两轮自平衡车
两轮自平衡车
算法：和大家的一样，一个倾角环，一个车速环。取得角度、角速度、车速、车位移四个量后经过运算送给PWM驱动电机。
硬件：
  主控：atmega16；
  角度传感器：角速度传感器(陀螺仪)ENC-03MB(直接接AD输入，未加硬件滤波)、加速度传感器MMA7260，二者kalman融合取得角度、角速度。PS：抄zlstone的，呵呵。
  电机速度传感器：每个电机两个霍尔传感器（AB相）。
  电机：型号不清楚，很常见的减速电机。额定电压6V，功率3W。
  电机驱动:L298N
  电源：变压器整流桥那种普通电源，几块钱一个。两个，电机、MCU分开供电。电机电源电压打到最高不接电机时15V多，接了电机5V多，汗。。
  显示器：LCD1602B
  遥控：电视红外遥控器



 (原文件名:20110110_0103.jpg) 
引用图片

 (原文件名:20110110_0104.jpg) 
引用图片

源代码 WINAVR20100110+AVRStudio4.18ourdev_610434C8FD1C.rar(文件大小:104K) (原文件名:Balance.rar) 

原理图：
atmega16最小系统版ourdev_610214M89OEI.pdf(文件大小:30K) (原文件名:M16迷你板电路图.pdf) 

独赢是什么意思上位机，带波形、数据显示ourdev_610318TY8G24.rar(文件大小:48K) (原文件名:串口调试.rar) 

车速未滤波之前波形 (原文件名:车速未滤波之前波形.JPG) 

车速10Hz低通滤波后波形 (原文件名:车速10Hz低通滤波后波形.JPG) 


视频在这里v.youku/v_show/id_XMjM1OTQ3NzU2.html
现在还不是很稳，我想有两个原因，一个是参数没调到最佳，调了好久，先这样吧。再有就是电源太烂了，电机是额定6V的可实际电压空载的时候才打到5伏多一点，在平衡的时候没测，肯定更低了。

陀螺仪ENC-03是直接接AD输入端的，因为按照datasheet上边的参考电路有过冲问题，这个问题有个帖子已经讨论过，很多人都是围绕怎么补救这个问题，我来算一下为什么这样子，呵呵~如下：

幼儿园保健计划高通滤波脉冲响应 (原文件名:QQ截图未命名.jpg) 
会计证怎么考取需要什么条件

因为有这个问题，会给倾角数据造成影响，所以我就去掉了滤波，直接接到AD。这样1deg/s有0.67mv，10位AD参考电压是3.36V，最小才能测到3.28mv，小于4.8deg时就测不到了。本来担心这个问题，但试了下KALMAN滤波，真是强啊！角度很精确，就这么用了。
车体研究了好久，没有用钢化玻璃的设备，就一直没动工。有天去打水突然看到旁边有个大的三合板，呵呵，于是乎。。
感觉车体结构也是个难点啊，要算尺寸，要打孔（先用烙铁头扎，在用螺丝刀来回钻），挺费劲的。还有支架，试用很短的铜柱，一个一个摞起来的，所有能到的铜柱都用上了，刚好够用。
这种车体的中间不能负重，重了后面俩轮就往外翻，当时是做打水机器人的，后来没有做完就over了~~~
不知道STC那种的，我只用过STC89C51那种的，呵呵。这个车要用很多片内外设的。
AIN0:陀螺仪输入
AIN1:加速度计输入
T0：采样周期定时，算法都在这里完成；
T1：两路PWM；
T2：用作霍尔传感器T法测速（要用码盘M法测速，不需要用）、红外脉冲定时；
INT0、INT1：接霍尔传感器，采集速度
INT2：红外接收头输入信号（遥控要用无线的话，也省了）
电机驱动电路图
驱动我买的模块20块，卖家没提供电路图。应该是和这个一样的www.ourdev/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1344216&bbs_page_no=1&bbs_id=1024。都是没加光耦直接接过去的。
这个图完全能用，我已经焊接好这个电路，驱动小车。就是要大一点的散热片，普通散热片太小太烫了。
L298偏偏是没有，PCB上还要额外放8个高速二极管是很让人吐血的一件事情……
小功率版的L293是有二极管的，用起来方便多了。
问题到了，本来程序是Debug版本的，要改成正式发行版的，VC我只用了不久，是低级错误啦，呵呵。LZ位软件我重新改过了。
VC工程在这里。
上位机VC++工程源码ourdev_610317VUO0LN.rar(文件大小:4.99M) (原文件名:Curve1.rar) 
写的有点乱，10.1假期写的，后边就没怎么更新了。两种显示，字符显示和调试助手相同，要用示波器的话，协议为：先发0xFD，再连续发两个字节数据，多个数据依次发下去。单片机中此段程序即为发送波形显示数据的格式：
if(++ctr_pos==2)
{
ctr_pos=0;

