手把手教学，平衡小车详细教程，平衡车
0、前 言
原諒我起這么猛的標(biāo)題，但看完，你不會來打我的。
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(chǔ)的項目，但也牽扯到方方面面的知識，單片機(jī)程序開發(fā)、硬件電路設(shè)計、焊接手法等。
在許多朋友咨詢我，電子設(shè)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(shè)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(shù)路線，不同的技術(shù)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(chǔ)的人群，難度都不同。
1、模塊拼接+手工焊接布線
第一條路線，也是我首推的：模塊化+手工焊接布線。
當(dāng)一個人對平衡小車這個項目完全不熟悉時，如何開展？
首先，沒有硬件平臺的支撐，軟件無法存活。
同樣，要想完成平衡小車，首先我們應(yīng)該要搭建好硬件平臺。
那么，我們應(yīng)該要知道需要那些元器件？那些模塊？
當(dāng)然，首要的，既然是做小車，應(yīng)該要有輪子、電機(jī)、車架。
1.1? 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(jī)、輪子、車板。
PS：偷偷告訴你們，圖中有我的x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，報我名字有特大優(yōu)惠！
1.2 ?電路如何設(shè)計？
有了車架，還差電路部分，如何設(shè)計？
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。
第一條路線，我們采用模塊化的設(shè)計方式。
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(shè)計。
那么需要哪些模塊電路呢？
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單片機(jī)最小系統(tǒng)：這個是用來寫入程序的。
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電機(jī)驅(qū)動：用來驅(qū)動電機(jī)；單片機(jī)IO電流不夠，不足以驅(qū)動電機(jī)。
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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(jī)、電機(jī)驅(qū)動MPU6050）供電。
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電池：給整個系統(tǒng)供電。
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無線模塊：用來做遙控，控制小車移動行走。
做個簡要說明：
單片機(jī)最小系統(tǒng)（10~20元）：根據(jù)自己的單片機(jī)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(jī)驅(qū)動（10~15元）：根據(jù)購買的電機(jī)電壓來購買，比如，你的電壓是12V，應(yīng)該選用工作在12V下的電機(jī)驅(qū)動。
一般來說，由于平衡小車的電機(jī)功率都不大，常用的電機(jī)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(jī)。
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(jī)。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(dāng)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(yīng)的資料也會多一些。
畢竟，前人走過的路，我們再去走，會好走的多。
電池和電源模塊：為了方便，多少V的電機(jī)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(jī)。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)并聯(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(zhǔn)備好之后，要根據(jù)單片機(jī)和傳感器的工作電壓對電池進(jìn)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。
切記，單個LM2596最大電流2A，請注意功率。
無線模塊：無線模塊建議選用藍(lán)牙，HC05/06主從一體。串口通信，便宜，主要是，可以直接連接手機(jī)藍(lán)牙，用手機(jī)APP直接對小車進(jìn)行控制。這還不“騷”？
1.3?手工焊接?
