【正文】 在論文的研究寫作中，老師無論在學(xué)習(xí)還是在生活上都給予了我莫大的幫助和熱情關(guān)懷，老師學(xué)時淵博，治學(xué)態(tài)度嚴謹，學(xué)術(shù)思想活躍， 勤懇敬業(yè)，也深深的感染了我。 通過不斷調(diào)試，達到準確無誤，快速發(fā)送，快速接收，實時顯示要求。 3）元器件合理 布局，且盡量減少占用板子的面積，力爭做到節(jié)儉。 （ 3）三極管焊接 注意 e、 b、 c 三引線位置插接正確；焊接時間盡可能短，焊接時用鑷子夾住引線腳，以利散熱。 數(shù)據(jù)編碼和按鍵控制程序： 圖 38 發(fā)送控制 Figure 38Transmission control 6） 上位機總界面 上位機總界面分為基本功能、高級收碼、波形顯示、傳感器波形、飛控平臺和飛控平臺 2。協(xié)議采用了 4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的協(xié)議來完成自己的需求。使用它進行原理研究、設(shè)計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。 LabVIEW 集成了與滿足 GPIB、 VXI、RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。 LabVIEW 開發(fā)環(huán)境集成了工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新。四旋翼飛行器是一種六自由度的垂直起降機，因此非常適合靜態(tài)和準靜態(tài)條件下飛行。 上下位機通信協(xié)議如下： 1）下位機發(fā)送，上位機接收： 0x88 0xA1 數(shù)據(jù) ?? 數(shù)據(jù) 校驗位 2）上位機發(fā)送，下位機接收： 0x88 0xA2 數(shù)據(jù) ?? 數(shù)據(jù) 校驗位 電源電路 電源設(shè)計利用 3S2200mA 電池輸出 12v 電壓進行轉(zhuǎn)換得到。采用 I2C 協(xié)議通信，經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路之后可以和 DSP 的 I2C 口通信。 工作過程： 上機之后等待上位機命令，當?shù)玫狡痫w命令后，轉(zhuǎn)動機翼開始起飛。最后利用 PID 算法將采集得到的姿態(tài)數(shù)據(jù)進行控制處理實現(xiàn)飛行器的平穩(wěn)可控飛行。利用高精度 HRPWM 控制四旋 翼，能夠更好實現(xiàn)算法要求，達到設(shè)計目標。針對照明和插座等應(yīng)用領(lǐng) 域采用了 1x10 管腳 2mm 插針連接器，易于焊裝在客戶產(chǎn)品的硬件單板電路上。 PTN78000w 可設(shè)置范圍內(nèi)的任何值 至 ，和從 V 到 22V 的輸出電壓的 PTN78000w 的 PTN78000h可低至 2V 低于輸入，允許工作到 7V，在 5V 的輸出電壓的 ptn78000h 輸出電壓可低至 3V 低于輸入，允許運行到 15V， 12V 的輸出電壓。 BMP085 在低的高度噪聲（ merely ）快速轉(zhuǎn)換的情況下，表現(xiàn)很好。 5 % I2C 地址 7bit 地址 8bit 讀取地址 8bit 寫入地址 0x1E 0x3D 0x3C hex hex hex I2C率 由 I2C 主機控制 400 kHz I2C 滯后性 施密特觸發(fā)器脈沖輸入在 SCL 和 SDA 上的滯后性 下降（ VDDIO=） 上升（ VDDIO=） *VDDIO *VDDIO V V 自測試 Xamp。 1 177。 HMC5883L 介紹 霍尼韋爾 HMC5883L 是一種表面貼裝的高集成模塊，并帶有數(shù)字接口的弱磁 8 傳感器芯片，應(yīng)用于低成本羅盤和磁場檢測領(lǐng)域。micro。數(shù)字運動處理 (DMP: Digital Motion Processing)引擎可減少復(fù)雜的融合演算數(shù)據(jù)、感測器同步化、姿勢感應(yīng)等的負荷。 20xx176。其他的特征包含內(nèi)建的溫度感測器、包含在運作環(huán)境中僅有177。 16g。 250、177。 主要器件介紹 TMS320F28335 介紹 TMS320F28335 型數(shù)字信號處理器 TI 公司的一款 TMS320C28X 系列浮點 DSP控制器。