毕业论文
基于单片机的四轴飞行器
夏纯
吉林建筑大学
2015年6月
毕业论文
基于单片机的四轴飞行器
学生：夏纯
指导教师：许亮
专业：电子信息工程
所在单位：电气与电子信息工程学院答辩日期： 2015 年6月
目录
摘要.......................................................... I ABSTRACT ...................................................... II 第1章绪论. (1)
论文研究背景及意义 (1)
国内外的发展情况 (2)
本文主要研究内容 (4)
第2章总体方案设计 (5)
总体设计原理 (5)
总体设计方案 (5)
系统硬件电路设计方案 (5)
各部分功能作用 (6)
系统软件设计方案 (7)
第3章系统硬件电路设计 (8)
Altium Designer Summer 09简介 (8)
总体电路设计 (8)
遥控器总体电路设计 (8)
飞行器总体电路设计 (10)
各部分电路设计 (10)
电源电路设计 (10)
主控单元电路设计 (12)
无线通信模块电路设计 (13)
惯性测量单元电路设计 (16)
电机驱动电路设计 (18)
串口调试电路设计 (19)
PCB设计 (21)
PCB设计技巧规则 (21)
PCB设计步骤 (22)
PCB外形设计 (23)
实物介绍 (25)
第4章系统软件设计 (27)
Keil 简介 (27)
Keil MDK概述 (27)
Keil MDK功能特点 (27)
软件设计框图 (28)
软件调试仿真 (29)
飞控软件设计 (30)
MPU6050数据读取 (30)
姿态计算IMU (32)
PID电机控制 (32)
结论 (36)
致谢 (38)
参考文献 (39)
附录1 遥控器主程序源代码 (40)
附录2 飞行器主程序源代码 (45)
附录3 遥控器原理图 (50)
附录4 飞行器原理图 (51)
摘要
四轴飞行器具备 VTOL(Vertical Take-Off and Landing，垂直起降)飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点，具有广阔的应用前景。可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行。
本设计主要包括遥控器和飞行器两大部分，其中央处理器CPU均采用基于32位ARM Corex-M3内核的NXP LPC1549，时钟频率为72MHz；飞行器与遥控器之间的无线通信采用通信频段的NRF24L01模块，NRF24L01模块与MCU之间通过SPI协议以1MHz的通信速率通信；飞行器端搭载有3轴加速度计与三轴陀螺仪融合一体的MPU6050惯性测量单元作为姿态欧拉角测量单元，MPU6050与飞行器MCU之间通过I2C协议以400Hz的频率进行通信；飞行器端MCU通过接收无线数据以及采集MPU6050数据通过四元数互补滤波计算出的欧拉角，再进行电机PID自动控制，最终以20KHz的PWM 通过MOS管来驱动空心杯820直流有刷电机，得以实现遥控四轴飞行器的设计。
关键词四轴飞行器；PID自动控制；MPU6050；PWM
ABSTRACT
Four-axis aircraft equipped with VTOL (Vertical Take-Off and Landing, vertical take off and landing) aircraft with all the advantages, and UAV's low cost strong, repeatable, and low accident costs, has broad application prospects. Can be used in military battlefield reconnaissance and surveillance, access is not easy to get information. Able to perform special tasks such as patrolling the no fly zone and close air support, could cope with modern electronic warfare, communications relay of modern warfare. In civil use can be used for post-disaster rescue, traffic patrol and tracking, and many other aspects of the city. Can be used in a safety inspection on the industrial, large-scale chemical sites, high-voltage power lines, dams, bridges and artificial mountain after the earthquake are not easy to reach space.
This design includes two remote controls and aircraft parts, central processing unit CPU using of 32ARM NXP Corex-M3 kernel LPC1549,clock frequency is 72MHz; Wireless communication 2.4G communication with the remote control of aircraft band NRF24L01 module NRF24L01 module between the MCU and 1MHz communication speed through the SPI protocol communications; Aircraft end carrying a 3-axis accelerometer and integrating three-axis gyro MPU6050 inertial measurement unit as a gesture of Euler angle measurement unit,MPU6050?aircraft?between?the?MCU communicates?through?the?I2C?Protocol?with400Hz?frequency; Aircraft end-MCU by receiving wireless data MPU6050 data collected by Quaternion complementary filters calculate the Euler angles. PID motor control, ultimately 20KHz PWM drive through the MOS tube hollow glass 820 DC brush motor, remote control design of four axis aircraft.