將各個系統(tǒng)模塊化之后，根據(jù)電路原理圖，要進(jìn)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(shè)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(shè)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。
能讓我們省去許多精力，到底能多省。
用烙鐵去體會！
2、模塊+PCB繪制
第二條路線，模塊化+PCB繪制。
同樣的，第二條路線也采用模塊化設(shè)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(chǔ)較好，對PCB繪制以及一些單片機(jī)基本電路較為熟悉的朋友。
當(dāng)然，用第一種方法完成平衡小車的設(shè)計之后，可以采用第二種方法進(jìn)行進(jìn)階學(xué)習(xí)，可以通過此方法來學(xué)習(xí)或加強(qiáng)PCB設(shè)計。
畢竟，別人的電路板，哪有自己設(shè)計的香。
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(jī)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(shè)計。
比如視頻中這種：
視頻中，綠色是STM32F103C8T6，黑色是MPU6050?？刂浦靼宥际悄K化設(shè)計，基本上可以直接拔插，如果燒毀某器件，可以直接進(jìn)行更換。
此種電路設(shè)計方法，非常適合大家在完成某系統(tǒng)設(shè)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(shè)計。
3、集成化主板
第三條路線：集成化主板。
同樣的，第三條路線都可以作為第一條、第二條的進(jìn)階學(xué)習(xí)之路。
想要完成集成化主板的設(shè)計，需要對單片機(jī)系統(tǒng)以及外圍電路非常熟悉，能進(jìn)行自我電路設(shè)計，包括一些基本的電源電路等。
當(dāng)然，網(wǎng)上也有許多電路可以進(jìn)行參考，畢竟做的人特別多。
我也為大家準(zhǔn)備了一套完整的電路和程序。
下圖就是我自己設(shè)計的主板和小車。
關(guān)注公眾號【大魚機(jī)器人】，后臺回復(fù)關(guān)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(shè)計資料。
如果網(wǎng)盤鏈接失效了，可以加我微信：great_xiaolong，我單獨再發(fā)。
4、程序設(shè)計思路
講完了三種硬件搭建路線之后，需要談?wù)摰膽?yīng)該是程序部分了。
寫程序就像是學(xué)英語一般，先記單詞、學(xué)基本語法，再學(xué)著去造句。
同樣的，做一段代碼量較大的程序也是如此。
我們應(yīng)該從各個“單詞”入手，也就是各個“模塊”。
先把各個模塊驅(qū)動起來，再拼接。
最后成為一段優(yōu)美的程序（BUG）。
那么平衡小車程序如何拼接？
我為大家已經(jīng)準(zhǔn)備好了各個“單詞”，只要大家學(xué)會拼即可。
關(guān)注公眾號【大魚機(jī)器人】，后臺回復(fù)關(guān)鍵詞【大車】即可獲取該程序。
如何做？
在資料包中，我準(zhǔn)備好了MPU6050測試、電機(jī)驅(qū)動測試、藍(lán)牙測試程序。
我們可以通過程序?qū)蝹€模塊電路進(jìn)行測試，一步一步的移植拼接。
比如：
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(jī)和電機(jī)，單片機(jī)程序是否能正確控制電機(jī)驅(qū)動，使得電機(jī)正反轉(zhuǎn)、加減速。
第三步，以MPU6050程序為基礎(chǔ)，將電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)動，保持小車車身平衡。
第四部，小車控制平衡后，對藍(lán)牙測試程序進(jìn)行單獨測試，并將藍(lán)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(dá)到控制小車前后左右移動的效果。
以上，是小車程序的整體設(shè)計思路。
5、最后
最后，想要表明一點，關(guān)于平衡小車設(shè)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(shè)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。
但手上卻多了各種技術(shù)活。
這也許就是電子設(shè)計的魅力之所在：
享受設(shè)計制作過程之折磨，收獲成果后之享受。
最后，放一張之前做過的mini掌上平衡小車，體積只有可樂大小~
還有豐富的表情包模式~哈哈哈
比如這樣：
電量模式：屏幕上會顯示一個電池的圖標(biāo)，如果此時插入USB充電，則會顯示充電圖標(biāo)。
在平衡小車主板上，集成了電池充電電路。
電量模式和充電模式表情模式，屏幕上會顯示微笑的表情。當(dāng)小車摔倒時也就是小車傾斜角度過大時，屏幕會顯示難過 T_T 的表情。
資料也已經(jīng)開源了。
微信關(guān)注公眾號【大魚機(jī)器人】，后臺回復(fù)關(guān)鍵詞【平衡小車】即可獲取該資料。
細(xì)心的朋友可能發(fā)現(xiàn)了，前文中視頻中的平衡小車，資料是迴腹關(guān)鍵詞【大車】。
這個掌上平衡小車，迴腹關(guān)鍵詞【平衡小車】。
別拿錯了哦~
最后，別忘了點贊關(guān)注哦~筆芯。
創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的手把手教学，平衡小车详细教程，平衡车的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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