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双轮智能自平衡车的设计
作者：王兆宇赵明明张宏川黄怡宁来源：《科学与财富》2017年第12期
摘要：本文设计了一款人可以搭乘的自平衡车，本文利用飞思卡尔公司的一款基于ARM内核的芯片MK60FN1M0VLQ15，平衡车的传感器采用的是加速度计MMA7361与陀螺仪ENC03MB组合而成的传感器模块，其能直接输出稳定的合成角度信号，并且利用光码盘做速度检测。同时增加了一款黑白摄像头，用于环境的拍摄。
本文完成了硬件的搭建，完成了软件设计。对传感器信号做了平滑处理，同时使用卡尔曼滤波处理后使其所得信号更加接近真实，保证了平衡车的站立。
关键词：自平衡车；加速度计；陀螺仪
自平衡车属于倒立摆的一种形式，它是结合动力学和自动控制理论而成的项目，对它的研究，也推动了相关学科的发展。在本质不稳定系统中，如最优控制、比例积分微分控制、模糊控制、神经网络控制都将得到实践验证。总的来说，由于自平衡车车的平衡性是一个理论与实践相结合的产物，具有一定的理论意义和应用价值，引起了极大的研究兴趣，并让全世界的科学家聚焦于此。
1两轮自平衡车的电路硬件设计
11两轮自平衡车硬件电路总体设计
硬件电路主要由电源稳压模块、控制芯片、陀螺仪和加速度传感器模块、摄像头模块，液晶屏模块，电机驱动模块，串口通信模块，测速模块等组成，如图11所示。采用飞思卡尔的32位微控制器MK60FN1M0VLQ15作主控芯片，工作标准频率150MHZ。微控制器通过ENC03和MMA7361采集的数据进行相应的算法运算，从而得到对电机驱动的较为精确的控制。电机驱动采用用MOSFET管搭成的内阻很小的H桥电路。
12主要硬件选择
陀螺仪与加速度计部分：加速度传感器选用飞思卡尔公司的MMA7361芯片，加速度传感器可以测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。MMA7361选用了半导体表面微机械加工和集成电路技术，传感器体积小，重量轻等优点尤为突出。
测速模块：测速模块采用带有相位差的光点码盘，其可以利用FTM模块测出正反转。
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电机驱动部分：在本平衡车系统中，由简单驱动芯片驱动加4个大功率MOSFET搭建而成，采用了10M高速光耦对输入信号进行了隔离，有效地防止驱动板干扰信号对控制板的干扰，使系统更加稳定可靠，且本驱动采用高品质全新原装功率管，因此，最高额定电流可达100A。
2两轮自平衡车的控制程序算法介绍
本次开发使用IAR作为主要的开发工具，当核心控制开始执行程序时，先从主程序执行，并执行相关r