具體的章節(jié)和各章的內(nèi)容安排如下： 第一章：介紹本論文的研究意義，在四旋翼無人飛行器技術(shù)的現(xiàn)狀和特點的基礎(chǔ)上，確定了本文所做的主要工作。微型飛行器空氣動力學(xué)特性與常規(guī)飛行器有很大的不同，當前許多空氣動力學(xué)理論和分析工具均不適用，需要發(fā)展新的理論和研究手段。 另一方面，動力裝置產(chǎn)生升力時，消耗了絕大部分機載能量。歐美發(fā)達國 家四旋翼飛行器已投入了商業(yè)、軍事領(lǐng)域，獲得了顯著的效果 [3]。 MD4200 還具有安全保護措施以避免墜毀，它能夠在電量不足和失去控制信號時自主降落 [2]。四旋翼飛行器作為旋翼無人機中的佼佼者具有其他飛行器難以比擬的優(yōu)點：可垂直起降 (Vertical Take Off and Landing， VTOL)；執(zhí)行精確緩慢的運動、懸停；擁有更大的載荷量和良好的操控性；能以各種姿態(tài)飛行，如前飛側(cè)飛和倒飛；尤其可以在多障礙和狹小的空間穿越飛行。飛行員除了能控制發(fā)動機的油門來改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速外，無法進行任何操作，而且穩(wěn)定性很差。在第一個階段即 20 世紀初，法國科學(xué)家和院士 Charles Richet 制造了一個小型無人直升機，雖然該機 不是很成功，但是啟發(fā)了他的一個學(xué)生 Louis Br233。詳細介紹了控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成以及硬件設(shè)計方法，包括傳感器模塊、無線通信模塊和電機模塊；采用基于 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的 PID 控制策略，最終實現(xiàn)了飛行器的垂直起降、穩(wěn)定懸停和便攜設(shè)備超遠程控制。四旋翼飛行器發(fā)展了近一個世紀，從原來機械時代直徑十幾米長、幾米高的龐然大物，到當今電子時代直徑幾十厘米甚至更小的微型“碟形”飛行器。guet兄弟制作了他們第一個載人四旋翼飛行器 Br233。 第二個階段即從 21 世紀初開始至現(xiàn)在，四旋翼飛行器的動力能源采用電動，逐漸被各國所接受，主要是無人機 (Unmanned Aerial Vehicles， UAV)，廣泛應(yīng)用于軍事、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。 MD4200 的核心是 AAHRS（姿態(tài)、高度及航向參考系統(tǒng)），集成了加速度計、陀螺儀、磁力計、氣壓計、濕度計、溫度計等多種高精度傳感器和卓越的控制算法， md4200 的操控因而變得非常簡單。目前世界上存在的四旋翼飛行器基本上屬于微型無人飛行器，一般可以分為 3類：遙控航模四旋翼飛行器、小型四旋翼飛行器以及微型四旋翼飛行器。 動力與能源 動力裝置包括：旋翼、微型直流電機 、減速箱、光電碼盤和電機驅(qū)動模塊， 4 能量由機載電池提供。因此，很難建立有效、可靠的動力學(xué)模型。因此，研制既能精確控制飛行器姿態(tài)，又具有較強抗干擾和環(huán)境自適應(yīng)能力的姿態(tài)控制器是微小型四旋翼飛行器飛行控制系統(tǒng)研究的當務(wù)之急。 6 第二章 四旋翼無人飛行器系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)方案介紹 本設(shè)計利用 TMS320F28335 強大的運算和控制能力，通過九軸姿態(tài)采集模塊實現(xiàn)四旋翼飛行器飛行狀態(tài)原始數(shù)據(jù)采樣，再通過 TMS320F28335 進行加速度和角速度數(shù)據(jù)融合和卡爾曼濾波處理，實現(xiàn)四元數(shù)輸出，得到姿態(tài)實時數(shù)據(jù)。與作用相當?shù)?32位定點技術(shù)相比，快速傅立葉轉(zhuǎn)換（ FFT）等復(fù)雜計算算法采用新技術(shù)后性能提升了一倍之多 [6]。 2g、177。 5%，邏輯接口VVDIO 供電為 177。 250、177。 8g 和177。 5%、 177。A10Hz 高達 400kHz 快速模式的 I2C，或最高至 20MHz 的 SPI 串行主機接口 (serial host interface) 內(nèi)建頻率產(chǎn)生器在所有溫度范圍 (full temperature range)僅有177。 HMC5883L 是采用無鉛表面封裝技術(shù)，帶有 16引腳，尺寸為 。 