度感应模块33会测量出该基于STM32F103控制器控制的平衡车的倾斜角度，通过互补滤波方式滤波后，把这个角度作为一个输入，然后系统控制电机正转或者反转来使该基于STM32F103控制器控制的平衡车达到平衡状态，这样就实现了对该基于STM32F103控制器控制的平衡车平衡的控制，其次，在该基于STM32F103控制器控制的平衡车已经可以维持平衡的状态下，我们加入一个量来改变了该基于STM32F103控制器控制的平衡车的倾角，这时系统就会为了调节平衡而加减速，这就达到了平衡该基于STM32F103控制器控制的平衡车的速度控制，最后如果我们把车轮4的速度保持不同的数值，由于速度差该基于STM32F103控制器控制的平衡车就会转向，这就实现了该基于STM32F103控制器控制的平衡车的方向控制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。