基于ucos-ii系统的四旋翼飞行器的设计 毕业论文

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1、毕业设计（论文）题目：基于ARMCORTEX处理器的四旋翼机姿态控制系统设计学生：指导老师：院系：信息科学与工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气1001学号：31002031172014年6月1绪论11.1研究的背景和意义11.2研究现状与发展21.3研究内容32姿态控制系统的总体方案设计32.1姿态控制系统的架构与方案比较32.1.1MCU的功能分析32.1.2姿态信息采集传感器的选型42.1.3姿态控制方案的选择42.2姿态控制系统的总体设计73硬件系统的设计83.1硬件的构建83.2基于STM32的飞控主板的电路设计93.2.1电源模块的设计93.2.2

2、FLASH模块的设计103.2.3接收机输入PWM的设计103.2.4控制电机PWM输出信号的设计103.2.5JTAG编程接口的设计113.2.6USB接口的设计113.2.7MPU6000电路的设计123.2.8电池电量检测电路的设计123.2.9指示灯的设计133.3主控电路PCB板的设计134基于STM32的uC/OS-II系统设计134.1系统软件编译环境的介绍与配置134.2uC/OS-II系统的移植154.3STM32整体配置154.3.1输入/输出管脚的配置164.3.2串口的配置164.3.3定时器输出PWM的配置174.3.4SPI接口驱动程序设

3、计184.4uC/OS-II系统的任务划分195四旋翼机的姿态控制程序设计195.1姿态采集和解算的程序设计195.1.1姿态信息的采集程序设计195.1.2姿态信息的解算程序设计235.2姿态控制的程序设计235.2.1姿态控制的流程235.3姿态的PID控制程序设计245.3.1姿态比例控制程序设计255.3.2姿态积分控制程序设计255.3.3姿态微分控制程序设计255.3.4姿态的控制机制266系统调试266.1系统的硬件调试266.2软件调试286.3总体测试结果307设计总结35致谢36参考文献37附录1bsp.c和bsp.h添加的程序清单38附录2SP

4、I的写指令程序清单38附录3SPI的读指令程序清单39附录4姿态控制的PID程序清单39附录5飞控板的原理图41附录6飞控板的PCB42附录7飞控板的实物图42附录8组装好的四翼飞行器实物图43基于ARMCORTEX处理器的四旋翼机的姿态控制系统设计摘要本文采用一种基于ARMCORTEX处理器的uC/OS-II实时操作的四旋翼机姿态控制系统，分析了飞控系统的要求和性能指标，设计了四旋翼机姿态控制系统的硬件结构的整体框架，包括电源模块、flash模块、输入和输出PWM、JTAG和USB模块、姿态采集模块、电池电量的检测设计等；软件的总体设计，包括系统的移植，姿态信息的

5、采集，四元数的转换，软件的流程等；对uC/OS-II进行任务划分与优先级的规划，将系统分成了以下任务：姿态解算和控制任务、数据采集(A/D)任务、遥控任务、LED指示任务、电压检测和警报任务等。对ARMCORTEX处理器的四旋翼机的姿态控制系统做出了详细的论证。最后对硬件和软件的在上位机上进行仿真与调试的结果进行分析，并进行了飞行器的实际飞行控制，印证了本设计的姿态控制系统的可行性。关键词:四旋翼机、uC/OS-II、姿态控制、ARMABSTRACTThispaperpresentsuC/OS-IIreal-timeoperatingsystembasedonARM

6、CORTEXprocessorforfourrotorcraftattitudecontrolsystem,analyzedtherequirementsandperformanceindicatorsoftheflightcontrolsystem,designedfourrotorcraftattitudecontrolsystemhardwareconfigurationoverallframework,includingpowermodules,flashmodules,inputandoutputPWM,JTAGandUSBmodules,attitude

7、acquisitionmodule,thedesignofbatteryleveldetection;softwareoveralldesign,includingthesystemmigration,thecollectionoftheattitudeinformation,quaternionconversion,softwareprocessesandsoon;onuC/OS-IIdivisionoftasksandprioritiesofplanning,thesystemisdividedintothefollowingtasks:solvingatt