同时，由于国内自平衡车技术的逐渐成熟及其消费市场的扩张，企业也开始进行自平衡 车技术的研究。2015 年小米公司研发出九号平衡车，时速达到 16km/h。它使用轮彀电机，极 大地减少了电机占用空间，因此可以安装更大容量电池以增加行驶距离[7]。

1.3    本课题研究内容简介

本文基于第十二届“恩智浦”杯智能车竞赛，完成了信标导引自平衡车控制系统软件设计。 首先在熟悉相关竞赛规则的基础上对信标导引自平衡车系统进行需求分析，确定其所需功能 并对各元器件进行选型；然后根据上述内容给出了软件架构，并利用 PIT 定时器实现了软件 的时序控制，完成了信标车系统整体程序设计；最终经过联调证明了软硬件的合理性。

第一章：本章主要介绍了自平衡车研究的背景和意义，简介了国内外自平衡车发展现状， 并阐述了本文研究内容。

第二章：本章基于创意组规则分析了信标车系统功能；据此给出了信标车宏观架构，概 述了其硬件设计和部分器件选型，并列出了主控芯片 K60 的引脚分配。

第三章：本章完成了系统软件结构设计。根据各任务模块的执行时间设计了工作时序并

通过 PIT 定时器进行时序控制，并完成了流程图的绘制。 第四章：本章分模块对软件设计进行介绍，给出了部分流程图与程序。 第五章：本章在对信标车功能模块独立测试后完成联调工作，验证了软件的可行性，并

简要说明了控制系统调试过程中的问题和解决手段。

2信标导引自平衡车控制系统总体结构设计与硬件系统简介

2.1创意类组别竞赛规则简介与系统需求分析

根据第十二届大学生智能车竞赛创意类—双车对抗组的规则，创意组比赛分为预选赛和 对抗决赛。预选赛中，车模统一放在规定的发车区域，信标全部熄灭。开始比赛后，随机点 亮一个信标，需要信标车能够识别并进行跟随。当信标车靠近并在其进入设定区域内时，此 灯熄灭并点亮另外一个。比赛需要熄灭 10 个信标左右，完成任务后用时短者获胜。对抗决赛 中，两组车模同时进行上述运动，熄灭信标数量多者获胜。

基于创意组竞赛规则和选定的 E 型平衡车，设计信标导引自平衡车系统，有以下需求： 首先，信标车在运行过程中需要一直保持直立，此时必须采集其倾角和角速度并对其实行闭 环控制。然后，系统需要能够快速完成信标追逐，为此须进行速度信息采集并对速度进行闭 环控制，以便调节速度并且维持速度稳定。继而，系统还要求信标车准确跟踪点亮信标，所 以需要采集现场图像，以便识别信标位置完成信标车方向控制，上述三种控制量相加后控制 电机转动以保证信标车的稳定运转与精准跟踪。最后还需要加入蓝牙和人机设备等，以便对 智能车系统进行调试和测试。