Keywords Quadrocopter；PID Auto control；MPU6050；PWM
第1章绪论
论文研究背景及意义
图1-1 典型四轴飞行器
四轴飞行器是一种具有4个对称旋翼的直升机（如图1-1），具有垂直起降、结构简单、操纵方便及机动灵活等优点，在飞行器上挂载摄像头等模块能够实现许多实用功能。在实际应用方面，以四轴飞行器为代表的小型无人机在执行军事任务时具有很大的优势。它们能够在士兵的操控下进行战场上近距离、小范围、复杂地形环境的敌情侦察，还可以用作通信联系工具或者指示目标机，甚至还能装上弹药直接执行战略攻击任务。在民用与工业领域，四轴飞行器也具有广泛的应用前景。通过携带特定的功能检测模块，四轴飞行器可以感知危险区域的有毒物质浓度或核辐射强度等。微型四轴无人飞行器可以自主完成上述任务，不仅节约成本，而且大大简化了人力劳动，也在人类无法到达的危险、危害环境可以完全代替人类工作。
近年来，很多学者和研究机构通过对四轴飞行器进行动力学和运动学分析，建立了系统的数学模型，提出了各种控制算法，并设计了飞行控制系统
进行验证；加上传感器技术和控制理论的不断发展，尤其是微电子和微机械技术的逐步成熟，使四轴飞行器的飞行控制成为了一个具有广阔前景的研究课题。
国内外的发展情况
早在二战时，载人四轴的原型机已经被设计出来，但因为控制技术还跟不上，飞行器因不稳定而无法投入实际应用。那时欠缺的技术主要是惯性测量和控制器的缺陷，那时候的惯性导航系统一般是十几公斤的大铁疙瘩。为了把这么重的东西放到一个多旋翼飞行器上，飞行器的载荷必须很大，可是人们发现，不管是用油机还是电机做多旋翼飞行器的动力系统，都很难得到足够的载荷。同时，因为固定翼和直升机已经很够实际使用了，所以没有人愿意多花功夫去研究多旋翼飞行器这个棘手的问题。很长一段时间里，只有美国一些研发性的项目做出了多旋翼飞行器的样机。
20世纪90年代之后，随着微机电系统（MEMS）研究的成熟，几克重的MEMS惯性导航系统被制作了出来，使得多旋翼飞行器的自动控制器可以制作了。但是MEMS传感器数据噪音很大，不能直接读出来用，于是人们又花了一些年的时间研究MEMS去噪声的各种数学算法。这些算法以及自动控制器本身通常需要速度比较快的单片机来运行，于是人们又等了一些年时间，等速度比较快的单片机诞生。接着人们再花了若干年的时间理解多旋翼飞行器的非线性系统结构，给它建模、设计控制算法、实现控制算法。
因此，直到2005年左右，真正稳定的多旋翼无人机自动控制器才被制作出来。之前一直被各种技术瓶颈限制住的多旋翼飞行器系统突然出现在人
们视野中，大家惊奇地发现居然有这样一种小巧、稳定、可垂直起降、机械结构简单的飞行器存在。一时间研究者趋之若鹜，纷纷开始多旋翼飞行器的研发和使用。
四旋翼飞行器是多旋翼飞行器中最简单最流行的一种。如上所述，最初的一段时间主要是学术研究人员研究四旋翼。四旋翼飞行器最早出现在公众视野可能要追溯到2009年的着名印度电影《三傻大闹宝莱坞》，到了2010年，法国Parrot公司发布了世界上首款流行的四旋翼飞行器。作为一个高科技玩具，它的性能非常优秀：轻便、灵活、安全、控制简单，还能通过传感器悬停，用WIFI传送相机图像到手机上。
的流行让四旋翼飞行器开始广泛进入人类社会。在玩具这个尺寸上，多旋翼飞行器的优势就显示出来了，同尺寸的固定翼基本飞不起来，而同尺寸的直升机因为机械结构复杂，根本没法低成本地制作出稳定的产品。
2012年2月，宾夕法尼亚大学的VijayKumar教授在TED上做出了四旋翼飞行器发展历史上里程碑式的演讲。这一场充满数学公式的演讲居然大受欢迎，迄今已经有三百多万次观看，是TED成百上千个演讲中浏览量最高的演讲之一。自此之后，四旋翼飞行器受到的关注度迅速提升，成为了新的商业焦点。
