ronous Receiver/Transmitter)、定時器、中斷等功能模塊，能夠通過軟件編程實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收發(fā)、處理、存儲等操作，滿足電動車控制需求。最高工作頻率72MHz，能夠快速執(zhí)行控制代碼，實現(xiàn)平衡車的更加快速、穩(wěn)定控制。芯片外圍接入了 8MHz晶振，保證芯片時鐘更為精確。
[0027]液晶顯示模塊14為NOKIA 5110液晶模塊，液晶顯示模塊14配有84x48的點(diǎn)陣IXD，可以顯示4行漢字，采用串行接口與主處理器進(jìn)行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包含電源和地在內(nèi)的八條信號線。支持多種串行通信協(xié)議，傳輸速率高達(dá)4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間?？赏ㄟ^導(dǎo)電膠連接模塊與印制版，而非連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。LCD控制器/驅(qū)動器芯片已綁定到IXD晶片上，模塊的體積很小。采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在200 μΑ以下，且具有掉電模式。
[0028]姿態(tài)檢測模塊10用于實時監(jiān)測車體的傾斜姿態(tài)。該模塊采用電容式MPU-6050三維感應(yīng)器件，該器件整合了 3軸傳感器陀螺儀和3軸加速度計。MPU-6050的角速度全格感測范圍為±250、±500、±1000與±2000° /sec (dps)，可準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測范圍為±2g、±4g、±8g與±16g。產(chǎn)品傳輸可透過最高至400kHz的I2C或最高達(dá)20MHz的SPI，它將感測到的車體姿態(tài)信號通過I2C端口傳輸?shù)紼CU微控制器進(jìn)行處理，同時該模塊內(nèi)建溫度感測器和土 I %變動的振蕩器，能夠滿足系統(tǒng)需求。
[0029]ZigBeeCC2530無線通信模塊11用于系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行過程中與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議所規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、高數(shù)據(jù)速率，主要適用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，通過E⑶微控制器的UART接口可以簡單方便的實現(xiàn)通信。
[0030]液晶顯示模塊14用于平衡車運(yùn)行過程中的人機(jī)交互，以便駕駛者能夠清楚的明白當(dāng)前車速和操作模式。
[0031]電機(jī)驅(qū)動模塊6用于驅(qū)動左右兩個無刷電機(jī)，即左輪轂電機(jī)7和右輪轂電機(jī)8正常轉(zhuǎn)動。電機(jī)驅(qū)動模塊6設(shè)計:由于無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)子是永磁磁鋼，連同外殼一起和輸出軸相連，定子是繞組線圈，去掉了有刷電機(jī)用來交替變換電磁場的換向電刷。無刷電機(jī)轉(zhuǎn)動時依靠改變輸入到電機(jī)定子線圈上的電流波交變頻率和波形，在繞組線圈周圍形成一個繞電機(jī)幾何軸心旋轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場驅(qū)動轉(zhuǎn)子上的永磁磁鋼轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。無刷電機(jī)的驅(qū)動電路主要為橋式驅(qū)動，通過三相橋式電路，按照特定的時序，開關(guān)管Q7?Q12。設(shè)計采用IR2101S驅(qū)動芯片驅(qū)動大功率場效應(yīng)管IRF3205，通過主控芯片STM32F103RCT6輸出PWM信號控制電橋的通斷，達(dá)到電機(jī)定子線圈上電流交變，從而驅(qū)動電機(jī)。IRF3205是一種大功率場效應(yīng)管，具有極低的導(dǎo)通阻抗和快速的轉(zhuǎn)換速率，IRF3205漏極和源極間的電壓最大可達(dá)55V，柵極開通電壓10V，最大可承受電流110A。由于IRF3205的開通電壓需要達(dá)到10V，項目采用IR2101S進(jìn)行驅(qū)動，通過其自舉升壓電路，使控制電壓達(dá)到1V以上，能夠根據(jù)STM32F103RCT6輸入信號進(jìn)行正常的開斷電橋，達(dá)到驅(qū)動無刷電機(jī)的目的。圖4為本發(fā)明軟件控制流程。
[0032]本發(fā)明的電動車優(yōu)點(diǎn)在于:采用新型電容式數(shù)字陀螺儀。較傳統(tǒng)機(jī)械式陀螺儀，采集數(shù)據(jù)更穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)處理更方便，信號干擾更小，電路設(shè)計簡單，采集精度高，追蹤速度可控，對環(huán)境溫度耐受性能好，能有效提高車體平穩(wěn)性，減少車體啟動過程中自平衡的判斷，提高乘坐人員的安全性和舒適性。本發(fā)明的左右車輪及輪轂采用8吋單邊軸無刷電機(jī)車輪一體化。解決了現(xiàn)有發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動化智能控制復(fù)雜的問題，外觀更加簡潔大方。本發(fā)明采用鋰電池供電。鋰電池具有高儲存能量密度，重量輕，使用壽命相對較長，自放電率低，無記憶效應(yīng)，高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可提高續(xù)航時間，減少碳排放量。
