原创 自平衡小车从入门到放弃

文章风格不同与以往，带着随意写下我不擅长的所谓自平衡，在意者慎入。

我不知道该如何写这篇文章，因为一提到制作自平衡小车的时候，我是拒绝的，其中缘由不谈也罢。我很少接触控制类的项目，也就略显羞涩了许多。跟随大四的尾巴，工作也快敲定了，面临即将到来的实习，不久将至的毕业，允诺两个同学毕业设计的帮助，对了，还有FPGA的学习，嘿嘿，这两个月满满的“充实”。

学样像样，既然选择，只顾风雨兼程。

一、车模，是借来的

之前走朋友那里拿来一个小车模型，这是不能少的，自己做一个小车还是不现实的。这里建议大家的电机选用直流减速电机，小车上的电机型号为JGA25-371，为大家提供一个参考。个人感觉直流减速电机比市面上DIY小车制作使用的香蕉直流电机在速度控制上更稳定。此外电机上自带编码器测速，用于测试小车的实际车速，至于如何测速，这是百度的问题。

左为车模；右为减速电机JGA25-371（带编码器测速）

二、给电机一股澎湃的热血

谈到电机，不得不谈到电机驱动了，我有使用过L298N电机驱动的经历，说实话这个电机驱动模块真心不错，12V单电源输入供电机驱动，自带的7805稳压芯片转5V电压直接供给单片机工作使用。简化了电路设计，方便用户连线。朋友建议我使用TB6612FNG直流电机驱动器件，原因很简单，它相对于传统的L298N效率上提高很多，无需外加散热片，只需外接电源滤波电容就可以直接驱动电机，外围电路更简单。

左为L289N电机驱动；中为TB6612FNG电机驱动；右为3.7V锂电池每节

三、32 KO 51

处理上，主控芯片我选用的STM32F10X，其实我一开始觉得是从简而谈，51就OK,但我还是想把小车做稳定些，考虑到这点，处理速度上32好些，还有我最看重的就是32自带捕获功能，编码器测速不会占用CPU处理空间，额，突然觉得世界还是充满希望的。

四、前方高能，自带纸巾

好了，现在是我最不愿谈到的MPU6050,没话说，因为宝宝我就是一脸懵逼。对于6050复杂的I2C协议，数据的抓取，我尚且游刃有余，但我后悔的是，我看了两天的卡尔曼滤波，因为我拿我的智商去挑战科学的博大精深，我只想说，你行，你上啊。。MPU6050集成三轴加速度计、陀螺仪。至于自平衡小车的平衡为什么需要这两个传感器，推荐大家看《飞思卡尔电磁组官网双轴自平衡小车资料第二版》，这里面也包括对PID的理论介绍，在此不加累赘。单片机只需要读取车体上沿轮子转动方向的姿态数据（6050数据）就可以进行对应操作了。

关键点来了，在动态环境下，每次采样的姿态数据不一定是真实可靠的，因为陀螺仪是测量角速度的，但是角速度转换为角度是需要一个积分过程，假如在输入时有一个极小的误差，那么随着积分这个误差将会越来越大，最后得出的角度自然也是不准确的。此时，卡尔曼滤波、互补滤波闪亮登场，亮瞎我的双眼。

五、机智如我

我在某宝上找到一款串口MPU6050模块。它在6050的基础上集成了姿态解算器，先进的数字滤波技术在这里完成，配合动态卡尔曼滤波算法，能够在动态环境下准确输出模块的当前姿态数据，有效降低测量噪声，提高了测量精度。通过处理器读取6050的测量数据，然后通过串口输出，免去了所谓滤波对我的折磨。串口MPU6050,你值得拥有。

串口MPU6050

小总结

器件的正确选型，对完善硬件平台的搭建，以及后期的软件调试起到关键作用，加上对于网上资料的查阅，给自己定位一个入门吧。我放弃对卡尔曼的执着，因为我初衷不在于去研究这类技术，只是为了功能的实现。后期小车的平稳驱动，软件调试、优化，还需花费我大量时间。许多时候，我们看重的还是结果，毕竟太多过程的美好是需要下功夫的，而且对于结果往往还并没有什么luan用。

如果以后有精力，有机会接触卡尔曼滤波的话，哼哼，我也不会爱你。

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