HAL库平衡小车
时间: 2025-03-16 09:20:50 浏览: 25
### 实现平衡小车功能的关键要素
要使用 STM32 HAL 库开发平衡小车控制程序,需综合考虑硬件连接、传感器数据采集以及电机驱动逻辑。以下是具体实现方法:
#### 1. **硬件配置**
根据已知信息,蓝牙模块的 VCC 接到 STM32 开发板的 3.3V 至 5V 输出端口,GND 连接到开发板的地线 (GND),而 TXD 和 RXD 则分别连接至 PA9 和 PA10 引脚用于串口通信[^1]。
对于平衡小车而言,还需要额外接入陀螺仪/加速度计(如 MPU6050),并通过 I2C 或 SPI 协议读取角度和角速度数据。假设使用 I2C,则 SDA 和 SCL 需要连接到 STM32 的相应引脚上。
#### 2. **初始化外设**
在主函数中完成必要的外设初始化操作,包括 USART 初始化以便于调试打印,I2C/SPI 初始化以访问传感器,PWM 波形生成器设置来调节直流电机的速度方向等。
```c
// 初始化USART用于调试输出
MX_USART2_UART_Init();
// 初始化I2C总线与MPU6050通讯
MX_I2C1_Init();
mpu_init(); // 假定此函数完成了MPU6050的具体参数设定
// 设置TIMx定时器产生PWM信号给左右轮马达控制器
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, duty_cycle_left);
__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, duty_cycle_right);
```
#### 3. **算法设计**
核心部分在于 PID 控制器的设计,它接收来自 IMU 的倾角反馈并计算得出合适的功率分配给前后两个无刷直流电动机从而维持车身直立状态。
- 定义比例系数 Kp、积分时间常数 Ki 及微分增益Kd;
- 获取当前姿态角θ及其变化率ω;
- 计算误差 e=目标位置 - 当前实际位置;
- 更新累计误差 sum_e +=e;
- 得出最终输出 u(t)=kp*e+k*i*sum_e+kd*(de/dt).
#### 4. **软件架构建议**
采用循环扫描方式不断检测倾斜度调整动力输出直到达到稳定为止;同时保留中断服务例程处理紧急事件比如碰撞保护机制触发等情况下的快速响应需求。
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