[发明专利]直立自平衡智能车

说明书

技术领域

本发明属于计算机应用技术领域，具体涉及一种智能小车，特别是一种直立自平衡智能车，可用于本科、研究生的科技实验课程，可纳入自动控制原理教学的课程中，亦可用于大学生科技竞赛项目。

背景技术

当今社会科学技术迅猛发展，汽车电子的发展让汽车变得越来越智能化，汽车自动导航技术是机器人导航技术的延伸和应用，目前已受广泛关注。为改变传统的汽车“人-车-环境”闭环控制方式，提高交通系统效率和安全性，各大企业和高校致力于智能汽车的研究和开发。从过去的汽车自主导航系统到无人驾驶汽车，都承载着人类对满足现代社会要求的高性能智能汽车的无止境追求。

对于高校而言，其培养的学生在祖国未来现代化建设中将承担创新的主体，我国汽车技术相对于国外，整体水平比较落后，为快速提升我国科学技术水平，提高高校学生的科技创新能力至关重要，而我国高校汽车科技实验教学中，作为实验活动中使用的教具小车，其控制电路是由分列元件组成，小车的整体结构比较粗糙也不够科学合理，对于广大学生都熟知的汽车电子科技创新大赛即飞思卡尔杯全国大学生智能车竞赛而言，每年的竞赛规则变化很小，参赛的学校基本上都是沿用上年的机械和软件思路，有的学校甚至是直接拿来主义，出现了克隆车或复制车，这不仅不利于学生的科技创新能力和动手能力的提高，反而扰乱了公平竞赛的规则。

发明内容

为了提供一种可用于本科、研究生的汽车科技实验，本发明的目的在于，提供一种直立自平衡智能车。可纳入自动控制原理教学课程，提高学生科技创新兴趣和动手能力的装置。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术解决方案来实现的：

一种直立自平衡智能车，其特征在于，包括车体盘、主控板、LED显示板、倾角检测板、速度检测模块和驱动转向轮；

所述的主控板用于直立自平衡智能车的控制，包括主控制芯片、电机驱动模块和按键储存模块；其中：主控制芯片采用16位单片机MC9S12XS128；电机驱动模块采用4个BTN7970和2个74LS244组成的两个H桥驱动电路；按键储存模块包括8个圆形贴片按键和一个8位24C02数据储存芯片，按键存储模块与LED显示板（3）配合使用用以改变车模各项运行参数；

所述的LED显示板，用于直立自平衡智能车前期参数的调节，提高车模调试效率及设置直立自平衡车的运动模式；

所述的倾角检测板包括一个MMA8451加速度计传感器和两个陀螺仪ENC-03，其中MMA8451加速度计传感器用于检测自由落体、运动和振动状态下的倾角信号，陀螺仪ENC-03，用于检测运动过程中车辆俯仰和航向角加速度；

所述的速度检测模块采用两个NEDIC157编码器与电机相连，NEDIC157编码器每转一周产生157个方波脉冲，NEDIC157编码器信号输出端与主芯片MC9S12XS128的PT0和PT1口相连，PT0和PT1为主芯片MC9S12XS128的两个外部输入捕捉端口，主芯片MC9S12XS128根据NEDIC157编码器产生的方波信号个数计算左右驱动轮的速度；

所述的驱动转向轮包括车体盘底部两侧的两个橡胶轮胎，用于为维持车辆直立平衡、车辆前进和车辆转弯提供动力。

本发明的直立自平衡智能车，可实现车模直立静止、直立前行、直立后退、直立前行左右转弯和直立后退左右转弯等功能。可用于本科、研究生的自动控制原理教学课程中；产品的性价比高，适合广大大学生；通过使用智能车主控板可熟悉MC9S12XS系列单片机的原理和编程技巧，掌握数字加速度计和陀螺仪的使用方法和控制原理，易制作易学习，提高学生的动手能力和科技创新能力，增加学生从事智能汽车开发研究的兴趣。

附图说明

图1为直立自平衡智能车的示意图。

图2为主芯片MC9S12XS128功能引脚图。

图3为驱动电机H桥电路图。

图4为加速度传感器MMA8451连接电路图。

图5为陀螺ENC-03连接电路图。

图6为LED显示屏与按键电路图。

图7为直立自平衡智能车的实物图。

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

图1所描述的是本实施例给出的一种直立自平衡智能车的结构示意图，包括车体盘1、主控板2、LED显示板3、倾角检测板4、速度检测模块5和驱动转向轮6。车体盘1采用塑料制成，各个部件紧固在车体盘1上，整体质量轻盈，安全稳固。