如果此項目有朋友已經(jīng)做過，可以越過不看。
回歸正題，
平衡小車
，這個開源項目已經(jīng)出來很多年了，雖然是一個比較基礎的項目，但也牽扯到方方面面的知識，單片機程序開發(fā)、硬件電路設計、焊接手法等。
在許多朋友咨詢我，電子設計入門，該選什么項目時，我都會首推這個。
那么，如果一個新手，或者對電子設計興趣但有不知道從何下手時，看我這篇文章就對了。
我將平衡小車分為
三種技術路線
，不同的技術路線都可以實現(xiàn)完成平衡小車，不同的路線，針對不同的基礎的人群，難度都不同。
當一個人對平衡小車這個項目完全不熟悉時，如何開展？
同樣，要想完成平衡小車，首先我們應該要搭建好硬件平臺。
當然，首要的，既然是做小車，應該要有輪子、電機、車架。
直接網(wǎng)上買一套平衡小車底盤，100元以內(nèi)足以，太貴的沒必要買。一般來說，車底盤都含有電機、輪子、車板。
PS：
偷偷告訴你們，圖中有我的淘寶店【大魚電子】
這個紅黑騷氣的就是我店里的，哈哈哈，歡迎各位來購買，報我名字有特大優(yōu)惠！
為了讓大家快速熟悉平衡小車的系統(tǒng)電路，加快開發(fā)速度。
也就是，電路部分都采用模塊，將各個模塊電路連接起來即可完成電路設計。
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單片機最小系統(tǒng)：這個是用來寫入程序的。
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電機驅(qū)動：
用來驅(qū)動電機；單片機IO電流不夠，不足以驅(qū)動電機。
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姿態(tài)傳感器：
MPU6050（用來獲取小車姿態(tài)數(shù)據(jù)，來保持平衡）。
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電源模塊：
用來做電源升降壓，給各個單元電路（單片機、電機驅(qū)動MPU6050）供電。
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單片機最小系統(tǒng)（10~20元）：
根據(jù)自己的單片機型號來選擇，喜歡用32的可以買32，喜歡用51的可以用51，等等。
電機驅(qū)動（10~15元）：
根據(jù)購買的電機電壓來購買，比如，你的電壓是12V，應該選用工作在12V下的電機驅(qū)動。
一般來說，由于平衡小車的電機功率都不大，常用的電機驅(qū)動有三種，TB6612，L298N，A4950。這三種都是常用的驅(qū)動IC，可以驅(qū)動7V~12V之間的電機。
A4950還會更高一些，從數(shù)據(jù)手冊看，可以驅(qū)動二十幾V的電機。但我沒用過，有興趣的可以自行測試。
姿態(tài)傳感器（10元）：
這個基本不用考慮其他的，常用的就是MPU6050，當然，還有其他的一些數(shù)字的、模擬的姿態(tài)傳感器，像icm20602+ak8975+spl06-001 等。
但我建議大家選用MPU6050，因為用的人多，相應的資料也會多一些。
電池和電源模塊：
為了方便，多少V的電機就選多少V的電池，一般而言，現(xiàn)在都是12V的直流減速電機。直接選用12V的航模電池套裝即可。切記，選配充電器。航模電池大都比較昂貴，電池和充電器一套得要好幾十塊錢。
嫌貴的，可以選配18650電池，一節(jié)3.7V，幾節(jié)串聯(lián)即可。
唯一的缺點，18650的放電電流較小，不過單單用來做平衡小車的供電，足以。
電池準備好之后，要根據(jù)單片機和傳感器的工作電壓對電池進行降壓。
較為常見的降壓模塊LM2596，也別其他，這個太便宜了，就用這個。簡直不要太香！
如果需要同時降壓到5V和3.3V，用2個LM2596即可。
