标题: STM32安卓蓝牙遥控二轮自平衡小车全套设计资料(APP及源码PCB) [打印本页]

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作者: zhao13    时间: 2018-9-29 10:55
标题: STM32安卓蓝牙遥控二轮自平衡小车全套设计资料(APP及源码PCB)
Altium Designer画的二轮自平衡小车电路原理图和PCB图如下：(51hei附件中可下载工程文件)



上层和中层亚克力3D图及CAD图


安卓蓝牙遥控器APK及源码



整体BOM表格



02 - 姿态解算MCU源代码(STM32F103C8T6)

1. /* main.c file
   
2. 编写者：lisn3188
   
3. 编译环境：MDK-Lite  Version: 4.23
   
4. 测试： 本程序已在第七实验室的mini IMU上完成测试
   
5. 功能：
   
6. 1.初始化各个传感器，
   
7. 2.运行姿态解算和高度测量
   
8. 3.将解算的姿态和各个传感器的输出上传到 MiniIMU AHRS 测试软件
   
9. 4.响应 PC发送的命令
   
10. ------------------------------------*/
    
11. 
    
12. /*----------------------------------------------------------------
    
13. 修改备忘：(2014.08.28 by flotox)
    
14. 1/去掉气压传感器数据接口
    
15. 2/保持帧格式
    
16. 3/数据输出频率调整为20hz
    
17. 4/调整机头方向
    
18. 5/保留陀螺仪标零偏
    
19. 6/去掉UART1数据输出
    
20. 7/只输出姿态数据结算帧
    
21. 8/在数据融合时去掉磁力计的影响
    
22. 9/上电数据即可用,不用等待
    
23. ----------------------------------------------------------------*/
    
24. 
    
25. #include "common.h"  //包含所有的驱动 头文件
    
26. 
    
27. //上传数据的状态机
    
28. #define REIMU  0x01 //上传解算的姿态数据
    
29. #define REMOV  0x02        //上传传感器的输出
    
30. #define REHMC  0x03        //上传磁力计的标定值
    
31. 
    
32. #define Upload_Speed  100   //数据上传速度  单位 Hz
    
33. #define upload_time (1000000/Upload_Speed)  //计算上传的时间。单位为us
    
34. 
    
35. int16_t ax, ay, az;        
    
36. int16_t gx, gy, gz;
    
37. int16_t hx, hy, hz;
    
38. int32_t Temperature = 0, Pressure = 0, Altitude = 0;
    
39. uint32_t system_micrsecond;
    
40. int16_t hmcvalue[3];
    
41. u8 state= REIMU;  //发送特定帧 的状态机
    
42. /**************************实现函数********************************************
    
43. *函数原型:                int main(void)
    
44. *功　　能:                主程序
    
45. *******************************************************************************/
    
46. int main(void)
    
47. {
    
48.         int16_t Math_hz=0;
    
49.         unsigned char PC_comm; //PC 命令关键字节         
    
50.         float ypr[3]; // yaw pitch roll
    
51.         /* 配置系统时钟为72M 使用外部8M晶体+PLL*/      
    
52.     //SystemInit();
    
53.         delay_init(72);                //延时初始化
    
54.     Initial_LED_GPIO();        //初始化STM32-SDK板子上的LED接口
    
55.         Initial_PWMLED();
    
56.         Initial_UART2(115200L);
    
57.         load_config();  //从flash中读取配置信息 -->eeprom.c
    
58.         IIC_Init();         //初始化I2C接口
    
59.         delay_ms(300);        //等待器件上电
    
60.         //UART1_Put_String("Initialize...\r\n");
    
61.         IMU_init(); //初始化IMU和传感器
    
62.         system_micrsecond=micros();
    
63.         while(1){        //主循环
    
64.                
    
65.         //delay_ms(1); //延时，不要算那么快。
    
66.         IMU_getYawPitchRoll(ypr); //姿态更新
    
67.         Math_hz++; //解算次数 ++
    
68. 
    
