基于家庭智能家居平衡车控制系统的设计

基于家庭智能家居平衡车控制系统的设计
[摘 要]本文在撰写时重点阐述了双轮平衡控制系统的设计方法。 以智能mc9s12xs128作为基本控制设备芯片。关于核心接口电路板的设计中,不仅加入了直流电机驱动板块,而且根据能源消耗的速度快慢分析设计了电源输出管理板块;此外,必不可少的单片机系统保证了电路板电路的正常运行,进而使得调试板块中人机交互部分更加得心应手。最后还需要根据电路板中各板块的系统构造进行串并联加工,例如将ECT板块与交互机进行程序合并,将PWM板块与PID控制算法结合,以便与实现各板块的系统调控。在进行完整体的板块设计和电路改造后,需要进一步验证核实系统的可控制性。为此,笔者首先论述了系统调试的方法,进而根据不同的调试工具进行相应软硬件的系统改造,完成上述操作步骤后进行内容总结,这样才能实现系统设计的最初要求。
 
关键词:双轮平衡控制系统;MC9类型芯片;系统板块设计改造;后续调试操作
Design of balance vehicle control system based on family intelligent home
Abstract:This paper mainly expounds the design method of two wheel balance control system. MC9S12XS128 is used as the basic control device chip. In the interface circuit board, all kinds of hardware systems include the minimum single chip computer system, DC drive motor control module, power management module, measurement speed module and A\D module, human-computer interaction and other software debugging. Parts of the hardware modules are programmed in turn, including A/D module, PWM module, ECT module, PID control algorithm, human-machine interaction control and so on. After completing the production and software design of the vehicle model, the whole control system is debugged. The strategy of debugging is first expounded, and the debugging of the software and hardware under the existing debugging tools is analyzed, and the corresponding debugging methods are introduced. Then debug and modify the system, which basically meets the design requirements.
Key words:Two wheel balancing vehicle; MC9S12XS128; module system design; debugging strategy;
第一章 绪论
1.家庭智能家居平衡车简介
双轮窗体顶端
电动平衡车,又称车身感应车换档。主要有两种类型的平衡车辆,即两轮和独轮车,在市场上自行车。操作系统主要基于所谓运动和稳定性的基本原理。
利用人体不同的移动角度来检测身体的姿势变化,并更准确地推动系统的使用,以便保持适当的调整,该方法的使用是保持身体的平衡。有一个绿色的环境和现代人娱乐的交通方式。
1.1双轮平衡车的研究意义
 
双轮自平衡车是一种由一个车轮和一个轴组成的交通工具,它具有很多优点,并且扁平脉冲也遵循事故的原因,因此双轮自平衡小车具有一定的研究价值和意义。近几年来,对双轮自平衡车进行了系统的研究,取得了理想的效果。这可能是因为该方向系统研究具有较好的发展前景和实际意义。本文重点介绍了双轮自平衡车的良好控制、原因和意义,并对双轮自平衡小车控制系统的设计进行了探讨。
目录
 
第一章   引言 1
1.1 双轮自平衡小车的研究意义 1
第二章   双轮平衡小车系统的总体概述 3
2.1 系统组成 3
2.2 系统各模块的主要功能 4
2.3 系统的主要特点 5
第三章  双轮平衡小车硬件电路设计 5
3.1 整体电路设计 5
3.2 单片机最小系统 6
3.3直流驱动电机控制电路 7
3.4 电源模块电路设计 8
3.5 测速编码电路设计 9
3.5.1 陀螺仪电路 9
3.5.2 编码器电路 10
3.6 人机交互接口电路设计 10
3.6.1CAN总线与LIN总线设计 11
3.6.2通信接口设计 ...11
3.6.3人机交互电路设计 11
第四章  软件与设计 12
4.1 软件模块功能与框架 12
4.1 A/D模块 13
4.1.1A/D转换原理 13
4.1.2A/D转换模块功能结构 13
4.1.3A/D转换模块的编程步骤 14
4.2 PWM模块 14
4.2.1PWM的主要特点 14
4.2.2PWM应用及初始化 15
4.3 ECT模块 ..15
4.4 PID控制算法 15
4.4.1PID控制原理 16
4.4.2 PID参数的整定 16
4.5 人机交互 .16
4.5.1 LCD液晶显示 .16
4.5.2 矩阵键盘按键识别 .16
4.5.3 串口与上位机的通讯 .16
第五章  双轮平衡小车的系统调试 17
5.1 调试策略 17
5.1 串口调试 17
5.2 监控调试 19
5.3 无线调试 20
5.3.1无线遥控开关 20
5.3.2无线通信模块 21
第六章  结论 22
第七章  小结与致谢 22
参考文献 23
参考文献
[1] 邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法[M].北京:清华大学出版社,2004
[2] 刘克成.C语言程序设计[M].北京:中国铁道出版社,2007.
[3] 曹金华.嵌入式系统设计—基于对S12X微控制器[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011
[4] 孙同景.Freescale 9S12十六位单片机原理及嵌入式开发技术[M].北京:机械工业出版社,2008
[5] 智能车比赛相关材料:http://www.znczz.com/thread-98774-1-1.html.
[6] 第七届智能车竞:http://www.smartcar.au.tsinghua.edu.cn[EB/OL].
[7] 刘伟.基于MC9S12XS128微控制器的智能车硬件设计[J].电子设计工程,2010.1(18):102-105
[8] 何跃,林春梅. PID控制系统的参数选择研究及应用[J].计算机工程与设计,2006, (08) 
[9] 姜培林,何毅.基于MC9S12XS128智能车的控制策略[J].计算机系统应用,2011.1(8):216-218 
[10] 常晓军,基于16位单片机MC9S12DG128的智能车控制系统设计与实现[J]. 电子元器件应用,2009.9(9): 24-27
[11] 王军琴,李会武.基于MC9S12XS128的单片机开发板的设计[J]. 现代电子技术,2011.7(34):65-68
[12] 王靖宇,秦刚,王粉娟.智能车电磁检测及控制算法的研究[J]. 电子设计工程,2011.3(19):11-13
[13] 张跃宝.两轮不稳定小车的建模与变结构控制研究[D].陕西:西安电子科技大学,2007
[14] 房立军.两轮不平衡小车的初步辨识及智能控制研究[D].陕西:西安电子科技大学,2007

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