在国内，四轴飞行器发展于深圳市大疆创新科技有限公(DJ-Innovations，简称DJI)，早年DJI专注在直升机自动控制器上。不过在2010年，的成功也让DJI开始考虑四旋翼飞行器产品。2012年DJI相继推出了风火轮系列四旋翼机架、悟空四旋翼飞控和S800六旋翼飞行器。当时，在的引领下，全球范围内都有一股将四旋翼商业化的热潮，DJI只是众多小四旋翼公司中
稍微出众的一个。随着DJI Phantom在2013年1月的推出，四旋翼飞行器市场的
形势发生了巨大的变化。“Phantom”在英语里有幻影、精灵的意思，它优雅的白色流线型外形也确实配得上精灵这个称呼。Phantom与一样控制简便，新手学习多半个小时就可以自由飞行。Phantom尺寸比大的多，抗风性更好，还具有内置GPS导航功能，可以在户外很大的范围内飞行。更重要的是，当时利用GoPro运动相机拍摄极限运动已经成为欧美国家的时尚，而Phantom提供了挂载GoPro的连接架，让用GoPro相机的人们有了从天空向下的拍摄视角。特别地，与传统的飞机和直升机航拍不同，多旋翼系统小巧灵活，能让拍摄者自由地控制角度和距离。就像iPhone重新定义了手机一样，我们也可以毫不夸张地说Phantom+GoPro重新定义了航拍，也重新定义了相机。
“人类对飞行的梦想是与生俱来的。”你已经看到人们的创意如何在一两年之内被四旋翼点燃起来，更多的飞行器被制造出来，更多的想法也会被创造出来，这样更大的市场也会形成。我相信在未来的十年之内，无人机行业会逐步壮大，我们今天产生的所有想法基本都会实现，更多的想法也会逐步被实现，利用无人机的应用越来越多，无人机将会变成我们生活不可或缺的部分。
本文主要研究内容
本设计主要包括遥控器的设计和飞行器的设计，遥控器是飞行器的远程控制单元。在设计过程中，两大部分均采用以ARM Cortex-M3为内核的NXP
LPC1549作为中央处理器，飞行器端利用3轴陀螺仪、3轴加速度计融合一体的MPU6050惯性测量单元作为姿态传感器，最终实现悬停、自转、前后左右移动等操作功能。
系统采用遥控器无线控制，遥控器端主控芯片采集AD值和按键动作信号，通过NRF24L01无线传输给飞行器，飞行器端的NRF24L01接收到信号之后主控器进行信号收集，飞行器在接收无线信号的同时，还要接收自身姿态传感器MPU6050读出来的值，通过四元数滤波算法，PID控制算法，得到姿态角度值，最终把自身的数据和无线接收到的数据进行统一处理传送给飞行器四个电机的PWM控制I/O口，从而使得飞行器在保持平稳的状态下被遥控器控制，以此来达到遥控的目的。当然，飞行器的状态也可以通过无线发送到遥控器端，遥控器通过显示器可以清晰的观察当前的状况。
此次毕业设计作品为小型四轴飞行器，从原理图设计到PCB设计再到焊接调试都是自己独立完成，最终期望达到的目的是实现无线遥控，遥控器显示器实时显示四轴飞行器的状态，并且能实现悬停。
第2章总体方案设计
总体设计原理
本次设计硬件部分主要包括遥控器和飞行器两大部分，主控芯片均采用32位基于ARM Cortex-3的NXP LPC1549处理器，遥控器和飞行器之间通信采用2.4G民用无线通信频段的NRF24L01模块，模块与MCU之间通过硬件SPI采用1MHz的速率通信。遥控器外形设计似游戏手柄，直接用PCB电路板打样后作为遥控器外形。遥控器通过采集蘑菇头摇杆电位器ADC电压值以及按键状态发送给飞行器。飞行器外形设计为十字架形状，通过CAD绘制外形导入到Altium Designer软件里Keep-Out Layer层作为飞行器切割外框。飞行器软件设计主要是MCU通过硬件I2C采用400KHz的速率读取MPU6050的数据，并定时利用惯性测量单元（IMU）姿态获取技术，然后通过PID电机自动控制算法，把PID输出量跟无线接收到的数据进行融合，最终通过输出PWM来控制高速空心杯直流有刷电机来实现各种飞行状态。飞行器螺旋桨主要提供三个作用，一是提供升力，保证飞行器能处于飞行状态；另一个是四个螺旋桨分为两两对称布置，单轴对称布置正反螺旋桨叶，互相抵消螺旋桨旋转时产生的力矩；此外，可以通过调整每个螺旋桨转速，达到飞行姿态控制。飞行姿态控制是四轴飞行器设计核心部分之一。