69. //-------------上位机------------------------------
    
70.         //是否到了更新 上位机的时间了？
    
71.         if((micros()-system_micrsecond)>upload_time){
    
72.         switch(state){
    
73.         case REIMU:
    
74.         UART2_ReportIMU((int16_t)(ypr[0]*10.0),(int16_t)(ypr[1]*10.0),
    
75.         (int16_t)(ypr[2]*10.0),Altitude/10,Temperature,Pressure/10,Math_hz*Upload_Speed);
    
76.         Math_hz=0;
    
77. //        state = REMOV; //更改状态。
    
78.         break;
    
79.         case REMOV:
    
80.         MPU6050_getlastMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);
    
81.         HMC58X3_getlastValues(&hx,&hy,&hz);
    
82.         UART2_ReportMotion(ax,ay,az,gx,gy,gz,hx,hy,hz);
    
83.         state = REIMU;
    
84.         if(HMC5883_calib)state = REHMC; //需要发送当前磁力计标定值
    
85.         break;
    
86.         default:
    
87.         UART2_ReportHMC(HMC5883_maxx,HMC5883_maxy,HMC5883_maxz,
    
88.                  HMC5883_minx,HMC5883_miny,HMC5883_minz,0);//发送标定值
    
89.         state = REIMU;
    
90.         break;
    
91.         }//switch(state)                          
    
92.         system_micrsecond=micros();         //取系统时间 单位 us
    
93.         LED_Change();        //LED1改变亮度
    
94.         }
    
95. //--------------------------------------------------
    
96.         //处理PC发送来的命令
    
97.         if((PC_comm=UART2_CommandRoute())!=0xff)
    
98.         {
    
99.         switch(PC_comm){ //检查命令标识
    
100.         case Gyro_init:                        MPU6050_InitGyro_Offset(); break; //读取陀螺仪零偏
     
101.         case High_init:                                 break;                //气压高度 清零
     
102.         case HMC_calib_begin:        HMC5883L_Start_Calib();        break; //开始磁力计标定
     
103.         case HMC_calib:                HMC5883L_Save_Calib();        break;   //保存磁力计标定
     
104.         }
     
105.         }// 处理PC 发送的命令
     
106. 
     
107.         }//主循环 while(1) 结束
     
108. 
     
109. }  //main        
     
110. 
     
111. //------------------End of File----------------------------
     

复制代码

01 - 运动控制MCU源代码(STM32F103RCT6)

1. /**---------------------------------------------------------------
   
2.         项目：两轮自平衡小车(Two-Wheels Auto-Balancing Vechile)
   
3.         版本：v1.0.0
   
4.         文件: Balancing.c
   
5.         功能：自平衡计算
   
6.         作者：flotox@yeah.net
   
7.         日期：2014.9.5
   
8.         更新：2014.9.5
   
9. ----------------------------------------------------------------*/
   
10. 
    
11. #include "stm32f10x.h"
    
12. #include "GlobalVars.h"
    
13. #include "MotorDriver.h"
    
14. 
    
15. // float                Temp[200] = {0};
    
16. // uint32_t        Temp_i = 0;
    
17. 
    
18. /**
    
19.         *        @brief                自平衡计算外设初始化
    
20.         *        @param                none
    
21.         *        @retval                none
    
22.         */
    
23. void        Balancing_Init(void){
    
24.         
    
25.         GPIO_InitTypeDef                                GPIO_InitStructure;
    
26.         TIM_TimeBaseInitTypeDef        TIM_TimeBaseStructure;
    
27.         NVIC_InitTypeDef                                NVIC_InitStructure;
    
28.         
    
29.         /*开启GPIOC外设时钟*/
    
30.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
31.         /*开启TIM4外设时钟*/
    
32.         RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);
    
33.         
    
34.         /*配置PC.15端口为Out_PP模式*/
    
35.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
    
36.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    
37.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    
38.         GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
    
39.         
    
40.         /*TIM4 NVIC设置*/
    
41.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                                                                                        //2 bits for pre-emption priority 2 bits for subpriority
    
42.         
    
43.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn;
    
44.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;                                                                //指定抢占式优先级别,可取0~3
    
45.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;                                                                                        //指定响应式优先级别,可取0~3
    
46.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
    
47.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
    
48.         
    
