查看“开源平衡车/zh”的源代码

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==概述==
*项目名称：Microduino开源平衡车
*目的：DIY一台属于自己的两轮自平衡小车
*难度：中
*耗时：2小时
*简介:
**两轮自平衡小车是一个集多种功能于一体的综合系统，是自动控制理论与动力学理论及技术相结合的研究课题.
**平衡车在完成自身平衡的同时，还能够支持多种遥控方式
***可以使用Joypad遥控
***也可以支持蓝牙APP遥控 
**这套系统完全由Microduino来实现，用户可以体验手工DIY的乐趣

==材料清单==

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===模块清单（Joypad模式）===
{|class="wikitable"
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|模块||数量||功能
|-
|[[Microduino-Core/zh]]||2||核心板
|-
|[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序
|-
|[[Microduino-Module nRF/zh]] ||2||无线通信
|-
|[[Microduino-Module Motion/zh]] ||1||检测姿态
|-
|[[Microduino-Shield Stepper/zh]] ||1||驱动连接地板

|}

===模块清单（蓝牙模式）===
{|class="wikitable"
|-
|模块||数量||功能
|-
|[[Microduino-Core/zh]]||1||核心板
|-
|[[Microduino-USBTTL/zh]] ||1||下载程序
|-
|[[Microduino-Module BLE/zh]] ||1||无线通信
|-
|[[Microduino-Module Motion/zh]] ||1||检测姿态
|-
|[[Microduino-Shield Stepper/zh]] ||1||驱动连接地板

|}

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===其他材料===
{|class="wikitable"
|-
|模块||数量||功能
|-
|2.4G天线||1||2.4G通讯
|-
|固定板材||1||固定支撑
|-
|M2尼龙螺丝||4||固定底板
|-
|M2尼龙螺柱||4||固定底板
|-
|M2尼龙螺母||4||固定底板
|-
|短铜柱||8||固定电机
|-
|M4金属螺丝||2||固定车轮
|-
|2s锂电池（7.4V） ||1||供电
|-
|锂电池专用平衡充电器 ||1||电池充电
|-
|Micro-USB数据线 ||1||串口通信，下载程序
|-
|车轴连接器 ||2||连接电机轴和车轮
|-
|车轮 ||2||结构
|-
|步进电机 ||2||驱动车轮
|-
|步进电机线 ||2||连接电机和驱动板
|}

|}
[[File:Balancematerial1.jpg||900px|center]]

==程序下载==
从以下地址下载源程序
'''[https://github.com/Microduino/BalanceCar_Microduino_PID BalanceCar_Microduino]'''

==程序烧写==
*将'''[[Microduino-Core+/zh]]'''、'''[[Microduino-USBTTL/zh]]'''堆叠在一起。
**用数据线连接其中的'''[[Microduino-USBTTL/zh]]'''准备上传程序。
**注意：最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序
*打开Arduino IDE for Microduino,环境，（搭建参考：'''[[AVR核心：Getting started/zh]]'''）
*点击'''【工具】'''栏，确认'''板卡（Microduino-Core+）处理器（Atmega644pa@16M,5V）'''选择无误，并选中对应'''端口号(COMX)'''
*点击'''【文件】'''->'''【打开】'''，浏览到项目程序地址，点击'''“BalanceCar_Microduino.ino”'''程序打开
*几项都无误后，点击'''"→"'''按钮下载程序到开发板上

==搭建步骤==
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*'''Step1:'''
*按图1-1所示将'''结构-A1'''和'''结构-A2'''对接
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[[File:Balancestep1-1.jpg||250px|left]]
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*按图1-2所示将'''结构-B1'''和'''结构-B2'''插在'''结构-A1'''两边
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[[File:Balancestep1-2.jpg||350px|left]]
|}
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*步骤1完成后组成'''小车骨架'''
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[[File:Balancestep1-3.jpg||250px|left]]
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*'''Step2:'''
*按图2-1所示将2个'''步进电机'''与'''结构-C1'''对接，再用'''铜柱'''固定好
**'''注意：'''注意图中所示电机接口方向，两个电机接口应该对称安装。
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[[File:Balancestep2-1.jpg||350px|left]]
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*步骤2完成后组成'''电机组件'''
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[[File:Balancestep2-2.jpg||350px|left]]
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*'''Step3:'''
*按图3-1将'''电机组件'''卡到'''小车骨架'''上，注意电机接口需要对应'''小车骨架'''的缺口，请按图中所示方向将'''电机组件'''卡入卡槽内
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[[File:Balancestep3-1.jpg||350px|left]]
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*'''电机组件'''卡到位后，将'''结构-B1'''卡入卡槽缺口，卡紧'''电机组件'''
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[[File:Balancestep3-2.jpg||350px|left]]
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*步骤3完成后组成'''小车底盘'''
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[[File:Balancestep3-3.jpg||250px|left]]
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*'''Step4:'''
*按图4-1所示将'''车轴连接器'''固定在'''步进电机'''轴上
*然后将'''车轮'''用'''螺丝'''固定在'''车轴连接器'''上
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[[File:Balancestep4-1.jpg||450px|left]]
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*步骤4完成后小车如图4-2所示
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[[File:Balancestep4-2.jpg||350px|left]]
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*'''Step5:'''
*按图5-1所示将'''2s电池'''放在'''小车底盘'''的槽内
*然后将'''结构-C2'''和'''结构-C3'''分别固定在'''小车底盘'''的上下两面
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[[File:Balancestep5-1.jpg||350px|left]]
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*按图5-2所示用'''结构-A3'''、'''结构-C4'''和'''结构-C5'''对小车的结构进行加固
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[[File:Balancestep5-2.jpg||350px|left]]
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*步骤5完成后小车如图5-3所示
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[[File:Balancestep5-3.jpg||350px|left]]
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*'''Step6:'''
*将'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''用'''尼龙螺丝'''、'''尼龙螺柱'''和'''尼龙螺母'''固定在'''小车底盘'''顶部
**'''注意'''：请严格按照图中所示方向安装'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板
*然后将以下模块叠加到'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板上
**核心模块：'''[[Microduino-Core+/zh]]'''
**姿态模块：'''[[Microduino-Module Motion/zh]]'''
**通讯模块：
***Joypad模式下，通讯模块为'''[[Microduino-Module nRF/zh]]'''（注意先安装'''2.4G天线'''）
***蓝牙模式下，通讯模块为'''[[Microduino-Module BLE/zh]]'''
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[[File:Balancestep6-1.jpg||350px|left]]
|}
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*然后将'''步进电机'''按以下示意图用'''步进电机线'''连接到'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''底板上
**请注意两个'''步进电机线'''的接口位置。
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[[File:Balancestep6-2.jpg||350px|left]]
[[File:BalancestepLine.jpg||350px|left]]
|}
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*'''注意'''：在连接电机线的时候要注意方向，并稍微用力才能插入电机的接口，请按照图中方向插接。
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[[File:Balancemotor.jpg||400px|left]]
|}
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*'''Step7:'''
*按图7-1所示将'''2s电池'''插入'''[[Microduino-Shield Stepper/zh]]'''的电池接口，小车即上电工作，扶起小车，小车即能保持平衡不倒
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[[File:Balancestep7-1.jpg||350px|left]]
|}

