本工作主要由一块IAP15F2K61S2单片机开发板作为主控板，一个电源和传感器模块来采集角度数据并为系统供电，一个测速模块来测量电机的速度信息，最后转换角度信息转换为 PWM 并输出到电机。 驱动模块控制两个空心杯电机。
本设计是基于IAP15F2K61S2单片机系统开发的两轮平衡车。 主控板采用IAP15F2K61S2单片机开发板。 MPU6050陀螺仪和加速度传感器用于采集加速度和角速度。 计算角度来确定小车的姿态，然后利用光电门来确定小车的姿态。 传感器测量汽车电机的速度来计算速度。 利用PID算法处理传感器测量的数据，然后对电机驱动器进行PWM输出。 调整合适的PID参数，使小车能够稳定直立。
本产品使用方便，只需打开总开关，小车即可直立。 两轮载人平衡车在一些公共场所具有一定的优势。 对两轮平衡车的研究将有助于两轮载人平衡车的发展。 本作品具有结构简单清晰、使用方便的特点。
设计特点：
对于汽车的底盘，我们用游标卡尺测量了电机支架的孔径和位置，用Altium Designer软件绘制了底盘模型，然后用雕刻机和亚克力板雕刻出了底盘。 传感器模块和电池盒在汽车上的安装是对称的，使得汽车的重心位于电机上方。 传感器安装位置略高于电机，大致在重心处，有助于汽车的平衡和稳定性。 算法方面，我们采用简化的PID算法和卡尔曼滤波算法来控制电机，使系统更加稳定可靠。
平台选择说明：
本系统采用IAP15F2K61S2单片机开发板作为主控板。 IAP15F2K60S2是一款1T 8051微控制器。 它是真正的单片机，工作电压宽，无需外部复位电路和外部晶振。 内部晶振5-33.1776M可选。 片内外设丰富，具有3通道捕获/比较单元（CCP/PCA/PWM）、8通道10位高速AD、3个定时器/计数器、双串口、高速串行通信ISP接口和大容量片上EEPROM。 电机驱动器采用LM298N，测速采用传输光电门，信号通过逆变器输出稳定的脉冲，电机采用空心杯，频率可达十几千赫兹。
本工作中使用的IAP15F2K61S2单片机内部资源包括定时器1、定时器2、串口1、ADC、外部中断0、外部中断1、PWM等资源。 定时器1以10ms为周期处理数据。 定时器2作为串口1的波特率发生器。串口1用于调试时与上位机软件通信。 ADC采集电位器可调端的电压，用于调试PID参数。 外部中断0和1用于对测速模块的脉冲进行计数，并使用PWM作为使能电机驱动输入信号。
MPU6050采用IIC通信传输数据，电源模块采用LM7805（0.2053美元）作为稳压芯片，为微控制器和传感器供电。
每个电机尾部有两个光电门用于测速。 光电门的输出信号经过逆变器输出后更加稳定可靠。 使用转接板转接电机接线有助于保护电机接线。
在禁止层上画边框，在顶层画辅助线。 先用雕刻机打孔，然后切割边缘。
设计注意事项：
本设计基于IAP15F2K61S2微控制器开发板。 它利用陀螺仪和加速度传感器测量角度信息，周期为10ms。 经过卡尔曼滤波算法滤波，再经过PD算法处理输出。 测速模块以100ms为周期测量速度。 信息经过互补滤波算法过滤后，再经过PI算法处理输出。 将角度环的输出和速度环的输出积分作为电机驱动输入的 PWM 设定值来控制电机。