49.         TIM_DeInit(TIM4);
    
50.         
    
51.         /*定时器基本配置*/
    
52.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;                                                                                                                                //时钟预分频数0,TIM4的时钟计数频率为72MHz
    
53.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20 - 1;                                                                                                                        //自动重装载寄存器数20,10ms溢出1次
    
54.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;                                                                                                                //采样分频
    
55.         TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;                                                        //向上计数
    
56.         TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseStructure);
    
57.         
    
58.         TIM_PrescalerConfig(TIM4, 0x8c9f, TIM_PSCReloadMode_Immediate);                                        //时钟分频系数36000,定时器时钟为2KHz
    
59.         TIM_ARRPreloadConfig(TIM4, DISABLE);                                                                                                                                                //禁止ARR预装载缓冲器
    
60.         TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE);                                                                                                                        //使能Update中断
    
61.         
    
62.         TIM_Cmd(TIM4, ENABLE);                                                                                                                                                                                                        //开启时钟
    
63. }
    
64. 
    
65. /**
    
66.         *        @brief                自平衡计算循环子程序(10ms被调用一次)
    
67.         *        @param                none
    
68.         *        @retval                none
    
69.         */
    
70. void        Balancing_Loop(void){
    
71. 
    
72.         uiCount_Led++;
    
73.         
    
74.         /*Led闪烁*/
    
75.         if(uiCount_Led >= 40){
    
76.                
    
77.                 uiCount_Led = 0;
    
78.                 GPIO_WriteBit(GPIOC,GPIO_Pin_15,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_15)));
    
79.         }
    
80.         
    
81.         switch(iMotion_Type){
    
82. 
    
83.                 case        MOTION_TYPE_NONE:
    
84.                         
    
85.                         fTarget_Speed = 0;
    
86.                         fTarget_Turn = 0;
    
87.                         break;
    
88.                
    
89.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS:
    
90.                         
    
91.                         fTarget_Speed = -150;
    
92.                         fTarget_Turn = 0;
    
93.                         break;
    
94.                
    
95.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS:
    
96.                         
    
97.                         fTarget_Speed = 150;                        //150
    
98.                         fTarget_Turn = 0;
    
99.                         break;
    
100.                
     
101.                 case        MOTION_TYPE_TURN_LEFT:
     
102.                         
     
103.                         fTarget_Speed = 0;
     
104.                         fTarget_Turn = -210;
     
105.                         break;
     
106.                
     
107.                 case        MOTION_TYPE_TURN_RIGHT:
     
108.                         
     
109.                         fTarget_Speed = 0;
     
110.                         fTarget_Turn = 210;
     
111.                         break;
     
112.                
     
113.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS_TURN_LEFT:
     
114.                         
     
115.                         fTarget_Speed = -150;
     
116.                         fTarget_Turn = -210;
     
117.                         break;
     
118.                
     
119.                 case        MOTION_TYPE_FORWARDS_TURN_RIGHT:
     
120.                         
     
121.                         fTarget_Speed = -150;
     
122.                         fTarget_Turn = 210;
     
123.                         break;
     
124.                
     
125.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS_TURN_LEFT:
     
126.                         
     
127.                         fTarget_Speed = 150;
     
128.                         fTarget_Turn = -210;
     
129.                         break;
     
130.                
     
131.                 case        MOTION_TYPE_BACKWARDS_TURN_RIGHT:
     
132.                         
     
133.                         fTarget_Speed = 150;
     
134.                         fTarget_Turn = 210;
     
135.                         break;
     
136.         }
     
137.         
     
138.         /*动作改变时增加中间的过度过程,过度过程为50ms*/
     
139.         if((iMotion_Type != iMotion_Type_Last) && (iCount_Motion_Type_Change == 0)){
     
140.                
     
141.                 iCount_Motion_Type_Change = 10;
     
142.                 iMotion_Type_Last = iMotion_Type;
     
143.         }
     
144.         
     
145.         if(iCount_Motion_Type_Change != 0){
     
146.                
     