[0033]同時，本發(fā)明是一款小型輕便、節(jié)約能源、方便實用、成本低廉的智能化交通工具，能緩解我國目前車輛耗油量大、能源消耗多、環(huán)境污染大、道路交通擁擠、停車難等問題。該車以電能作為動力源，兩輪并排結(jié)構(gòu)，是一款小型輕便、節(jié)約能源、方便實用、成本低廉的智能化交通工具，在緩解我國目前車輛耗油量大、能源消耗多、環(huán)境污染大、道路交通擁擠、停車難等問題上提供一個有效的方案。
[0034]以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:包括底盤(1)，底盤(I)上部垂直安裝有轉(zhuǎn)向桿(2)，轉(zhuǎn)向桿(2)能夠伸縮調(diào)整高度，以適應(yīng)不同高度的操作人員，轉(zhuǎn)向桿(2)底部連接安裝在底盤(I)內(nèi)的轉(zhuǎn)向電位器(3)，轉(zhuǎn)向桿(2)頂部設(shè)有把手(4)，操作人員手握在把手(4)上進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制，轉(zhuǎn)動把手(4)，改變轉(zhuǎn)向電位器(3)的電阻值，轉(zhuǎn)向電位器(3)通過電路連接微控制器(5)，微控制器(5)通過電路連接電機(jī)驅(qū)動模塊￠)，電機(jī)驅(qū)動模塊(6)分別通過電路連接左輪轂電機(jī)(7)和右輪轂電機(jī)(8)，微控制器(5)檢測轉(zhuǎn)向電位器(3)的電阻值大小，從而通過電機(jī)驅(qū)動模塊(6)對左輪轂電機(jī)(7)和右輪轂電機(jī)⑶進(jìn)行差速控制實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，左輪轂電機(jī)(7)和右輪轂電機(jī)(8)分別連接設(shè)置在底盤(I)兩側(cè)的滾輪(9)，微控制器(5)通過電路連接姿態(tài)檢測模塊(10)，實時監(jiān)測車體的傾斜姿態(tài)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給微控制器(5)進(jìn)行處理，微控制器(5)通過電路連接無線通信模塊(11)，無線通信模塊(11)用于系統(tǒng)在調(diào)試運(yùn)行過程中與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換，微控制器(5)通過電路連接三維感應(yīng)器件(12)，三維感應(yīng)器件(12)內(nèi)部包含三軸陀螺儀和三軸加速器，(3)軸陀螺儀感測車體姿態(tài)信號并傳輸?shù)轿⒖刂破?5)與三軸加速器的加速信號進(jìn)行混合處理，輸出混合后的信號作為車體姿態(tài)判斷的依據(jù)，微控制器(5)還通過電路連接安裝在把手(4)上的按鍵電路(13)和液晶顯示模塊(14)，按鍵電路(13)包括按鍵S1、S2、S3，S1調(diào)用當(dāng)前陀螺儀采集的數(shù)據(jù)，S2為左右輪轂轉(zhuǎn)動的數(shù)據(jù)，S3為切換按鍵以及確認(rèn)按鍵，液晶顯示模塊(14)用于配合按鍵電路(13)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，電源模塊(15)給系統(tǒng)進(jìn)行供電。
2.按照權(quán)利要求1所述一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:所述微控制器(5)采用E⑶微控制器模塊，控制芯片為ST公司生成的STM32F103RCT6作為核心控制芯片。
3.按照權(quán)利要求1所述一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:所述左輪轂電機(jī)(7)和右輪轂電機(jī)⑶為無刷電機(jī)。
4.按照權(quán)利要求1所述一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:所述液晶顯示模塊(14)為NOKIA 5110液晶模塊。
5.按照權(quán)利要求1所述一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:所述姿態(tài)檢測模塊(10)采用電容式MPU-6050三維感應(yīng)器件。
6.按照權(quán)利要求1所述一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，其特征在于:所述無線通信模塊(11)型號為 ZigBeeCC2530o
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直驅(qū)型兩輪自平衡電動車，包括底盤，底盤上部垂直安裝有轉(zhuǎn)向桿，轉(zhuǎn)向桿底部連接安裝在底盤內(nèi)的轉(zhuǎn)向電位器，轉(zhuǎn)向桿頂部設(shè)有把手，轉(zhuǎn)動把手，改變轉(zhuǎn)向電位器的電阻值，轉(zhuǎn)向電位器通過電路連接微控制器，微控制器通過電路連接電機(jī)驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動模塊分別通過電路連接左輪轂電機(jī)和右輪轂電機(jī)，左輪轂電機(jī)和右輪轂電機(jī)分別連接設(shè)置在底盤兩側(cè)的滾輪，微控制器通過電路連接姿態(tài)檢測模塊，微控制器通過電路連接無線通信模塊，微控制器通過電路連接三維感應(yīng)器件，微控制器還通過電路連接安裝在把手上的按鍵電路和液晶顯示模塊。本發(fā)明的有益效果是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，造價低。
【IPC分類】B62K11-00
【公開號】CN104724233
【申請?zhí)枴緾N201510043425
【發(fā)明人】丁珠玉, 樊利, 楊繼東, 鐘昌余
【申請人】西南大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月28日