在交通和环境问题日益突出的当今,作为适合多种场合使用的代步工具,载人平衡车具有使用简单、节能环保、运动灵活等特点,尤其在狭小地带更具有明显的优势,从而获得广泛关注。作为一个非线性的对称系统,其原理和传统的倒立摆类似,本身是一个自然不稳定体。本文在对载人平衡车研究的基础上,提出一种设计方案并对其相关模块进行设计。本文通过都对国内外研究现状进行总结,分析了载人平衡车的原理和控制特点,提出了载人平衡车的系统组成,介绍了平衡车系统的机械结构并设计了以STM32为主控制器的硬件电路部分,并详细论述了各模块的设计思路。其中电机驱动系统作为载人平衡车的核心部分,本文选择H桥驱动电路,采用IR2184驱动芯片驱动电机,利用不同对角线MOS管的导通实现调节电机的正反转,通过控制PWM输出控制电机转速。为了防止烧坏电机,还添加了电流传感器电路对电机进行实时保护。还设计了以光电编码器和STM32为核心的电机测速系统。对于姿态传感器,为了弥补陀螺仪和加速度计各自的缺陷,采用陀螺仪和加速度相结合的姿态测量方法,并通过卡尔曼滤波方法来对陀螺仪和加速度计的输出信号进行融合,通过仿真验证了卡尔曼滤波的有效性,得到了更优的倾角值。对于载人平衡车的转向问题,增加了转向器电路从而实现了小车的转向功能;在踏板上安装了踏板开关,控制核心电路的电源通断;利用无线通信模块完成了和上位机的数据传输。在控制算法方面,通过PID控制车体的角度和角速度,对双闭环数字PID控制技术做了相应的研究,最后将控制算法转化成相应的程序代码,并完成了卡尔曼滤波算法、电机测速和AD转换等软件代码的设计,从而实现了载人平衡车的整体设计。