（3）路径识别模块：该模块是此车获取路径信息的首要途径。使用电感来感应周围交变磁场，并采用LC选频网络对信号进行选频放大处理，通过OPA2134放大器放大感应到的正弦信号，再经过半波整流电路转换为高低电平传至微处理器中，从而实现路径的识别。

（4）起止线检测模块：使用干簧管检测在起止线处的永磁铁，微处理器得到信号后使小车能在停车区做到电机反转，从而停车。

（5）姿态检测模块：使用陀螺仪得到车身的倾斜角速度，使用加速度计得到自平衡车的倾斜角。将两个姿态信息传至微控制器中，从而实现小车的直立控制。

（6）速度检测模块：在小车车轮处装设光电编码器，将车轮转速反馈回控制器，可以对车模速度进行闭环控制[17]。

（7）电机驱动模块：微处理器将预期速度通过脉冲调制信号传至电动机，在本设计中使用两片集成的半桥驱动芯片 构成全桥电路来实现电动机的驱动[18]。

（8）辅助调试模块：此模块包括数码管按键电路、蓝牙、拨码开关、 、 卡。通过拨码开关及数码管按键电路可以在比赛中改变车速方案以及小车的其它参数；通过蓝牙及 卡可以进行数据的储存和上位机进行数据传输；通过 显示屏可以看到赛道信息或者某部分参数。方便调试。文献综述

2。3  系统工作原理简介

电磁导引的自平衡车需在直立的状态下以两轮着地方式在赛道上行驶，对其的控制比四轮着地的情况更为困难。

对自平衡车来说，主要是三个控制，首先是让自平衡车能立起来的直立控制；其次是改变智能车行驶速度的速度控制；最后是使自平衡车做到转向的差速控制。

首先微处理器通过路径识别模块得赛道信息，并对信息进行分析处理。得出预期速度，通过发送脉冲调制信号来控制电动机的转动，改变 信号的占空比可以改变电动机的转速。与此同时，收集其他传感器的信号进行闭环控制。通过加速度计获得小车的倾斜角度、陀螺仪获得小车的角速度，再利用算法控制两个电机正反转保持车模的直立。当电磁传感器检测到赛道的转向，微处理器给两个电机发送不同的 信号，由于两个电动机之间存在转速差，小车能实现转向。同理，在行驶过程中，车体与赛道中心有偏差可以通过不停的修正使小车一直处于赛道中心。在小车行驶过程中，与两电机有齿轮连接的光电编码器将智能车实际速度传至微处理器，将其与预期速度相比较，再改变所发送的 信号，进而改变车轮的转速，经过这样不停的修正，智能车大致能按预期行驶。

除此之外，本系统还有辅助调试模块，能对智能车部分参数进行修改，方便调试。

主要工作原理如图2。3所示。

图2。3  系统主要工作原理

2。4  本章小结

本章主要针对第十一届全国大学生“恩智浦”杯智能车竞赛电磁组规则进行了需求分析，给出了系统的总体框图。并对其中的模块进行了简要的分析说明。最后阐述了此电磁导引自平衡车控制系统的主要工作原理。来-自+优Y尔E论L文W网www.youerw.com 加QQ752018^766

3  电磁导引自平衡车控制系统硬件电路原理图设计

硬件电路的设计是实现电磁导引自平衡车系统的前提，只有一个好的完善的硬件电路才可以使软件和算法更好的发挥。在实现功能的同时，我们要选择最合适的芯片以及最好的布局，主芯片端口的合理分配也尤为重要。

3。1  硬件电路详细框图

在此控制系统的硬件电路设计中将分为九个部分，分别为最小系统部分、电源模块、电机驱动模块、路径识别模块、起止线检测模块、测速接口模块、姿态检测接口模块、辅助调试模块以及备用接口模块。