無線模塊：無線模塊建議選用藍牙，HC05/06主從一體。串口通信，便宜，主要是，可以直接連接手機藍牙，用手機APP直接對小車進行控制。這還不“騷”？
將各個系統(tǒng)模塊化之后，根據(jù)電路原理圖，要進行的就是，
手工焊接。
針對完全不熟悉的朋友而言，我更推薦此種方式，此種方式能讓我們更快速且有效的去搭建起電路，并去驗證我們的電路。
畢竟PCB的繪制以及腐蝕都是需要時間的，更加不說那些對PCB設計不熟悉的朋友了。
手工焊接，需要一塊和車架板差不多大小的洞洞板，方便我們的板子后面安裝在車上。
手工焊接和PCB設計一樣，需要考慮各個模塊以及元件的布局。也就是各個模塊的擺放位置。
模塊位置的擺放正確與否，能讓我們少走錫，少布跳線。
同樣的，第二條路線也采用模塊化設計，但與第一條不同的是，在于不再使用洞洞板焊接，但此種方法路線，針對于基礎較好，對PCB繪制以及一些單片機基本電路較為熟悉的朋友。
當然，用第一種方法完成平衡小車的設計之后，可以采用第二種方法進行進階學習，可以通過此方法來學習或加強PCB設計。
本質(zhì)上，
此種方法路線與第一種沒有什么不同。省去了人工焊接布線，使用機器布線，再通過自我腐蝕或發(fā)廠打樣制作。來完成整個電路板的設計。
視頻中，綠色是STM32F103C8T6，黑色是MPU6050?？刂浦靼宥际悄K化設計，基本上可以直接拔插，如果燒毀某器件，可以直接進行更換。
此種電路設計方法，非常適合大家在完成某系統(tǒng)設計的前期試驗，能節(jié)省不少時間。并且調(diào)試及其方便。
值得一提的是，車上除了紅色的TB6612FNG模塊從網(wǎng)上購買，其他電路部分都是自己設計。
同樣的，第三條路線都可以作為第一條、第二條的進階學習之路。
想要完成集成化主板的設計，需要對單片機系統(tǒng)以及外圍電路非常熟悉，能進行自我電路設計，包括一些基本的電源電路等。
當然，網(wǎng)上也有許多電路可以進行參考，畢竟做的人特別多。
關注公眾號【
大魚機器人
】，后臺回復關鍵詞【
大車
】
即可獲取該平衡小車資料網(wǎng)盤下載鏈接，開源所有設計資料。
如果網(wǎng)盤鏈接失效了，可以加我微信：
well_xiaolong
，我單獨再發(fā)。
講完了三種硬件搭建路線之后，需要談論的應該是程序部分了。
寫程序就像是學英語一般，先記單詞、學基本語法，再學著去造句。
我為大家已經(jīng)準備好了各個“單詞”，只要大家學會拼即可。
關注公眾號【大魚機器人】，后臺回復關鍵詞【大車】即可獲取該程序。
在資料包中，我準備好了MPU6050測試、電機驅(qū)動測試、藍牙測試程序。
我們可以通過程序?qū)蝹€模塊電路進行測試，一步一步的移植拼接。
第一步，先測試MPU6050程序，通過測試程序正確讀取出6050數(shù)據(jù)。
第二步，單獨再調(diào)試單片機和電機，單片機程序是否能正確控制電機驅(qū)動，使得電機正反轉(zhuǎn)、加減速。
第三步，以MPU6050程序為基礎，將電機轉(zhuǎn)動程序加入其中，并添加PID控制函數(shù)，以6050數(shù)據(jù)為閉環(huán)入口參數(shù)，調(diào)節(jié)PID參數(shù)，計算出控制PWM，來控制電機轉(zhuǎn)動，保持小車車身平衡。
第四部，小車控制平衡后，對藍牙測試程序進行單獨測試，并將藍牙控制信號輸入到PID控制函數(shù)中，作為速度環(huán)和轉(zhuǎn)向環(huán)的一個控制變量，來達到控制小車前后左右移動的效果。
最后，想要表明一點，關于平衡小車設計，說來簡單且粗暴，但實施起來，需要花費的時間和精力不言而喻。
因為其涵蓋軟硬件設計，對于新手而言，工作量確實較高，但等完成之后，回過頭再看，腦子里覺得沒什么工作量。
本文授權(quán)轉(zhuǎn)載自公眾號“大魚機器人”，作者：張巧龍
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