在本文开始之前我忍不住想吐槽一个事情，就在前两天晚上，我满意地装完平衡车，给他取了个名字叫瓦力（没错，就是机器人总动员里的瓦力），他长这个样子。
把他放到桌子上放了一夜，第二天早上起来拿起来看了一眼，准备一会儿把他放到手提袋里带走调试，甚至晚上还给他发了条说说说马上就要站起来了，结果就在我走出卧室门上厕所的那一小段时间里，瓦力！没错，就是他！竟然从桌子上掉下来了！亚克力板的四边全部摔断，甚至连主控引脚都摔歪了，没人知道他是怎么从桌子上掉下来的，没人知道，哎~总结一下，下次一定把自己的平衡车放到一个安全的位置叭，防止类似的惨案再次发生。
文章目录
- 一、基本功能
- 二、硬件选型
- 三、原理图设计
- 四、PCB设计
- 五、器件详细介绍
- 5.1 DC-DC电源插头
- 5.2 自锁开关
- 六、制板文件获取
一、基本功能
作为一辆合格的平衡车，核心功能肯定是能做到平衡，也就是能够保持不栽跟头，即使有外力影响也能及时调整姿势。
除了基本的平衡功能外，还为平衡车提供了一些可扩展的功能
- OLED模块，用来显示调试信息、故障信息和运行信息；
- 蓝牙模块，用来实现蓝牙遥控；
- 超声波测距模块，用来实现超声波避障功能；
除了上述内容，本设计利用霍尔编码器来检测转速，实现速度的闭环控制，使得整个控制系统更加稳定。
二、硬件选型
讨论完基本功能，下面我们来讨论一下硬件选型，其中包括电源部分（电源、降压模块、电源开关）、模块部分（角度传感器、蓝牙模块、显示模块、超声波模块）、主控部分和整体车身以及电机和电机驱动模块。
| 模块 | 选型 |
|---|---|
| 电源 | 选择带有圆形插头的两节18650电池加电池盒 |
| 电源开关 | 选择自锁开关 |
| 降压模块 | 5V降压模块 |
| 角度传感器 | MPU6050 |
| 蓝牙模块 | HC-05 |
| 显示模块 | 四针OLED |
| 超声波模块 | HC-SR04 |
| 主控 | STM32F103C8T6 |
| 车身及电机 | 车身及电机选择购买成套的，电机7.4V供电 |
| 驱动模块 | TB6612 |
除了上述一些模块外，还需要准备排母、电源插头等物品，这里就不再一一列举了。
三、原理图设计
原理图设计需要考虑的关键点在于引脚的分配，这里列举一下引脚分配
| 引脚 | 功能 |
|---|---|
| PA6 | SCL（OLED） |
| PA7 | SDA（OLED） |
| PB6 | SCL（MPU6050） |
| PB7 | SDA（MPU6050） |
| PB0 | 电机M1霍尔编码器A相 |
| PB1 | 电机M2霍尔编码器A相 |
| PA9 | TX（HC-05） |
| PA10 | RX（HC-05） |
| PA0 | PWMA（TB6612） |
| PA1 | PWMB（TB6612） |
| PA2 | AIN1（TB6612） |
| PA3 | AIN2（TB6612） |
| PA4 | BIN1（TB6612） |
| PA5 | BIN2（TB6612） |
| PB8 | Trig（HC-SR04） |
| PB9 | Echo（HC-SR04） |
除了上述描述的，TB6612的AO引脚控制电机M1，BO控制电机M2，原理图如下图所示。
绘制原理图时除了引脚分配外，（针对我这个小白来说）比较容易出错的是电源插头和自锁开关部分的原理图设计，下面会有一章节着重介绍。
四、PCB设计
设计完了原理图，接下来就是设计PCB，设计PCB主要就是布局和布线，博主属于是硬件小白，大概总结一下重点内容
- 电源和地线尽量加宽，可使用15mil宽的线，其他的线可以选择10mil；
- 注意布局，防止出现模块互相贴的太近导致无法插入的情况；
- 注意开固定孔时的孔径，经过测试，M3的尼龙柱或者铜柱开孔时孔直径设置为3.2mm比较合适；
- 注意固定孔间距，防止固定孔间距与平衡车底板不符导致无法固定；
- 尽量将每一个模块的引脚都加上丝印标注，方便后续实物调试时插接模块；
- 注意不要忘记铺铜；
除了上述介绍的内容外就是一些老生常谈的问题，比如走线尽量不要走直角和锐角这种，这里就不再详细介绍了，觉得自己手动布线比较麻烦的可以选择直接自动布线，博主这里就选择的自动布线。
由于博主属于是硬件小白，如果有大佬觉得任何地方描述存在问题，欢迎批评指正。
最终的3D视图如下
五、器件详细介绍
由于博主在绘制原理图时有两个小器件的电路绘制错误，所以这里着重介绍一下，介绍时请忽略博主潦草的画风，大佬可以直接划走。
5.1 DC-DC电源插头
首先看一下它的物理外观对应的引脚作用
| 引脚编号 | 引脚功能 |
|---|---|
| 1 | 电源正极 |
| 2 | 电源负极静触点 |
| 3 | 电源负极动触点 |
未插入时，2和3连通，插入时三个引脚均为接通，1为电源正极，3为电源负极。
然后我们再看看它的原理图，引脚功能顺序与物理外观相同
5.2 自锁开关
还是先来看一下他的物理外观
正面的小标记有可能是博主买的自锁开关独有的，别的不太清楚。
对应物理外观，我们来看一下它的引脚。
- 常开状态下1、2连通，4、5连通；
- 常闭状态下2、3连通，5、6连通；
下面我们来看一下原理图画法（引脚连通规律与物理外观对应）
六、制板文件获取
最后给大家奉上平衡车转接板的制板文件，祝大家一切顺利！
链接：https://pan.baidu.com/s/1ATYMkfE8rbZlQawqcESlmA
提取码：bpl6
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