总体设计方案
2.2.1 系统硬件电路设计方案
本次设计采用NXP LPC1549微控制器作为MCU，并且均采用充电电池作为电源为系统供电，电池通过CAT2829芯片稳压到为MCU以及外设供电，飞行器供电比较特殊，其供电分为两个部分：一是电池直接为电机供电，二是电池稳压到之后为系统和外设供电。遥控器端的主要硬件部分包括最小系统、无线NRF2L01模块、程序下载、ADC采集、液晶显示器、蜂鸣器、LED 指示灯以及串口调试，飞行器端硬件主要部分有最小系统、程序下载，无线NRF2L01模块、电机驱动、惯性测量单元MPU6050以及LED驱动电路，其系统总体框图如图2-1所示。
图2-1 系统硬件总体框图
2.2.2 各部分功能作用
1. MCU控制中心
MCU是飞行器和遥控器的控制中心，是它们的大脑，主要功能是收集数据和处理数据并且做出指示。本次设计选用的是32位的基于ARM Cortex-M3为内核的NXP LPC154作为中央处理器，设置72M的时钟频率，完全能达到设计的要求。
2. 电源模块
电源模块起着为系统充能量的作用，任何电子系统没有了电源，系统肯定会瘫痪，所以电源起着至关重要的作用。本次电源设计模块选用CAT6219作为转稳压芯片；CAT6219的低压差的优点完全符合设计要求，遥控还使用
了作为转的稳压芯片；电压用于给ADC电位器做参考电压使用。
3. 通信模块
通信模块在整个系统中起着信号交流的作用，遥控器通过MCU读取的按键信息以及油门方向值发送到飞行器端，飞行器端接收到之后做出相应的动作。本次设计采用NRF24L01无线通信模块，选着此模块的原因是因其通信协议简单、传输距离相对较远、价格低廉等优点。
4. 惯性测量单元
惯性测量单元主要是在飞行器飞行过程中实时检测姿态的传感器，对于飞行器想要平稳飞行来说具有极其重要的作用。本次设计之所以选用MPU6050作为姿态传感器作为惯性测量单元，是因其具有跟MCU之间进行I2C数据传输，传输速率为400KHz，通信协议简单、价格低廉等优点。
5. 电机驱动
电机驱动部分主要是MCU通过控制PWM然后控制MOS管打开和闭合作为开关从而控制电机的转动。本设计采用SI2302 N沟道型MOS管，其具有低开启电压大电流并且价格便宜等优点，电路设计也很简单。
6. LED状态指示
在硬件电路设计中，LED首先必须要有电源指示灯，判断系统是否上电；其次需要有信号指示灯，指示遥控器和飞行器是否通信；最后就是状态显示LED灯显示飞行器状态等等。
2.2.3 系统软件设计方案
本次设计软件部分包括遥控器程序设计和飞行器程序设计。遥控器程序设计主要包括有无线NRF24L01发送、ADC电压采集之后的处理、显示器驱动显示、读取按键状态以及LED灯指示等，涉及软件包括SPI通信协议、ADC
模数转换、I/O口驱动等。飞行器程序设计部分主要包含无线NRF24L01接收、读取MPU6050的数据并通过四元数滤波计算（IMU）以及PID自动控制、电机PWM产生以及控制、LED状态灯等，飞行器软件涉及SPI通信协议驱动、I2C通信协议驱动等。
第3章系统硬件电路设计
Altium Designer Summer 09简介
Altium Designer是目前国内最流行的通用EDA软件，Altium Designer Summer 09是Altium公司在2009年发布的版本，它将电路原理图设计、PCB 版图设计、电路仿真、PLD设计以及FPGA设计等多个实用工具组合起来构成EDA工作平台，是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。与早期Protel 99SE以及Protel DXP2004软件相比，Altium Designer Summer 09功能更加完备、风格更加成熟，并且界面更加灵活操作也简单，尤其是在仿真和PFGA电路设计方面有了重大的改进，摆脱了Protel前期版本基于PCB设计的产品定位，显露出一个普及型全线EDA产品崭新的面貌。
