基于TMS320F2812的小型无人机控制系统设计

发布时间：2017-04-08 15:26

  本文关键词：基于TMS320F2812的小型无人机控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无人机目前以使用灵活的特点在民用和军用领域中发挥着非着重要的作用。无人机要实现自动控制飞行的功能所必需要有飞控计算机、传感器和舵机三个基本机构。微型自驾仪是小型无人机的系统的核心控制机构,其性能的高低直接影响着无人机性能的好坏。随着无人机对控制系统的处理速度和微型化方面的要求越来越高,具备高速时钟和丰富的外围接口的DSP处理器为控制核芯的微型自驾仪目前成为飞控系统的研究热点之一。 本文面向小型无人机,用Altium Designer软件设计并实现了基于TMS320f2812的微型自驾仪,它是小型无人机的飞控分系统。系统包含三轴陀螺仪、加速度计、电子罗盘等所需的外设模块以及外扩存储器、A/D转换、串口通信、驱动控制模块等硬件资源扩展,并集成了GPS设备接口和2.4G无线传输模块以及舵机驱动电路和电机驱动电路。传感器可以检测机体的状态信息并把这些信息转换成CPU可以识别的电信号,控制系统计算接收的电信号并依此向舵机发出PWM控制信号从而修正机体的姿态。上位机可以通过串口通信对系统进行监视和控制。手动或制导指令可通过无线电或上位机输入飞控。在硬件系统的电路板设计中,充分考虑了系统的抗电磁干扰(EMC)性能。在硬件平台设计完成以后,针对系统的硬件调试编写了一些测试程序,对系统进行的必要的调试。通过对系统硬件平台的长时间的多次测试后表明,设计的方案是合理可行的,系统具有可靠性高、体积小、功耗低、实时性好等特点。
【关键词】：无人机 微型自驾仪 TMS320F2812 A1tium Designer
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V249.1;V279
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 引言8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.3 本课题的研究意义11
• 1.4 本论文研究的内容11-12
• 2 无人机原理12-19
• 2.1 无人机的分类12
• 2.2 无人机的优点12-13
• 2.3 飞行原理简介13-15
• 2.4 无人机系统的构成15-16
• 2.5 飞控系统与地面站16-18
• 2.6 本章小结18-19
• 3 飞控硬件设计19-42
• 3.1 系统性能指标20
• 3.2 总体设计方案20-22
• 3.3 DSP系统电路22-27
• 3.3.1 电源电路22-23
• 3.3.2 复位电路23
• 3.3.3 时钟电路23-24
• 3.3.4 JTAG接口电路24
• 3.3.5 外扩存储器电路24-26
• 3.3.6 串口电路26-27
• 3.4 传感器接口电路27-33
• 3.4.1 L3G4200D陀螺仪27-29
• 3.4.2 MMA7361加速度计29-30
• 3.4.3 HMC5883磁感应计30-31
• 3.4.4 BMP085气压高度计31-32
• 3.4.5 NRF24L012.4G模块32-33
• 3.5 舵机驱动电路33-36
• 3.6 电池供电电路36-37
• 3.7 电机驱动电路37-38
• 3.8 PCB设计规则38-41
• 3.9 本章小结41-42
• 4 系统软件设计42-61
• 4.1 开发环境CCS简介42-43
• 4.2 初始化和主程序43-44
• 4.3 PWM信号的产生44-46
• 4.4 串行外设总线SPI46-49
• 4.5 ADC模块分析49-51
• 4.6 虚拟IIC总线51-54
• 4.7 控制程序流程54-56
• 4.8 姿态解算方法56-58
• 4.9 导航算法分析58-60
• 4.10 本章小结60-61
• 5 系统的测试61-68
• 5.1 DSP电路测试61-62
• 5.2 外围设备测试62-64
• 5.3 控制功能测试64-66
• 5.4 测试情况总结66-68
• 6 总结与展望68-69
• 6.1 本文总结68
• 6.2 工作展望68-69
• 参考文献69-71
• 致谢71-72
• 个人简历72

【参考文献】

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本文编号：293169