【立创开发板】基于立创·梁山派的平衡小车设计 - 嘉立创EDA开源硬件平台

基于立创·梁山派的平衡小车设计

演示视频链接：2023年寒假的成果—平衡小车_哔哩哔哩_bilibili

需购买物品：

1、7.4V 1400mah的18650锂电池（容量可以不同，电压要求大于6V，选择大电压电池时，需要将电源输入端的去耦电容换成额定电压高的电容）。

2、N20电机（带编码器）x2（选用的是6V 310转）。

3、蓝牙模块（此次采用汇承HC-04蓝牙模块）。

4、立创·梁山派。

5、7.4V的锂电池充电器。

6、焊接与调试工具：焊枪、焊锡；电脑、手机、万用表等。

硬件部分

1、电源

电机电源：由于我手里面有一个7.4V 1400mah的18650锂电池，所以此次设计采用了这个电池。由于使用的N20电机是6V的，于是需要将7.4V电压降到6V。电路如下：

图中采用的降压芯片是MT2492，通过改变R3，R4的阻值改变输出电压。FB引脚为0.6V。输出电压=0.6*（R3+R4）/R4。

开发板电源：在设计时，考虑到梁山派上的降压芯片的输入电压不能太高，电池电压不能直接加在板子的5V电压上。所以需要一个降压电路，没有使用电机电源的原因在于：担心电机启动时会对开发板产生影响，所以额外增加了一个7.4V到5V降压电路。电路如下：

MPU6050、蓝牙、编码器电源：梁山派开发板上的降压电路是DC/DC电源，纹波较大。我担心纹波会对芯片造成影响，出现数据波动大的情况，于是采用低纹波的LDO电源 AMS1117稳压电源。电路如下：

2、MPU6050模块

电路如下：

通过MPU6050采取平衡小车的姿态角和加速度。

3、电机驱动模块

电机驱动模块采用的时TB6612FNG芯片。电源供电电压2.5~13.5V，H桥输出的平均电流1.2A，最大可到3.2A。内置过热保护和低压检测关断电路，PWM控制的频率可达100kHZ。应用上基本与DRV8833相似，但性能更好，价格也相对较高。电路如下：

4、蓝牙模块

蓝牙模块采用的时汇承的HC-04。此公司有相应的安卓蓝牙APP和蓝牙串口助手，方便调试。官网：广州汇承信息科技有限公司 (hc01.com)

5、主控为梁山派GD32F450

立创·梁山派开发板是基于GD32F450ZGT6全国产化开源开发板，资源接口丰富，完善的配套视频教程、文档教程、实验案例。提供在线编译器，10分钟快速入门。开源技术迭代，项目式学习，让学习更加深入，让创意得到升华.

软件部分

1、MPU6050数据读取。

2、编码器测速。

3、串口通信。

4、电池电量检测。

5、N20电机驱动。

代码如附件5

硬件调试

电路板成品图如下：

注意：使用蓝牙时，将两个跳线帽接上。

硬件调试遇到的问题：

1、电池充电接口与充电器不匹配。可以重新买一个匹配的充电器，但是有点小贵，所以将一个与充电器匹配的充电接口焊接了上去。因与原来电路板不匹配，有个引脚并未焊接在电路板上，导致充不进去电。经过检查发现，这个未接的引脚是充电接口的GND。通过排针（类似飞线）解决了问题。

2、MPU6050买到了假货，自检一直不成功。去掉自检，得到的数据在-180~180之间变化，完全不对。于是重新买了一个芯片。问题解决。

经验证。电路无任何问题。

PID调试

可以有线调试，也可以无线调试。

有线调试：通过开发板上的串口连接电脑，在电脑上的串口助手输入相应指令，改变PID的值。此方法比较麻烦。不建议使用。

指令如下：

我选择的是无线调试，通过手机蓝牙APP与平衡小车通信，改变KP、KD、Ki的值。在调试时，一定要将下列main.c文件中的信息打印函数注释取消，

手机蓝牙APP是汇承的HC蓝牙助手。手机蓝牙APP PID调试界面设置如下:

手机蓝牙APP 平衡小车控制界面设置如下:

平衡小车的PID调试步骤可以参考哔哩哔哩的一位UP主：HZ12I38。