采用ATMEGA16單片機設計的兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)

　　2.2車(chē)模行走控制方案

　　兩輪自平衡車(chē)的速度是通過(guò)車(chē)輪的速度實(shí)現的。車(chē)輪的速度通過(guò)直流電機經(jīng)過(guò)減速箱，增大扭矩。利用直流電機驅動(dòng)器控制電機的正反轉和PWM調速系統控制兩輪自平衡車(chē)的平穩運行。然后通過(guò)電機的加速度控制車(chē)體的平衡，通過(guò)電機的恒定速度和靜止狀態(tài)控制車(chē)體的勻速運動(dòng)和靜止狀態(tài)。

　　在運行的過(guò)程中當人體的傾角增大時(shí)車(chē)輪的加速隨之增大以控制車(chē)體的平衡，當車(chē)體恢復平衡時(shí)，以恒定的速度勻速前進(jìn)。

　　當轉把轉動(dòng)時(shí)可實(shí)現自動(dòng)復位功能，在轉把的軸徑方向安裝一個(gè)大強度的彈簧，使轉把在轉動(dòng)的過(guò)程中自動(dòng)恢復原位，實(shí)現了靈活轉彎的效果，如果轉把的偏向角足夠大可以實(shí)現原地轉彎，使兩輪車(chē)的運行更加靈活，方便在狹小的地方使用。轉把示意圖如圖4所示。

　　圖4轉把示意圖

　　轉把的方向和偏向角是通過(guò)高精度電位器檢測的，在轉把的固定軸上安裝個(gè)角度傳感器，實(shí)現角度的測量。

　　3程序流程圖

　　為了便于程序的開(kāi)發(fā)和以后的使用與維護，全部程序采用模塊化結構，即由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序模塊構成。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、系統時(shí)鐘初始化、其他參數的初始化等。然后啟動(dòng)定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)，開(kāi)中斷允許單片機響應內部中斷請求。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、電機驅動(dòng)、動(dòng)態(tài)角度測量、轉向、欠壓報警等。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)系統軟件采用模塊化結構。軟件系統包括：主程序負責顯示。車(chē)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(chē)體平衡，在車(chē)體保持平衡狀態(tài)的情況下通過(guò)采集轉把數據實(shí)現轉彎功能。

　　4總結

　　本系統采用ATMEGA16控制芯片簡(jiǎn)化了系統的硬件結構，提高了系統的可靠性和實(shí)時(shí)性。利用MMA7260和ENC-03MB可以精確地測量出車(chē)體的動(dòng)態(tài)角度和角速度，采用大功率MOS管和板橋驅動(dòng)芯片可以很好地去除MOS管的發(fā)熱問(wèn)題，減少能量的損耗。本電動(dòng)車(chē)采用鋰電池供電既節能又環(huán)保，本設計的兩輪自平衡電動(dòng)車(chē)可以在狹小的環(huán)境中行走自如，使出行帶來(lái)方便。本系統對實(shí)際工程應用有一定的指導意義。