本次毕业设计所有硬件设计部分包括原理图和PCB部分都是使用Altium Designer Summer 09来完成的。
总体电路设计
3.2.1 遥控器总体电路设计
在本次硬件电路设计中，原理图采用把每个模块分开来绘制，然后在所需接口上使用连接口连接，这使得整个遥控器电路图能够直观的显示其中包括了哪些模块单元，并且每个模块之间的连接也非常清楚。此时不需要去知道每个模块的内部连接，知道模块有哪些可用的接口就可以。遥控器硬件电路总图如图3-1所示。
由图3-1可以清晰看出，遥控器供电有两种供电方式，一种是采用电池
供电，第二种是通过Micro USB电源线供电。在电源模块中，可输入5V直流电源或输入直流电源。此次设计中考虑到可能出现两种电源同时接上的情况，所以采用电源开关来控制电源输入类型。从该模块还能看出电源输出的有和两种电源。遥控器硬件电路除了电源模块电路，还包括最小系统电路模块、串口调试电路模块、ADC电路模块以及按键跟LED灯模块。
图3-1 遥控器硬件电路总图
3.2.2 飞行器总体电路设计
图3-2飞行器硬件电路总图
飞行器硬件电路图如图3-2所示，由图可知，飞行器硬件电路主要包括电源电路、MCU最小系统电路、电机驱动电路、MPU6050外设电路以及LED 指示灯电路。
各部分电路设计
在硬件电路设计中，对以下几个主要的模块如电源电路、MCU最小系统电路、无线通信电路、MPU6050电路、串口调试电路、电机驱动电路等进行更加详细的介绍。
3.3.1 电源电路设计
电源是任何电子系统设计的核心，并且需要的是稳定的电源，电源的是否稳定影响着系统的稳定，因此，电源部分也是重点设计的部分。在本次设计中，由于包括遥控器和飞行器两大部分并且都需要单独供电，都有电源部分电路，在这里重点介绍飞行器的电源电路设计。
飞行器电源设计使用充电锂电池作为电源，给系统供电，但是系统需要两种电源，一是MCU和外设需要稳定的电源，再者就是飞行器电机的供电。本次设计所选用的空心杯直流有刷电机在工作的时候，对电压的影响非常大，所以要在保证能给电机供电的情况下还能有的稳定电压，因此本次设计采用CAT6219作为稳压芯片，采用CAT6219稳压芯片是因为它具有以下几个优点：
●很低的电压差，能确保电压能稳定到；
●低噪声低功耗设计；
●电路极为简单；
●精度高纹波小；
●低成本低噪声。
电源电路设计如图3-3所示，其中330mH电感L1在回路电路中起着消除系统运行产生的磁通量，保证电源的稳定；C6和C9两个100uF的大电容分别放在稳压芯片的输入和输出两端起着滤波的作用，能更加的稳定电源。在本设计过程中，还把电源分为模拟和数字两部分，分别通过磁珠来进行隔离，周围的小电容同时也起着滤波的作用。
图3-3 电源电路原理图
在遥控器电源设计中，输入电压可以是或者5V电电源，用到了两个稳压芯片，一个是稳压芯片CAT6219，电源给MCU和外设供电；另外用到稳压片ASM1117，电源作用是给ADC摇杆电位器提供电源，作为参考电压，采用超低电压的原因是保证采集到的ADC电压值不受电池电量的影响而使得数据不准确。
3.3.2 主控单元电路设计
MCU是系统的核心，从成本和性能以及掌握32位ARM芯片的熟练情况等各方面综合考虑，本设计遥控器和飞行器均采用NXP LPC1549作为主控芯片，NXP LPC1549是恩智浦公司推出的低功耗、高集成、高性价比的MCU芯片。NXP LPC1549基于32位ARM Cortex-M3内核，主频高达72MHz；具有独立的指令总线和数据总线的哈佛架构，并拥有供外设使用的第三独立总线；内置嵌套向量中断控制器(NVIC)和存储器保护单元(MPU)；配备256kB flash、32kB ROM、4kB EEPROM和36kB SRAM；支持FS USB、CAN、RTC、SPI、USART、I2C等外设。程序调试跟下载通过JLINK仿真器SWD模式来进行。NXP LPC1549具有4路定时器PWM，刚好驱动飞行器的四个电机。因此，NXP LPC1549是本系统设计的理想选择。MCU最小系统电路原理图如图3-4 所示。
