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標(biāo)題: 自平衡小車控制（stc12+mpu6050程序） [打印本頁(yè)]

作者: liuyy 時(shí)間: 2015-1-12 14:26
標(biāo)題: 自平衡小車控制（stc12+mpu6050程序）
/***********************************************************************
// 兩輪自平衡車最終版控制程序（6軸MPU6050+互補(bǔ)濾波+PWM電機(jī)）
// 單片機(jī)STC12C5A60S2
// 晶振：20M
// 日期：2014.11.26 - ？
***********************************************************************/

#include <REG52.H>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <INTRINS.H>

typedef unsigned char  uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int uint;

//******功能模塊頭文件*******

#include "DELAY.H" //延時(shí)頭文件
//--------------------------------------------
#include "STC_ISP.H" //程序燒錄頭文件
#include "SET_SERIAL.H"//串口頭文件

#include "SET_PWM.H"//PWM頭文件
#include "MOTOR.H"//電機(jī)控制頭文件
#include "MPU6050.H"//MPU6050頭文件
//-----------------這些文件---------------------------

//******角度參數(shù)************

float Gyro_y;       //Y軸陀螺儀數(shù)據(jù)暫存

//--------------加速度和角度的轉(zhuǎn)化------------------

float Angle_gy;    //由角速度計(jì)算的傾斜角度
//陀螺儀直接反應(yīng)角度

float Accel_x;    //X軸加速度值暫存
float Angle_ax;    //由加速度計(jì)算的傾斜角度、

float Angle;       //小車最終傾斜角度
uchar value; //角度正負(fù)極性標(biāo)記

//******PWM參數(shù)*************

int speed_mr; //右電機(jī)  轉(zhuǎn)速//這個(gè)的測(cè)量---------轉(zhuǎn)盤
int speed_ml; //左電機(jī)  轉(zhuǎn)速
int PWM_R;       //右輪PWM值計(jì)算
int PWM_L;       //左輪PWM值計(jì)算
float PWM;          //綜合PWM計(jì)算
float PWMI; //PWM積分值

//******電機(jī)參數(shù)*************

float speed_r_l;//電機(jī)轉(zhuǎn)速
float speed;       //電機(jī)轉(zhuǎn)速濾波
float position; //位移

//******藍(lán)牙遙控參數(shù)*************
uchar remote_char;
char  turn_need;
char  speed_need;

//*********************************************************
//定時(shí)器100Hz數(shù)據(jù)更新中斷 T1定時(shí)器
//*********************************************************

void Init_Timer1(void)//10毫秒@20MHz,100Hz刷新頻率
{
AUXR &= 0xBF;//定時(shí)器時(shí)鐘12T模式
TMOD &= 0x0F;//設(shè)置定時(shí)器模式
TMOD |= 0x10;//設(shè)置定時(shí)器模式
TL1 = 0xE5; //設(shè)置定時(shí)初值
TH1 = 0xBE; //設(shè)置定時(shí)初值
TF1 = 0; //清除TF1標(biāo)志
TR1 = 1; //定時(shí)器1開(kāi)始計(jì)時(shí)
}

//*********************************************************
//中斷控制初始化
//*********************************************************

void Init_Interr(void)
{
EA = 1;    //開(kāi)總中斷
EX0 = 1; //開(kāi)外部中斷INT0
EX1 = 1; //開(kāi)外部中斷INT1
IT0 = 1; //下降沿觸發(fā)
IT1 = 1; //下降沿觸發(fā)
ET1 = 1; //開(kāi)定時(shí)器1中斷
}

//******卡爾曼參數(shù)************

float code Q_angle=0.001;
float code Q_gyro=0.003;
float code R_angle=0.5;
float code dt=0.01;                //dt為kalman濾波器采樣時(shí)間;
char  code C_0 = 1;
float xdata Q_bias, Angle_err;
float xdata PCt_0, PCt_1, E;
float xdata K_0, K_1, t_0, t_1;
float xdata Pdot[4] ={0,0,0,0};
float xdata PP[2][2] = { { 1, 0 },{ 0, 1 } };

//*********************************************************
// 卡爾曼濾波
//*********************************************************

