现代电子技术Modern Electronics Technique 2016年7月15日第39卷第14期Jul.2016Vol.39No.14
doi ：10.16652/j.issn.1004?373x.2016.14.0130引言在科学技术不断取得新突破的今天，机器人走进家
庭进入工厂已经成为现实，机器人与人们的联系越来越
密切。而两轮移动式机器人因为结构简便、反应灵
活、适应性强和操作简单等特点，受到了越来越多的
关注[1?3]。本文结合自动控制原理、通信技术和传感器应
用等相关知识，完成了一个具有自主识别道路的两轮平衡
车的设计。该设计以STM32系列单片机为控制核心，运
用陀螺仪、加速度计和光电编码器等传感器采集相关的数
据信息，在硬件电路设计基础上辅以软件编程实现了平衡
车的直立快速运动和不同路径上的转向和自主寻迹。
1系统硬件结构设计
系统硬件部分主要由微控制器、稳压电源、角度传感器、电机驱动、测速模块、赛道信息采集、人机交互等模块组成。通过单片机内某些控制算法的处理后输出PWM 控制信号控制两后轮电机，以完成系统的加减速、转向和自主寻迹等[4?5]，系统硬件整体框图如图1
所示。图1系统硬件整体框图基于STM32的智能平衡车控制系统设计
高正中，龚群英，宋森森
（山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛
266590）摘要：介绍一种以STM32为控制核心的两轮智能平衡车的控制系统设计。利用陀螺仪和加速度计获得车体的倾角和角速度，通过光电编码器获得平衡车的速度。将转速控制信号与平衡控制信号叠加加载到两后轮电机，实现平衡车的静止和直立行走。同时，采用TSL1401线性CCD 获得赛道图像信息，经过对图像的识别处理，准确快速地提取出赛道的中心线，获得平衡车的方向偏差控制量。实际运行结果表明，该平衡车能保持直立行走运动并快速实现不同路径上的转向和自主寻迹，具有较强的适应性和稳定性。
关键词：STM32F405；平衡车；控制系统；自主寻迹
中图分类号：TN911?34；TP273文献标识码：A 文章编号：1004?373X （2016）14?0046?03
Design of STM32?based control system for intelligent balanced vehicle
GAO Zhengzhong ，GONG Qunying ，SONG Sensen
（School of Electrical and Automation Engineering ，Shandong University of Science and Technology ，Qingdao 266590，China ）Abstract ：Design of a STM32?based control system for intelligent balanced vehicle is introduced ，which uses the gyroscope and accelerometer to get the dip angle and angular velocity of the balanced vehicle ，and adopts photoelectric encoder to acquire the speed of the balanced vehicle.The speed control signal and balance control signal are superimposed and then are loaded to the two motors in rear wheels for realizing the stillness and upright walk of the vehicle.Meanwhile ，TSL1401linear CCD is used to obtain the image information of the track ，and the center line of the track is got accurately and the controlled quantity of direc?tion bias of the vehicle is obtained after the recognition processing of the image.The actual operation results show that intelligent
balanced vehicle can keep upright walk ，implement steering and autonomous tracing on different paths quickly ，and has good adaptability and stability.Keywords ：STM32F405；balanced vehicle ；control system ；autonomous tracing 收稿日期：2015?11?16
基金项目：中国博士后科学基金资助项目（2015T80729）；
研究生科技创新基金资助项目（YC150347）46