msp430f5529控制小车在跷跷板上用MPU6050和L298N硬件来实现平衡的程序
时间: 2024-04-08 11:34:23 浏览: 24
以下是一个使用 MSP430F5529、MPU6050 和 L298N 硬件来实现小车在跷跷板上平衡的示例程序。这个程序使用 MPU6050 作为姿态传感器,读取角度数据来进行平衡控制,并通过 L298N 驱动电机。
```c
#include <msp430.h>
#include <stdint.h>
#include <math.h>
#define MPU6050_ADDRESS 0x68
#define PWR_MGMT_1 0x6B
#define ACCEL_XOUT_H 0x3B
#define GYRO_XOUT_H 0x43
#define MOTOR_LEFT_PIN1 BIT0
#define MOTOR_LEFT_PIN2 BIT1
#define MOTOR_RIGHT_PIN1 BIT2
#define MOTOR_RIGHT_PIN2 BIT3
#define TARGET_ANGLE 0.0 // 目标平衡角度
#define KP 5.0 // 比例增益
#define KD 1.0 // 微分增益
volatile float current_angle = 0.0; // 当前角度
volatile float last_angle = 0.0; // 上一次的角度
volatile float angle_error = 0.0; // 角度误差
volatile float angle_rate = 0.0; // 角速度
void initI2C() {
UCB0CTL1 |= UCSWRST; // 复位 I2C 模块
UCB0CTL0 = UCMST | UCMODE_3 | UCSYNC;
UCB0BR0 = 10; // 设置时钟频率,根据实际情况进行调整
UCB0BR1 = 0;
UCB0I2CSA = MPU6050_ADDRESS; // 设置 MPU6050 地址
UCB0CTL1 &= ~UCSWRST; // 解除复位
}
void writeI2C(uint8_t reg, uint8_t data) {
UCB0I2CSA = MPU6050_ADDRESS;
UCB0CTL1 |= UCTR + UCTXSTT;
while (!(UCB0IFG & UCTXIFG));
UCB0TXBUF = reg;
while (!(UCB0IFG & UCTXIFG));
UCB0TXBUF = data;
while (!(UCB0IFG & UCTXIFG));
UCB0CTL1 |= UCTXSTP;
}
uint8_t readI2C(uint8_t reg) {
UCB0I2CSA = MPU6050_ADDRESS;
UCB0CTL1 |= UCTR + UCTXSTT;
while (!(UCB0IFG & UCTXIFG));
UCB0TXBUF = reg;
while (!(UCB0IFG & UCTXIFG));
UCB0CTL1 &= ~UCTR;
UCB0CTL1 |= UCTXSTT;
while (UCB0CTL1 & UCTXSTT);
while (!(UCB0IFG & UCRXIFG));
uint8_t data = UCB0RXBUF;
UCB0CTL1 |= UCTXSTP;
return data;
}
void initPWM() {
P1DIR |= MOTOR_LEFT_PIN1 | MOTOR_LEFT_PIN2 | MOTOR_RIGHT_PIN1 | MOTOR_RIGHT_PIN2;
P1SEL |= MOTOR_LEFT_PIN1 | MOTOR_LEFT_PIN2 | MOTOR_RIGHT_PIN1 | MOTOR_RIGHT_PIN2;
TA0CCR0 = 100; // PWM 周期
TA0CCR1 = 0; // 左电机占空比
TA0CCR2 = 0; // 右电机占空比
TA0CCTL1 = OUTMOD_7; // 设置输出模式为 PWM
TA0CCTL2 = OUTMOD_7;
TA0CTL = TASSEL_2 + MC_1; // 选择 SMCLK 作为时钟源,选择 UP 模式
}
void controlMotor(float output) {
if (output > 0) {
TA0CCR1 = output;
TA0CCR2 = 0;
} else {
TA0CCR1 = 0;
TA0CCR2 = -output;
}
}
void initMPU6050() {
writeI2C(PWR_MGMT_1, 0x00); // 唤醒 MPU6050
}
int16_t readRawData(uint8_t reg) {
uint8_t high_byte = readI2C(reg);
uint8_t low_byte = readI2C(reg + 1);
return (int16_t)(high_byte << 8 | low_byte);
}
float readAngle() {
int16_t accel_x = readRawData(ACCEL_XOUT_H);
int16_t gyro_x = readRawData(GYRO_XOUT_H);
float accel_angle = atan2f((float)accel_x, 16384); // 加速度计角度
float gyro_angle = last_angle + (float)gyro_x / 131.0; // 陀螺仪角度
current_angle = 0.98 * gyro_angle + 0.02 * accel_angle; // 综合角度
return current_angle;
}
void balance() {
angle_error = TARGET_ANGLE - current_angle;
angle_rate = current_angle - last_angle;
float output = KP * angle_error + KD * angle_rate;
controlMotor(output);
last_angle = current_angle;
}
int main(void) {
WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // 停用看门狗定时器
initI2C();
initMPU6050();
initPWM();
__enable_interrupt();
while (1) {
current_angle = readAngle();
balance();
__delay_cycles(1000); // 控制频率,需要根据实际情况进行调整
}
return 0;
}
```
请注意,这只是一个简单的示例程序,实际的实现可能更加复杂。你可能需要根据你的硬件和控制算法进行适当的调整。此外,确保正确连接 MPU6050 和 L298N,并根据实际情况调整程序中的时钟频率和其他参数。
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