//Kalman濾波，20MHz的處理時(shí)間約0.77ms；

void Kalman_Filter(float Accel,float Gyro)  // 濾波，輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波驅(qū)動(dòng)電機(jī)
{
Angle+=(Gyro - Q_bias) * dt; //先驗(yàn)估計(jì)陀螺角度

Pdot[0]=Q_angle - PP[0][1] - PP[1][0]; // Pk-先驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差的微分

Pdot[1]=- PP[1][1];
Pdot[2]=- PP[1][1];
Pdot[3]=Q_gyro;

PP[0][0] += Pdot[0] * dt; // Pk-先驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差微分的積分
PP[0][1] += Pdot[1] * dt; // =先驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差
PP[1][0] += Pdot[2] * dt;
PP[1][1] += Pdot[3] * dt;

Angle_err = Accel - Angle;//zk-先驗(yàn)估計(jì)

PCt_0 = C_0 * PP[0][0];
PCt_1 = C_0 * PP[1][0];

E = R_angle + C_0 * PCt_0;

K_0 = PCt_0 / E;
K_1 = PCt_1 / E;

t_0 = PCt_0;
t_1 = C_0 * PP[0][1];

PP[0][0] -= K_0 * t_0; //后驗(yàn)估計(jì)誤差協(xié)方差
PP[0][1] -= K_0 * t_1;
PP[1][0] -= K_1 * t_0;
PP[1][1] -= K_1 * t_1;

Angle+= K_0 * Angle_err; //后驗(yàn)估計(jì)
Q_bias+= K_1 * Angle_err; //后驗(yàn)估計(jì)
Gyro_y = Gyro - Q_bias; //輸出值(后驗(yàn)估計(jì))的微分=角速度

}

//*********************************************************
// 傾角計(jì)算（卡爾曼融合）
//*********************************************************

void Angle_Calcu(void)
{
//------加速度--------------------------

//范圍為2g時(shí)，換算關(guān)系：16384 LSB/g
//角度較小時(shí)，x=sinx得到角度（弧度）, deg = rad*180/3.14
//因?yàn)閤>=sinx,故乘以1.3適當(dāng)放大

Accel_x  = GetData(ACCEL_XOUT_H);  //讀取X軸加速度       存在ACCEL_XOUT_H 寄存器
Angle_ax = (Accel_x - 1100) /16384; //去除零點(diǎn)偏移,計(jì)算得到角度（弧度）
Angle_ax = Angle_ax*1.2*180/3.14;    //弧度轉(zhuǎn)換為度,

//-------角速度-------------------------

//范圍為2000deg/s時(shí)，換算關(guān)系：16.4 LSB/(deg/s)

Gyro_y = GetData(GYRO_YOUT_H);    //靜止時(shí)角速度Y軸輸出為  【-30】左右
Gyro_y = -(Gyro_y + 30)/16.4;       //去除零點(diǎn)偏移，計(jì)算角速度值,  【負(fù)號(hào)為方向處理】
//Angle_gy = Angle_gy + Gyro_y*0.01;  //角速度積分得到傾斜角度.

//-------卡爾曼濾波融合-----------------------

Kalman_Filter(Angle_ax,Gyro_y);    //卡爾曼濾波計(jì)算傾角

/*//-------互補(bǔ)濾波-----------------------

//補(bǔ)償原理是取當(dāng)前傾角和加速度獲得傾角差值進(jìn)行放大，然后與
//陀螺儀角速度疊加后再積分，從而使傾角最跟蹤為加速度獲得的角度
//0.5為放大倍數(shù)，可調(diào)節(jié)補(bǔ)償度；0.01為系統(tǒng)周期10ms

Angle = Angle + (((Angle_ax-Angle)*0.5 + Gyro_y)*0.01);*/

}

//*********************************************************
//電機(jī)轉(zhuǎn)速和位移值計(jì)算
//*********************************************************

void Psn_Calcu(void)
{

speed_r_l =(speed_mr + speed_ml)*0.5;
speed *= 0.7;//上一次的                //車輪速度濾波
speed += speed_r_l*0.3;
position += speed;                //積分得到位移
position += speed_need;//加上藍(lán)牙位移，等于總的移動(dòng)
if(position<-6000) position = -6000;
if(position> 6000) position =  6000;

