基于RT-THREAD nano的平衡车--硬件

RTThread 平衡车

Rice嵌入式开发

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发布时间: 2021-01-29

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## 简要
- 平衡车DIY是我一个2019年初的DIY作品，那时候只完成了硬件开发和平衡的算法，为了不留遗憾，所以重新完善它。

- 文章分为4篇进行说明：

1. 《平衡车 - 硬件》：讲解平衡车的硬件设计。
  2. 《平衡车 - 软件》：讲解平衡车的软件设计，算法。
  3. 《平衡车 - 上位机》：讲解调参上位机的设计
  4. 《平衡车 - 微信小程序》：讲解微信小程序作为遥控器的实现。

- github连接：https://github.com/RiceChen/Balance_Car.git

## 硬件设计
### 材料清单
| 元件 | 型号 | 作用 |
|------|------|------|
| 主控 | stm32f103c8t6 | 平衡车的业务控制 |
| BLE | HC-08 | 遥控器，调试算法 |
| 电机驱动 | TB6612FNG | 电机控制 |
| 串口 | CH340G | 调试 |
| 陀螺仪 | MPU6050 | 用于平衡，转向 |
| 显示器 | SSD1306 | 参数设置显示 |
| 蜂鸣器 | 有源蜂鸣器 | 用于调试 |
| 5V电源 | LM2596-5 | 电源 |
| 3.3V电源 | AMS1117 | 电源 |

#### 硬件设计说明
1. 主控的设计（stm32f103c8t6）：因为MCU是整个系统中最重要的电路，所以滤波电路是必不可少的部分，这是作者设计的电路，不过LC滤波电路的效果会更加好。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/1.png)

2. BLE（HC-08）：采用uart通信，这个用于与上位机和微信小程序通信，主要负责参数整定，波形调试等。因为买的是模块，所以电路上只对电源增加一个0.1uF的电容。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/2.png)

3. 电机驱动（TB6612FNG）：这个电机驱动芯片很简单，电源输入我直接用电池直接供电，他只需要两路PWM和4个GPIO就可以完成电机的控制。而左边的还有编码器的数值读取电路，5V电路是提供给编码器。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/3.png)

4. 串口（CH340G）：串口用于前期硬件测试用，特别现在采用RT-Thread终端调试，非常方便。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/4.png)

5. 陀螺仪（MPU6050）：陀螺仪采用I2C通信，预留INT硬件，但实际并没有使用。而是采用周期采集

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/5.png)

6. 显示器（SSD1306）：显示器采用I2C通信，采用独立的3.3V供电（662K）。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/6.png)

7. 5V电源（LM2596-5）：这个电路是直接根据该芯片的手册进行设计。直接由电池输入转化

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/7.png)

8. 3.3V电源（AMS1117）：这颗芯片，电路很简单，无需任何外围电路，也可以实现稳压，但是为了稳定，所以增加的滤波电路。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/8.png)

9. 总电源：由电池直接输入，然后通过高通滤波和低通滤波。一个比较简单的电路。

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/9.png)

#### 整体
- 整体原理图：

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/10.png)

- PCB图：

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/11.png)

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/12.png)

- 3D图：

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/13.png)

![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/balance_car/hardware/14.png)

- 实物图：

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![](https://RiceChen0.gitee.io/picture/logo/logo_.jpg)

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