参考文献 30

第一章 绪 论

1。1 两轮自平衡小车的研究意义

随着科技的不断发展，人们对智能化领域的认识也越来越透彻、应用的范围也愈 加广泛。当然，随之而来的难题也变得更加复杂。传统的机器人由于体积过大，运动 迟缓，胜任的工作很有局限性。如何在一些比较狭窄的地方，并且需要转角很大的环 境下敏捷快速的完成任务，走进了科研人员思考的问题。两轮自平衡小车就是在这样 的背景下应运而生，它是很多移动机器人[1]的缩影，对它的研究也更加有意义。

两轮自平衡小车的特点有很多，极度的不稳定性是其最大的特点，同时它的系统 不具有线性控制，这也是两轮自平衡小车成为检验各种控制方法的典型装置的原因。 另外，由于它拥有体积小、运动敏捷、零转弯半径等特点，不仅市场前景好，而且将 会在军事和民生领域大展身手。因为两轮自平衡小车兼备理论研究意义和实用价值于 一身，所以最近几年各大机器人技术实验室对此项目的研究越来越重视。

1。2   两轮自平衡小车的发展历程和现状

1。2。2 国内的研究成果

1。3 本论文的工作

本文针对两轮自平衡小车的不稳定性进行研究。在浏览国内外众多资料的帮助下， 尝试设计一种用简单的模糊控制算法确定小车的控制系统。并以此作为平台，为将来 研究更深层次的模糊设计打下基础。而上上面提到的机器人和代步小车对此课题的研 究起到了很大的作用，为下面的设计工作提供了很好的参考。

本文的主要设计内容包括：

（1）设计确定一种简单的模糊控制算法，建立模糊控制规则，对小车的控制器 进行设计。

（2）对两轮自平衡小车的各个硬件模块进行研究，控制系统板，MPU6050 模块、 电机驱动模块、蓝牙模块等。

（3）设计两轮自平衡小车的机械系统和软件系统： 机械系统主要包括对小车的外形结构设计，软件系统包括控制系统、传感器及外

围电路的设计等。论文网

（4）对小车进行调试，将出现的问题呈现出来，加以修改，得到最终作品。

1。4  本章小结

对两轮自平衡小车的历史进行详细研究，为下面的方案选择做好准备，以便找 到适合自己现阶段学习和研究方式。

第二章 系统方案分析与选择论证

2。1 主控器的选择

方案一：选择 STC12C5A60S2 单片机。优点：运算速度快。继承了 8051 的微 控制器内核，与 MCS-51 指令集完全兼容，程序指令等移植起来更加容易。高度提 升了运算速度，可以胜任较为麻烦的计算工作。外部的复位电路已经省掉，内部集 成了高效可靠的电路，当然外部电路还是可以使用的。

方案二：选择 STC15 系列单片机。优点：价格低廉，功能齐全，技术成熟，源 代码程序比较丰富，并且可以移植。可以直接选择 USB 串口模拟信号，具有许多其 它单片机所不具备的性能。是比较通用的一种开发板单片机。

方案三：选择 89S52 单片机。优点：价格低廉，程序资源充足，完善的技术。 缺点：运算速度比较慢，不能承担复杂的工作，程序存储空间不足，不能存储大容 量的程序代码；数字外设不足，片内也没有数模转换器，对数据采集也比较麻烦， 不能直接进行。

根据实验要求，和环境所需，选择方案一。

2。2 倾角检测