毕业设计-两轮自平衡小车主控板

文章目录

前言
硬件设计
软件设计
再回首

前言

前几天在朋友圈看到面包板社区的小编发了个**晒板子的活动**，作为面包板社区的活跃用户，这个活动必须要参加一下！

说起分享自己画的板子，我首先想到的就是人生中设计的第一块PCB板子：基于STM32+MPU6050的两轮自平衡小车主控板，也是几年前读大学时的毕业设计。

思绪转到5年前，2017年的夏天，大三的暑假还没有结束，我就一人坐上了开往北京的列车，没想到，这一去，就是5年！

实习的工作不算复杂，样板焊接、样机调试，也会画一些简单的小板子。因为自己是双非普通本科出身，也深知自己的不足，平时白天干活，晚上回去就学习PCB，单片机开发。实习了有半年的时间，到了大四下学期，回校准备毕业设计，由于有了一些实习经历，毕业设计做起来就比较简单了。

主控板是自己设计的，小车底盘（轮胎+电机+编码器）和锂电池是购买的成品。

PCB板焊接、硬件调试、软件设计、调参，毕业论文，查重，答辩，一切都比较顺利！记得当时答辩现场，可能是因为我是独立设计、调试的，答辩老师们对我的设计很感兴趣，整个答辩过程都是在和老师们愉快的沟通中进行的！最终，我的毕业设计被所在的学院所收藏，毕业设计所花费的费用也找学校报销了，毕业设计也被评为了优秀！

哈哈，居然还能找到当时在某PCB板厂下的订单，含运费一共90元，现在都是免费了吧！

和主题无关的话说的有点多了，下面来详细介绍一下我当时画的这块处女板！

硬件设计

硬件电路主要包括以下几部分：

STM32F103RET6，最小系统电路
TB6612两路直流电机驱动，电机编码器检测
通过分压电阻方式实现的锂电池电压ADC检测
通过MOS管实现的锂电池防过放，欠压保护电路
板载MPU6050陀螺仪，用于获取实时姿态信息
一路红外接收头，预留OLED显示接口，板载HC-05蓝牙模块
一路复位按键，一路用户按键、两路用户LED
预留SWD、串口、BOOT配置接口

硬件电路设计上的考虑不周到，电机AB相编码器连接到了STM32的普通IO管脚，而不是定时器的编码器管脚，所以软件控制效果不是太理想，哈哈，也可能是自己没调好参数！

软件设计

软件设计上，仅仅实现了直立环，即平衡车直立效果，没有实现速度环转向控制，也没有实现红外、蓝牙的遥控。

所以软件方面的工作也比较简单：

STM32基本外设驱动，GPIO、UART、TIMER、ADC、DMA、中断等等。
MPU6050姿态获取，使用官方DMP库
PID控制算法实现，直立环，参数的整定
异常姿态检测算法，小车倒地后刹车，防止堵转造成电机和芯片烧坏。

再回首

现在，再回看自己当时设计的那块板子，发现还是有很多不足之处的：

控制软件方面不完美，仅仅实现了直立环，没有实现速度环、红外蓝牙遥控等。
PCB布局布线不合理，导致过孔太多，走线比较混乱。
蓝牙模块射频天线部分没有预留净空区，可能会导致信号很弱。
没有在靠近电机驱动芯片的位置添加储能电容，导致烧了几次驱动芯片，后来加上才好点。
电机编码器管脚没有分配到定时器的编码器接口，只能通过GPIO中断方式测速，导致后续软件调起来比较费劲

如今，我已经毕业四年，工作时间算是五年。毕业设计的空板我还保留至今，剩下的都是回忆！

虽然时过多年，当时所学的专业也已经停止招生了，而我也不做单片机开发了，转向了另一种可编程器件FPGA的开发，但是当看到单片机相关的技术文章还是会仔细的研读一下。

富芮坤FR8016H开发板+ESP8266实现疫情监控

uFUN开发板+自己画的PCIe扩展板实现的联网时钟

血的教训，Mini PCIe板子的厚度1.0mm即可，锡手指切掉了一部分才刚好能插进去。

看起来还挺精致的

根据网上开源的资料做得JLink-OB下载器