}

static float code Kp  = 9.0;    //PID參數(shù)
static float code Kd  = 2.6; //PID參數(shù)
static float code Kpn = 0.01;    //PID參數(shù)
static float code Ksp = 2.0; //PID參數(shù)

//*********************************************************
//電機(jī)PWM值計(jì)算
//*********************************************************

void PWM_Calcu(void)
{

if(Angle<-40||Angle>40)             //角度過(guò)大，關(guān)閉電機(jī)
{
  CCAP0H = 0;
   CCAP1H = 0;
  return;
}
PWM  = Kp*Angle + Kd*Gyro_y;       //PID：角速度和角度
PWM += Kpn*position + Ksp*speed;    //PID：速度和位置
PWM_R = PWM + turn_need;
PWM_L = PWM - turn_need; //藍(lán)牙的傾斜，
PWM_Motor(PWM_L,PWM_R);

}

//*********************************************************
//手機(jī)藍(lán)牙遙控
//*********************************************************

void Bluetooth_Remote(void)
{

remote_char = receive_char(); //接收藍(lán)牙串口數(shù)據(jù)

if(remote_char ==0x02) speed_need = -80; //前進(jìn)
else if(remote_char ==0x01) speed_need = 80; //后退
   else speed_need = 0; //不動(dòng)

if(remote_char ==0x03) turn_need = 15; //左轉(zhuǎn)
else if(remote_char ==0x04) turn_need = -15; //右轉(zhuǎn)
   else turn_need = 0; //不轉(zhuǎn)

}

/*=================================================================================*/

//*********************************************************
//main
//*********************************************************
void main()
{

delaynms(500); //上電延時(shí)
Init_PWM();    //PWM初始化
Init_Timer0();    //初始化定時(shí)器0，作為PWM時(shí)鐘源
Init_Timer1();    //初始化定時(shí)器1
Init_Interr();    //中斷初始化
Init_Motor(); //電機(jī)控制初始化
Init_BRT(); //串口初始化（獨(dú)立波特率）
InitMPU6050();    //初始化MPU6050
delaynms(500);

while(1)
{

Bluetooth_Remote();

}
}

/*=================================================================================*/

//********timer1中斷***********************

void Timer1_Update(void) interrupt 3
{

TL1 = 0xE5; //設(shè)置定時(shí)初值10MS
TH1 = 0xBE;

//STC_ISP();                   //程序下載
Angle_Calcu();                //傾角計(jì)算
Psn_Calcu();                   //電機(jī)位移計(jì)算
PWM_Calcu();                   //計(jì)算PWM值

speed_mr = speed_ml = 0;

}

//********右電機(jī)中斷***********************

void INT_L(void) interrupt 0
{

if(SPDL == 1)  { speed_ml++; } //左電機(jī)前進(jìn)
else    { speed_ml--; } //左電機(jī)后退
LED = ~LED;

}

//********左電機(jī)中斷***********************

void INT_R(void) interrupt 2
{

if(SPDR == 1)  { speed_mr++; } //右電機(jī)前進(jìn)
else    { speed_mr--; } //右電機(jī)后退
LED = ~LED;

}

作者: 安生 時(shí)間: 2015-4-7 12:21
本帖最后由安生于 2015-4-7 12:24 編輯

樓主乃神人也：能給個(gè)電路圖和完整軟件嗎？我退休在家，有時(shí)間，對(duì)單片機(jī)只知點(diǎn)毛皮，正在學(xué)習(xí)，想做一個(gè)玩玩。謝謝啦。dxq731@126.com

作者: lingaaaaa 時(shí)間: 2015-5-25 20:59
能幫我把藍(lán)牙那部分的程序去掉嗎？多了藍(lán)牙那部分的程序，我就看不明白了，拜托了，謝謝了
如果弄出來(lái)后發(fā)到我郵箱1002831161@qq.com 好么？謝謝了，你很棒，我很需要你的幫助

