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开发一个简易平衡小车原型,要求:1. 使用MPU6050获取姿态数据;2. 实现PID控制算法;3. 通过PWM控制电机;4. 包含紧急停止功能;5. 提供手机蓝牙遥控接口。使用ESP32开发板,代码要模块化设计便于扩展。给出完整的接线图和3D打印车体设计建议。- 点击'项目生成'按钮,等待项目生成完整后预览效果
1小时搞定MPU6050平衡小车原型开发
最近想做个两轮平衡小车练手,发现用MPU6050传感器配合ESP32开发板,加上快速开发工具,居然1小时就能搭出能跑的原型。记录下关键步骤和踩坑经验,给想快速验证创意的朋友参考。
硬件准备与接线
核心部件选择:ESP32开发板性价比高,自带蓝牙/WiFi,方便后续扩展手机遥控。MPU6050是经典六轴传感器,能同时测加速度和角速度,价格才十几块钱。
电机驱动方案:用L298N模块驱动直流电机,注意要选带光耦隔离的版本,防止干扰。如果追求体积小,也可以用TB6612等集成驱动芯片。
供电设计:电机和主板最好分开供电。我用的是两节18650电池给电机,USB给ESP32供电。紧急情况下直接拔USB就能断电。
接线要点:
- MPU6050的SCL/SDA接ESP32的I2C引脚(GPIO22/21)
- L298N的IN1-IN4接ESP32的PWM引脚(如GPIO12-15)
- 蓝牙模块接串口(GPIO16/17)
软件实现关键点
- 传感器数据处理:
- 先用Wire库读取MPU6050原始数据
- 通过互补滤波融合加速度计和陀螺仪数据,计算倾角
注意校准传感器,静止时记录零偏值
PID控制实现:
- 比例项(P)快速响应倾斜
- 积分项(I)消除静态误差
- 微分项(D)抑制震荡
参数调试技巧:先调P让车能动,再加D稳姿态,最后微调I
电机控制:
- 使用ESP32的LEDC库输出PWM
- 设置合适频率(1KHz左右)
死区处理防止电机抖动
蓝牙遥控:
- 用SerialBT库创建蓝牙服务
- 定义简单协议:前后左右+停止指令
- 手机端用任意蓝牙串口APP即可控制
结构设计与调试
- 车体设计:
- 3D打印建议用PLA材料
- 重心要低于轮轴高度
轮径建议6-8cm,太大影响响应速度
调试技巧:
- 先用USB线连着电脑调试,方便看串口数据
- 初始测试时用手扶着车,防止飞车
出现剧烈震荡立即切断电源
安全措施:
- 代码里设倾斜角度阈值,超限立即停转
- 物理加装急停开关
- 遥控指令包含紧急停止功能
快速开发心得
这个项目最花时间的其实是PID参数调试。后来发现用InsCode(快马)平台的在线调试功能特别方便,能实时看到传感器数据和电机输出曲线,调参效率高了很多。平台内置的代码示例和AI辅助也帮我快速解决了MPU6050校准的问题。
整个项目从零到能跑只用了不到1小时,关键是把各模块拆分开开发: - 先单独测试MPU6050数据是否准确 - 再验证电机驱动是否正常 - 最后整合PID算法
这种快速原型开发方式特别适合创客项目验证,不用纠结完美代码结构,先做出能工作的原型再迭代优化。ESP32+MPU6050的组合性价比超高,加上现在有方便的在线开发工具,硬件入门门槛真的低了很多。
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