基于STC8H的电磁节能平衡车设计

吴宇涵，宦红伦，柳玉甜

（浙江万里学院 信息与智能工程学院 机械电子工程专业，浙江 宁波 315100）

0 引 言

两轮直立平衡车是现代人用来代步的一种新型环保交通工具；但在能量节约方面仍需要更进一步的研究，同时还应保证平衡车的稳定性。鉴于此，本文采用STC8H8K64S4U-48PIN微控制器实现小车的无线充电和两轮直立并进行电磁循迹。本文利用电磁感应原理通过电磁线圈对小车上的超级电容进行充电使其获得执行任务所需的能源。通过速度环、直立环的串行PID控制和转向环的并行PID控制对小车的运动状态进行控制。通过ICM-20602芯片对小车的姿态进行解算并产生数据。将读取的数据进行互补滤波再进行使用。通过增量式编码器对小车的实时速度进行检测。运用LC电路对样机赛道的电磁引导线进行检测以实现循迹功能，最后对相关信息进行处理，以PWM控制的形式将模拟信号通过驱动电路输出至电机，实现对小车的控制。

1 系统方案设计

智能车包含了硬件系统和软件系统，如图1所示，由无线充电模块、电压管理模块、MCU模块、传感器和蓝牙传输模块、驱动电路模块组成。

1.1 储能电容设计

小车使用50F×4的超级电容组供电。串联电容组容量计算公式为：

式中：CGroup为串联电容组的总电容量；CSimple为单个电容的电容量；N为电容组中电容的个数。电容能量储存量为：

串联电容组电压为：

式中：UGroup为串联电容组的耐压值；USimple为单个电容的耐压值。

结合公式（1）～（3）可以得出，在理想状态下电容组可储存的电容能量约为729 J；……