147.                 iCount_Motion_Type_Change --;
     
148.                 fTarget_Speed = 0;
     
149.                 fTarget_Turn = 0;
     
150.         }
     
151.         
     
152.         /*速度和位移一阶低通滤波*/
     
153.         fSpeed_Vechile = (iCount_L + iCount_R) * 0.5;
     
154.         fSpeed_Vechile_F = fSpeed_Vechile_F * 0.7 + fSpeed_Vechile * 0.3;
     
155.         
     
156.         /*累加求位移*/
     
157.         fPosition += fSpeed_Vechile_F;
     
158. 
     
159.         /*位移调节量*/
     
160.         fPosition += fTarget_Speed;
     
161. 
     
162.         /*位移限制,上下限待调节*/
     
163.         if(fPosition > 5000){                                                                                                                                //5000
     
164.                
     
165.                 fPosition = 5000;
     
166.         }
     
167.         else if(fPosition < -5000){
     
168.                
     
169.                 fPosition = -5000;
     
170.         }
     
171.         
     
172.         /*左轮和右轮光栅脉冲计数器清零*/
     
173.         iCount_L = 0;
     
174.         iCount_R = 0;
     
175.         
     
176.         /*角度限制*/
     
177.         if( (fPitchAngle < 40.0) && (fPitchAngle > -40.0) ){
     
178.                
     
179.                
     
180.                 /*俯仰角速度,单位deg/s,大于0则角速度方向向前,小于0则角速度方向向后*/
     
181.                 fAngle_Vel = -(fPitchAngle - fPitchAngle_Last);
     
182.                
     
183.                 /*保存此次俯仰角度*/
     
184.                 fPitchAngle_Last = fPitchAngle;
     
185.                
     
186.                 /*计算PWM输出控制量*/
     
187.                 fPWM =        (-fpid_angle) * fPitchAngle +
     
188.                                                 fpid_angle_vel * fAngle_Vel +
     
189.                                                 fpid_speed * fSpeed_Vechile_F +
     
190.                                                 fPosition * fpid_position;
     
191.                
     
192.                 /*旋转调节量*/
     
193.                 fPWM_L = fPWM + fTarget_Turn;
     
194.                 fPWM_R = fPWM - fTarget_Turn;
     
195.                
     
196.                 /*左轮控制*/
     
197.                 if(fPWM_L > 0){
     
198.                         
     
199.                         MotorDriver_L_Turn_Forward();
     
200.                 }
     
201.                 else{
     
202.                         
     
203.                         MotorDriver_L_Turn_Reverse();
     
204.                         fPWM_L = -fPWM_L;
     
205.                 }
     
206.                         
     
207.                 /*右轮控制*/
     
208.                 if(fPWM_R > 0){
     
209.                         
     
210.                         MotorDriver_R_Turn_Forward();
     
211.                 }
     
212.                 else{
     
213.                         
     
214.                         MotorDriver_R_Turn_Reverse();
     
215.                         fPWM_R = -fPWM_R;
     
216.                 }
     
217.                
     
218.                 /*加上死区电压*/
     
219.                 fPWM_L += 40;
     
220.                 fPWM_R += 10;
     
221.                
     
222.                 /*限制PWM*/
     
223.                 if(fPWM_L > 1000){
     
224.                         
     
225.                         fPWM_L = 1000;
     
226.                 }
     
227.                
     
228.                 if(fPWM_R > 1000){
     
229.                         
     
230.                         fPWM_R = 1000;
     
231.                 }
     
232.                
     
233.                 /*输出PWM控制量*/
     
234.                 TIM_SetCompare2(TIM8, (uint16_t)fPWM_L);                                        //左轮
     
235.                 TIM_SetCompare2(TIM1, (uint16_t)fPWM_R);                                        //右轮
     
236.         }
     
237.         /*倾角过大时的姿态数据不参与计算*/
     
238.         else{
     
239.                
     
240.                 TIM_SetCompare2(TIM8, 0);                                                                                                        //左轮
     
241.                 TIM_SetCompare2(TIM1, 0);                                                                                                        //右轮
     
242.         }
     
243.         
     
244. }
     

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