temp1=speed_filter*10+150;
Putc(0xfd);
Putc(temp1/256);
Putc(temp1%256);
}
数据发的不能太快（差不多要大于10ms），太快右侧字符频繁刷新界面，上位机会卡死，所以在界面上设置了禁止字符输出，用示波器时，最好选上。这个软件可以查看历史波形、数据。
自己顶一个，没人关注啦，大家对这个没什么兴趣？所有资料都有啊！~
我说下成本：
AVR最小系统版 45；
陀螺仪ENC-30MB：35；
加速度传感器MMA7260模块：48（5V/3.3V供电）；
电机+轮子+联轴器两套：96；
霍尔传感器模块（两对，每对AB相）：34；
电机驱动板：20；
遥控、显示看个人了。
45+35+48+96+34+20=278元。
所有的加一起300元吧。
此贴的价值：
1.车的成本相对来说很低；
2.所有代码，电路开源（都是模块插线，没有PCB的。。）；
3.这个上位机真的很实用。没有示波器或者不方便用示波器时候，用它显示波形很爽的，并且可以保留历史波形哦！在做此车过程中，我先后用它看了角速度、加速度、陀螺仪积分的角度、KALMAN滤波的角度、车运行过程中的角度、电机空载速度、PI闭环的空载调速曲线（此车没用速度闭环）、车位移等曲线。很直观！发送数据的协议很简单，上面已经讲过。而且代码开源的，自己可以在此基础上增加、改善一些功能。
知道可不可以贴淘宝地址，有做广告的嫌疑啊。。。
LZ买的太贵了，MMA7260才13，ENC-03为18，我也买了许多元件，但AVR单片机不太懂，
一直没敢开工。正在学习，刚设计了个实验板。另外驱动电路是自己做的，分立元件的，体积稍大，但效果很好。向楼主学下中。。。。。
是有点贵当初买的时候也看了其他店子，有像你说的很便宜的，但是你也要考虑邮费起码10元吧，那个MMA7260挺好的别看要48元，是已经做好的模块，而且有插针，可以直接插在万用版上的，你要是13块钱买个芯片的话，要是没风的话，不好焊吧，我是不会焊，呵呵。其他店类似的模块也要30多吧，再加个邮费也差不多了。但客观的讲，那个店确实有点点贵，但是所有东西一次性都买齐了。

做此车不是非要用AVR的，只要速度、外设够用就可以！需要的外设上边都有说。关键要懂算法！
其实我也是一知半解，给你推荐篇文章
卡尔曼滤波介绍中文版ourdev_611837OCLGOY.pdf(文件大小:540K) (原文件名:kalman_intro_chinese.pdf) 
卡尔曼滤波介绍英文版ourdev_611838G0F5Z1.pdf(文件大小:173K) (原文件名:kalman_intr
o.pdf) 
文章从头开始看，看完离散卡尔曼滤波那一节，就会理解很多。后面扩展卡尔曼我看不懂，最后面举了个例子，好好看下。

卡尔曼C语言(文件大小:7K) (原文件名:) 再看下这个程序。和我用的结构差不多的（我的是抄野外拓展训练心得zlstone的，他貌似也是复制的，呵呵，最难的就是卡尔曼）。 下面是我的：
void Kalman_Filter(float angle_m,float gyro_m) //gyro_m:gyro_measure
{
angle+=(gyro_m-q_bias) * dt;//先验估计

Pdot[0]=Q_angle - P[0][1] - P[1][0];// Pk-' 先验估计误差协方差的微分
Pdot[1]=- P[1][1];
Pdot[2]=- P[1][1];
Pdot[3]=Q_gyro;


P[0][0] += Pdot[0] * dt;// Pk- 先验估计误差协方差微分的积分 = 先验估计误差协方差
P[0][1] += Pdot[1] * dt;
P[1][0] += Pdot[2] * dt;
P[1][1] += Pdot[3] * dt;


angle_err = angle_m - angle;//zk-先验估计


PCt_0 = C_0 * P[0][0];
PCt_1 = C_0 * P[1][0];

E = R_angle + C_0 * PCt_0;

K_0 = PCt_0 / E;//Kk
K_1 = PCt_1 / E;

t_0 = PCt_0;
t_1 = C_0 * P[0][1];

P[0][0] -= K_0 * t_0;//后验估计误差协方差
P[0][1] -= K_0 * t_1;
P[1][0] -= K_1 * t_0;
P[1][1] -= K_1 * t_1;


angle += K_0 * angle_err;//后验估计
q_bias += K_1 * angle_err;//后验估计木地板排名
angle_dot = gyro_m-q_bias;//输出值（后验估计）的微分 = 角速度
}

我只能帮这些了，我的方向是运动控制方面，KALMAN貌似在信号分析相关专业会学的，所以我也没细看了。上述程序我是直接复制过来的，只改了采样周期，剩下一点没动（还加了点注释，呵呵）。有关秘书资格KALMAN的详细解释一般都是外国网站的，中国的都是扯淡。我做这个车的目的就是想搞下PID，怎么获取角度是次要的东西。

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