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行驶过程中运算模块根据此电压值控制向左或向右转弯及转弯角度。同时驾驶者身体的倾斜也提供一部分向心力，减小转向阻力使转向更容易。同时操纵杆高度可调节以适应不同高度时也可折叠以减小占用空间。
图18平衡车结构
3.4 两轮平衡车的装配
由上述分析过程可知，该平衡车包括：两个车轮，两个悬架，车身（包括配电箱）及操纵杆。
结构连接部分为悬架和车轮之间靠4个螺钉连接且可以相互转动；车身通过连接构件被螺母压紧在悬架弹簧上；操纵杆则是靠2只螺栓和车架固定。在操纵杆与车身连接的部分用防尘罩罩住，目的为了防止该结构生锈。
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图19 两轮平衡车装配图
3.5本章小结
本章的研究内容主要包括了自平衡车系统中的机械结构的研究，有车身的设计，谈到了悬架的设计优点及其作用，还包括了车轮，配电箱的注意事项。控制转向装置的操纵杆的分析了解以及动力装置电机电源的选择。 第四章 控制系统 4.1硬件系统的设计 4.1.1整体电路的设计 系统的输入输出包括： （1）AD转换接口（至少4路）
（2）pwm接口，控制左右两个电极双方向运动，需要四路接口
（3）定时器接口（2路），测量两个电机的转速，需要两个定时器脉冲输入端口 （4）通讯接口（备用）
（5）IO接口（备用） 4到8路输入输出，应用车模运行状态显示。
IO接口可控制以下的模块：单片机 ；陀螺仪及加速度计 主要实现姿态传感信号；电机驱动可驱动两个电极运行电路；电源模块中电压的转换及稳压。
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图20 硬件设计总体框图 4.1.2 单片机
本课题所使用的单片机为MC9S12XS128，是一款专门针对汽车电子市场的高性能16位单片机，具有速度快、功能强、成本低、功耗低等特点。其总线速度高达40MHz；包括128KB FLASH和8KB DATAFLASH用于实现程序和数据存储，均带有错误校正码（ECC);单片机最小系统如下图所示；可配置8位、10或12位的ADC，3微秒的转换时间；内嵌MACAN模块用于CAN节点应用，内嵌支持LIN协议的增强型SCI和SPI模块；是含有16位计数器；出色的低功耗特性，带有中断唤醒功能，实现唤醒休眠系统的功能；通道的PWM，异于实现电机的控制 。可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
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图21单片机实物 单片机的主要性能：
最高总线传输速度可由25MHZ提升到50MHZ; 有存储保护设置、定时器功能增强； 电源供电简化等。 4.1.3 传感器模块
自平衡两轮观光车平衡运算的最主要参数是车身的倾斜度。同时还需要倾斜角速度作为运算参数，利用加速度计与陀螺仪的配合使用作为传感器模块。 ①陀螺仪是用来测量角速度信号的，通过对角速度积分，即可得到角度值。陀螺仪动态性能极佳，不易受被测 体速度和加速度影响但它容易产生漂移误差，而很小的漂移经过积分都会得到很大的角度误差。 陀螺仪的漂移问题 第一类：有规律的漂移
（1）与加速度无关的漂移：主要由电磁力矩、弹性力矩以及工艺等因素引起； （2）与加速度成正比的漂移：主要由质量不平衡等因素引起。所谓质量不平衡，是指陀螺组件的质量中心与支承中心不重合。例如，陀螺组件静平衡不精确或材料热膨胀系数不匹配，都会造成陀螺组件的质量中心偏离支承中心，从而形成质量不平衡力矩；
（3）与加速度平方成正比的漂移：主要由陀螺仪结构中的弹性形变等因素引起。 第二类随机性质的漂移
陀螺随机性质的漂移主要源自于由摩擦、温度梯度等因素引起的干扰力矩。这种干扰力矩没有确定的规律性，无法用简单的方法进行补偿。陀螺随机漂移是惯性
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导航系统的主要误差源之一，近代高精度的惯性导航系统采用适当的滤波，以使该项漂移引起的导航定位误差减至最小。因此陀螺仪不适合单独使用。
②加速度计是一种利用检测质量块的惯性力来测量载体加速度的敏感装置，分为线加速度计和角加速度计。加速度计通过测量重力加速度的垂直分量可以给出垂直方向的倾斜角度，加速度计静态响应好，能够准确提供静态的角度，但受动态加速度影响较大 ，不适合跟踪动态角度运动。
可见，单独使用陀螺仪或加速度计都不理想，因此用陀螺仪补偿加速度计的动态误差，用加速度计补偿陀螺仪的漂移误差，从而可获得既具有高动态响应又精确稳定的测量数据。
图22陀螺仪加速传感器电路 4.1.4 无刷直流电机驱动控制电路
由于车模具有两个后轮驱动电机，因此需要两组电机驱动桥电路。需要两篇电机驱动专用芯片组成电机驱动电路。同时为了提高电源的应用效率，驱动电机的 PWM 波形采用了单极性的驱动方式。也就是在一个PWM 周期内，施加在电机上的电压为一种电压。
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