本帖最后由 宋一喵 于 2016-2-24 23:22 编辑
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MWbalancedSTC15是什么？
MWbalancedSTC15是一款为初学而生的可二次开发的开源两轮自平衡小车。
代号MWbalancedSTC15的命名遵循“MW+xxx”的方式，MW为大写，是Miaow的缩写，balanced为小写，意为“平衡的”，STC15为系统所用的控制芯片型号。
两轮自平衡小车硬件组成： * 控制芯片：IAP15W4K61S4【STC增强型51单片机，跟STC89C51一样简单易用】
* 姿态传感器：MPU6050 （内置三轴加速度传感器+三轴陀螺仪）
* 无线通信协议：蓝牙SPP-C 【可用于手机蓝牙遥控】
* 有线通信协议：CP2102
* 电机驱动：TB6612FNG * 外部接口：Mirco-USB接口
* 电机：直流减速电机 * 车轮：65mm
* 电池：2000mAh大电流锂电池
板载预留接口，增加开发性和娱乐性：
1、预留红外模块接口，可以实现循迹功能； 2、预留nRF24L01模块接口，可以使用2.4G遥控器控制； 3、预留超声波模块接口，可以实现避障功能； 4、预留串口摄像头模块接口，可以用于加入摄像头功能；预留舵机接口，可以自行增加舵机作为机械臂，使小车进化成机器人。
#MWbalanced原理图设计简介
##单片机最小系统
单片机选择宏晶公司IAP15W4K61S4，它体积小（LQFP48），工作电压宽（2.5V-5.5V
），具有丰富的外设模块，适合制作两轮自平衡小车。 我们选择IAP15W4K61S4作为主控芯片是有一些原因的：
- 一是IAP15W4K61S4是51单片机中的战斗机，性能满足系统需求。
IAP15W4K61S4是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的增强型8051单片机，4K字节SRAM，5个16位定时器，6路15位高精度PWM，主频能达到33.1776M。IAP15W4K61S4采用STC-Y5超高速CPU内核，在相同时钟频率下，速度比传统8051快7～12倍，速度也比STC早期的1T系列单片机(如STC12/11/10系列)的速度快20%。
- 二是IAP15W4K61S4始终还是51单片机，简单易学，降低学习门槛。
众多学校开设单片机课程都是以51单片机作为讲解对象，为此，大部分同学都是以“用8051单片机点亮个LED灯”的方式踏上了学习单片机这条路的。IAP15W4K61S4是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的增强型8051单片机，但万变不离其宗，IAP15W4K61S4始终还只是8051单片机，容易入门的特点仍在。 我们选用STC的IAP系列单片机，而不用STC系列单片机，还有个原因是考虑到后续需要改写Bootloader，实现无线更新固件的功能等。 STC的IAP系列单片机，和STC系列单片机的不同之处在于，整颗MCU的Flash空间，用户可在自己的程序中进行改写，开发用户自己的ISP程序。例如改写用户bootloader，实现无线升级固件等功能。
它的主要外设包括：
1. PWM ：6路15位硬件PWM+2路CCP的16位；
2. UART：4组；
3. ADC：8路10位高速ADC；
3. 定时器：共7个定时器，5个16位可重装载定时器/计数器,2路CCP还可再实现2个定时器；
5. IO口：最多提供62个GPIO；
6. 内部存储器资源包括： 61k程序Flash，4kSRAM。
此外，IAP15W4K61S4内部还集成了时钟电路、内部高可靠复位电路以及看门狗电路等。下图显示该单片机的内部资源情况。
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由于该单片机内已经包含了时钟和复位电路，所以单片机的最小系统电路非常简洁。
##系统电源
系统采用的动力源是定制的大电流锂电池，电池组充满电压达8.4V。而系统的部分芯片需要5V供电，部分芯片需要3.3V供电，所以需要电源转换电路。MWbalanced采用的是芯片LM2940-5.0和ASM1117-3.3。
##姿态传感器
MWbalanced采用的是当下很火的的MPU6050陀螺仪加速度计一体芯片，成本不超过15元，对两轮自平衡小车来说，它的精度和性能绰绰有余了，MPU6050在这个价位里面几乎是占有绝对的性价比优势。首先，它将陀螺仪和加速计 封装在一起，通过IIC总线给出六个维度的ADC值；其次，芯片本身提供一个IIC从接口，供用户接第三方的IIC器件，一般选择是接一个 电子罗盘，如HMC5883L，构成一个9轴的输出的姿态模组。现在MPU9150已经丧心病狂的把电子罗盘功能也整合在片上了，但是要买60+元。最后，这颗芯片内部集成了一个DMP（Digital Motion Processor）处理器，能直接硬件解算四元数。这让姿态解算不再是难事，跳过这个障碍后，就连路人都能做两轮自平衡小车了。
##电机驱动电路
由于小车需要两组电机，因此也需要两组H桥驱动电路。我们选用电机驱动芯片 TB6612FNG组成了电机驱动电路。一块TB6612FNG驱动芯片内置了两组H桥电路。
每一路电机为了能够实现控制速度和正反转，都分别需要一路PWM信号和两路GPIO控制喔。
##USB-Serial协议转换 因为考虑到不是每位小伙伴手上都有USB-TTL下载模块的，而且市面上的USB-TTL模块质量参差不齐，质量差的还会导致电脑蓝屏。于是，MWbalancdSTC15板载USB-TTL下载电路，通过一根安卓手机标配的Micro-USB线，就可以轻易简单地进行固件更新和调试参数。如此简单的操作步骤，想来随便从大街拉个路人过来应该都可以完成。
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#蓝牙透传模块
为了让小车能跟上智能机泛滥的步伐，同时也是为了增加它的适应性和降低成本的考虑，我们在原来的基础上增加了蓝牙透传SPP-C模块，硬件焊盘上兼容蓝牙2.1技术。
蓝牙协议是很复杂的，要想去接触并试图一步一步的写出来，在我现有的时间下，几乎不太可能了。而将蓝牙透明传输成串口，这就很好的将小车与安卓设备对接了，可以直接在安卓设备上面开发遥控app或者上位机。这想想也有点小激动呢，于是，我们真的这么干了，也成功了。
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