25 ppm 縱向靈敏度 測試條件：總想?yún)^(qū)域 =， Happlied=177。通用的 SMD500/BMP085 C代碼 (BMP085SMD500API)與 SMD500 也是兼容的，但是要注意器件 ID。 PTN78000 是比它的之前系列產(chǎn)品更 小更輕，并具有類似的或改進的電氣性能特點。 USRWIFI232T 是一款一體化 ，通過 USRWIFI232T模組，傳統(tǒng)的低端串口或 MCU 控制的設(shè)備均可以很方便的接入 WIFI 無線網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)控制與管理。電源采用 PTN7800w 將 12v 電池轉(zhuǎn) 的直流。再利用 PID 算法將采集得到的姿態(tài)數(shù)據(jù)進行控制處理實現(xiàn)飛行器的平穩(wěn)可控飛行。 硬件 平臺 總體設(shè)計 硬件平臺大致可以分為 4 個部分：核心部分（ TMS320F28335）、傳感器部分（ MPU6050、 HMC5883L、 BMP085）、電源供電部分、機架和機翼部分。 MPU6050+ HMC5883 九軸數(shù)據(jù)采集 MPU6050 的角速度全格感測范圍設(shè)定為177。最終可實現(xiàn)上位機對其數(shù)據(jù)采集和實時操控。他們是通過控制舵機來改變螺旋槳的槳距角，從而控制直升機的姿態(tài)和位置。本項目對系統(tǒng)解耦合成俯仰，橫滾和偏航三個軸的動作，分別對做了三個 RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)整定的 PID控制，達到了讓飛行器穩(wěn)定飛行的目的。目前使用較多的是 IEEE488 或 GPIB 協(xié)議。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。 基于 Labview上位機結(jié)構(gòu)介紹 利用 Labview 設(shè)計上位機軟件，在有限的時間里可以快速完成軟件設(shè)計，實現(xiàn)四旋翼無人飛行系統(tǒng)的上位機數(shù)據(jù)采集、遠端控制、波形顯示、重要數(shù)據(jù)顯示和姿態(tài) 3D 顯示等主要功能。 數(shù)據(jù)解碼程序： 20 圖 35 數(shù)據(jù)解碼 Figure 35 The data decoding 3） 波形顯示和重要數(shù)據(jù)顯示 利 用波形顯示面板和 VI 將采集得到的數(shù)據(jù)進行解碼組合后得到有效數(shù)據(jù)，并將有效數(shù)據(jù)放入波形顯示控件和數(shù)據(jù)顯示控件中，使得波形顯示和重要數(shù)據(jù)顯示操作實行。 3）對元器件焊接要求 ： （ 1）電容器焊接 將電容器按圖裝人規(guī)定位置，并注意有極性電容器其 “ ＋ ” 與 “ － ” 極不能接錯，電容器上的標記方向要易看可見。對于電容器、二極管、三極管露在印制電路板面上多余引腳均需齊根剪去 24 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除硬件故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。 本設(shè)計模塊主要有： 1） 傳感器數(shù)據(jù)采集模塊 2） DSP 數(shù) 據(jù)處理 3） 數(shù)據(jù)通信模塊 不斷地對 DSP 下程序，測試調(diào)試結(jié)果。 完成畢業(yè)設(shè)計階段的主要的工作具體包括： 掌握 DSP 和 Labview 功能特點，在這個基礎(chǔ)之上，完成接口電路的連接以及相應(yīng)的 DSP 的 C語言指令和 Labview 的 G 語言指令； 利用傳感器采集數(shù)據(jù)，通過 PID 算法實現(xiàn)飛行器姿態(tài)穩(wěn)定； 通過計算機調(diào)試得到實驗結(jié)果，并且分析實驗結(jié)果，總結(jié)設(shè)計。我要特別感謝廣大網(wǎng)友 和硬件開發(fā)愛好者 ， 利用 網(wǎng)絡(luò) 和他們交流給 了 我很大的幫助， 他們 無私的將自己的成果 發(fā)布在 網(wǎng)絡(luò)上， 給 了我很大的啟發(fā)。 本文綜合應(yīng)用了硬件電路設(shè)計、軟件編程等方面的知識技能，提出了以電視片和上位機建立全雙工通信模式，來完成飛行器系統(tǒng)過程的設(shè)計思路。 程序的調(diào)試需要分模塊進行，單獨調(diào)試各功能子程序，檢驗程序