作者: 你好謝謝 時(shí)間: 2015-6-27 20:47
你好，現(xiàn)在我用51單片機(jī)做著自平衡車，不過(guò)到達(dá)pid調(diào)試的時(shí)候就不知怎么下手了，新手，希望樓主能給我一個(gè)完整資料參考一下嗎？如果可以，那真是感激不盡

作者: 你好謝謝 時(shí)間: 2015-6-27 20:49

作者: 你好謝謝 時(shí)間: 2015-6-27 20:50
對(duì)了我的qq郵箱是995709242@qq.com

作者: 威爾 時(shí)間: 2015-6-29 11:59
能把原理圖共享一下，就更完美了，謝謝樓主的分享。尊敬、

作者: 綠源學(xué)習(xí)者 時(shí)間: 2015-7-23 14:28
這個(gè)程序還沒(méi)有完整把，你有角度傳感器的資料和程序嗎

作者: thankday 時(shí)間: 2015-7-28 18:13
感謝，這位牛人

作者: liaolinhui 時(shí)間: 2015-8-1 13:11
頭文件呢

作者: 1678 時(shí)間: 2015-8-7 18:58
能給完整資料嗎

作者: sunsline 時(shí)間: 2015-8-14 16:04
樓主，能給我頭文件嗎？QQ郵箱979690676。

作者: zhangxiaoguo9 時(shí)間: 2015-8-29 14:35
能提供下完整程序嗎？我郵箱是857047534@qq. com

作者: 李博士安德 時(shí)間: 2015-9-7 10:59
求完整資料，謝謝樓主了

作者: 李博士安德 時(shí)間: 2015-9-7 11:00
求完整程序，謝樓主了。2841208412@qq.com

作者: 騰飛的龍 時(shí)間: 2015-11-2 13:00
值得尊敬，謝謝分享。能把頭文件也分享大家都可以做出來(lái)啦。

作者: 知識(shí)閱覽者 時(shí)間: 2016-3-1 10:31
樓主共享的資料可否打包一下�。。�

作者: jiajuntao 時(shí)間: 2016-3-1 16:21
分享，可以不發(fā)原文件，但希望樓主積極和大家交流

作者: Jesse_ice 時(shí)間: 2016-7-16 22:53
樓主可以給個(gè)完整程序嗎？1543921814@qq.com 謝謝哦

作者: FMPM 時(shí)間: 2016-8-18 20:16
樓主可以給個(gè)完整程序嗎？2428784068@qq.com 謝謝樓主

作者: newstar 時(shí)間: 2016-10-17 18:35
求完整文件，謝謝偉大樓主，10247451532@qq.com

作者: 熱帶雨林 時(shí)間: 2016-11-14 13:33
資料不錯(cuò)

作者: xiaosizhu1995 時(shí)間: 2017-2-26 18:33
樓主，我想看看子程序是怎么寫的。郵箱：876623863@163.com
謝謝樓主！

作者: NIU12345 時(shí)間: 2017-9-3 23:43
樓主可以給個(gè)完整程序嗎 1374679043@qq.com謝謝！

作者: insightx 時(shí)間: 2017-10-16 10:11
感謝分享，借鑒

作者: 張oa 時(shí)間: 2017-12-3 08:15
感謝樓主

作者: tieq1952 時(shí)間: 2017-12-24 08:55
大家都很渴求，謝謝分享

作者: xsj1877578806 時(shí)間: 2018-10-14 23:04
能幫我把藍(lán)牙那部分的程序去掉嗎？多了藍(lán)牙那部分的程序，我就看不明白了，拜托了，謝謝了
如果弄出來(lái)后發(fā)到我郵箱2797231135@qq.com 好么？謝謝了，你很棒，我很需要你的幫助

作者: xsj1877578806 時(shí)間: 2018-12-21 17:04
請(qǐng)樓主分享完整程序

作者: 帥同學(xué) 時(shí)間: 2021-3-17 22:59
樓主有其他頭文件的代碼嗎？求完整代碼

作者: 帥同學(xué) 時(shí)間: 2021-3-17 23:27
感謝樓主，求proteus仿真原理圖

歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/)