==操作说明==
*如果在'''Step6'''中堆叠的nRF模块，小车上电后默认会进入Joypad遥控模式，否则进入蓝牙模式
===Joypad遥控指南===
*搭建过程可参考以下页面：'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh Joypad使用指南]'''

*'''Joypad通讯模式配置'''*
*模式配置可参考以下页面：'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#.E9.80.9A.E8.AE.AF.E6.A8.A1.E5.BC.8F 通讯模式配置]'''
**当我们使用'''[[Microduino-Module nRF/zh]]'''作为'''通讯模块'''时，Joypad对应选择'''nRF模式'''即可

*'''Joypad电池使用说明'''*
*特别要注意的是电池使用说明：'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#Step-3_.E7.94.B5.E6.B1.A0.E9.80.9A.E7.94.B5 电池使用说明]'''
===蓝牙遥控指南===
*首先下载蓝牙遥控APP（Android）：'''[[File:MTank.rar|mTank.zip]]'''
*确定手机版本号是Andro 4.3以上，确定当前蓝牙功能已打开
*搜索到名为'''“Microduino”'''的蓝牙设备进行连接
*接下来就可以通过APP进行遥控了

===锂电池充电===
*在平衡车使用过程中发现电机转速比较慢，平衡车无法直立起来，此时是'''2s电池'''电量不足，需要使用配套的锂电池平衡充给电池充电
*请按下图所示将'''2s电池'''的白色3pin接口插入'''平衡充'''的3pin插口内，然后接上'''平衡充'''的电源
[[File:BalanceCharge1.jpg||450px|left]]
*可以通过'''平衡充'''的充电指示灯判断充电状态，各种状态如下：
{|class="wikitable"
|-
|指示灯状态||充电状态
|-
|绿灯闪烁||没有接电池
|-
|红灯常亮 ||电池正在充电
|-
|绿灯常亮 ||电池已充满

|}

==代码说明==
*在“userDef.h”文件是我们的配置文件
*以下代码可以配置nRF模式下通道，需要保证和Joypad遥控器一致
*Joypad的nRF模式通道配置可参考：'''[https://www.microduino.cn/wiki/index.php/Microduino-Joypad_Getting_start/zh#nRF.E6.A8.A1.E5.BC.8F.E9.80.9A.E9.81.93.E9.85.8D.E7.BD.AE nRF模式通道配置]'''
<source lang = "cpp">
#define NRF_CHANNEL 70  //nRF通道
</source>

*以下代码可以设置'''[[Microduino-Module Motion/zh]]'''的安装方向
**按照'''搭建步骤Step6'''的方向安装，'''[[Microduino-Module Motion/zh]]'''模块需要选择PITCH方向。
<source lang = "cpp">
#define YAW    0
#define PITCH   1
#define ROLL    2
//姿态传感器安装方向
#define DIRECTION   PITCH
</source>

*以下代码可以调整平衡车角度环和速度环的PID参数
**角度环参数设置如下：
<source lang = "cpp">
#define KP_CON 0.2 // 0.25
#define KI_CON 0        
#define KD_CON 28  // 30 28 26 
</source>
**速度环参数设置如下：
<source lang = "cpp">
#define KP_THR 0.065  //0.08//0.065
#define KI_THR 0.0005//0.05
#define KD_THR 0
</source>

==疑难解答/FAQ==
*'''Q:在使用过程中，平衡小车无法直立怎么办？'''
**'''A:'''请对照如下图判断[[Microduino-Shield Stepper/zh]]模块方向是否安装正确，'''步进电机线'''是否连接正确。
[[File:Balancestep7-1.jpg||350px|left]]
*'''Q:在使用过程中发现平衡车倒向一边，并听见'''步进电机'''堵转异响？'''
**'''A:'''此时可以将平衡车拨倒向另一边，然后平衡车就可以立起来。

==视频==