采用ATMEGA16單片機(jī)設(shè)計(jì)的兩輪自平衡電動(dòng)車

　　2.2車模行走控制方案

　　兩輪自平衡車的速度是通過車輪的速度實(shí)現(xiàn)的。車輪的速度通過直流電機(jī)經(jīng)過減速箱，增大扭矩。利用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和PWM調(diào)速系統(tǒng)控制兩輪自平衡車的平穩(wěn)運(yùn)行。然后通過電機(jī)的加速度控制車體的平衡，通過電機(jī)的恒定速度和靜止?fàn)顟B(tài)控制車體的勻速運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)。

　　在運(yùn)行的過程中當(dāng)人體的傾角增大時(shí)車輪的加速隨之增大以控制車體的平衡，當(dāng)車體恢復(fù)平衡時(shí)，以恒定的速度勻速前進(jìn)。

　　當(dāng)轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位功能，在轉(zhuǎn)把的軸徑方向安裝一個(gè)大強(qiáng)度的彈簧，使轉(zhuǎn)把在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中自動(dòng)恢復(fù)原位，實(shí)現(xiàn)了靈活轉(zhuǎn)彎的效果，如果轉(zhuǎn)把的偏向角足夠大可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，使兩輪車的運(yùn)行更加靈活，方便在狹小的地方使用。轉(zhuǎn)把示意圖如圖4所示。

　　圖4轉(zhuǎn)把示意圖

　　轉(zhuǎn)把的方向和偏向角是通過高精度電位器檢測(cè)的，在轉(zhuǎn)把的固定軸上安裝個(gè)角度傳感器，實(shí)現(xiàn)角度的測(cè)量。

　　3程序流程圖

　　為了便于程序的開發(fā)和以后的使用與維護(hù)，全部程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，即由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序模塊構(gòu)成。主程序首先完成初始化工作，包括定時(shí)器初始化、LCD16 02液晶模塊初始化、定時(shí)器中斷初始化、系統(tǒng)時(shí)鐘初始化、其他參數(shù)的初始化等。然后啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，開中斷允許單片機(jī)響應(yīng)內(nèi)部中斷請(qǐng)求。定時(shí)器中斷流程圖如圖6所示。各程序功能模塊包括LCD1602液晶顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、動(dòng)態(tài)角度測(cè)量、轉(zhuǎn)向、欠壓報(bào)警等。主程序流程圖如圖5所示。

　　圖5主程序流程圖

　　圖6定時(shí)器中斷流程圖

　　整個(gè)系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)。軟件系統(tǒng)包括：主程序負(fù)責(zé)顯示。車體直立模塊用定時(shí)器1中斷完成，每進(jìn)入一次中斷完成一次PID算法控制車體平衡，在車體保持平衡狀態(tài)的情況下通過采集轉(zhuǎn)把數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎功能。

　　4總結(jié)

　　本系統(tǒng)采用ATMEGA16控制芯片簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。利用MMA7260和ENC-03MB可以精確地測(cè)量出車體的動(dòng)態(tài)角度和角速度，采用大功率MOS管和板橋驅(qū)動(dòng)芯片可以很好地去除MOS管的發(fā)熱問題，減少能量的損耗。本電動(dòng)車采用鋰電池供電既節(jié)能又環(huán)保，本設(shè)計(jì)的兩輪自平衡電動(dòng)車可以在狹小的環(huán)境中行走自如，使出行帶來方便。本系統(tǒng)對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。