NXP LPC1549处理器一共有48个引脚，包括电源引脚有12个，外部晶振引脚2个，外部RTC时钟引脚2个，USB引脚2个，30个I/O口引脚。其中30个I/O口引脚中，PIO0_21复用外接复位芯片引脚；PIO0_19、PIO0_20两个引脚复用JLINK仿真调试SWD模式下载的SWCLK和SWDIO引脚；PIO0_0~ PIO0_3为SCT定时器产生PWM引脚，同时也复用ADC0通道引脚。PIO0_22、PIO0_23两个引脚分别的硬件I2C的时钟SCL引脚和数据线SDA引脚。
NXP LPC1549引脚还有一种开关矩阵功能，为了使硬件电路设计方便，特有的功能。比如串口的RXD和TXD引脚可以通过软件寄存器配置随意更换引脚而不是固定不变的；硬件SPI引脚也可以通过开关矩阵来配置，这大大减轻了硬件电路设计的难度和开发时间。
图3-4 MCU最小系统电路原理图
毕业设计（论文） 题目新疆哈密东南山口 50Mwp光伏电站设计 专业电力 班级 学生 指导教师 2015 年
摘要 随着日趋紧张的能源形势以及城市空气污染等问题的凸显，清洁能源发电越来越多的得到了社会的重视。而光伏发电以其污染物零排放、能源储量丰富、市场前景广阔等特点在国内外学术界和产业界得到了越来越多的关注。 本论文针对并网光伏电站工程概况，对光伏电站的发电系统进行了研究和设计，主要工作内容如下： 根据光伏电站的工程概况、装机容量，考虑光伏电站初期投资和后期维护成本问题，对光伏电站电气一次侧进行主接线设计、光伏阵列 -- 变压器组合方式设计以及光伏电站升压方式设计，并进行了电气一次侧主要设备的选型工作，在此基础之上从电站的调度管理与运行方式和光伏电站的计算机监控系统两个方面进行了电气二次设计。 关键词：光伏发电；并网；逆变器；电气主接线
ABSTRACT Clean energy has got more attention from the society with the nervous energy situation,as well as the pollution of urban air.Grid-connected PV has got more concern in the of academia and industry at home and abroad lately. This paper focuses on the design of power generation systems of grid-connected photo-voltaic power plant according to the project overview.The main contents are as follow: Design the main electrical wiring,PV array-transformer combinations, boots mode of photo-voltaic power plants and select the major equipment of primary side according to the project overview,installed capacity and select the initial investment and maintenance cost.On this basis,design secondary side from the two sides of management and operation,and computer monitoring system. KEY WORDS :photo-voltaic power generation ,grid ,invert ,electrical main wiring
毕业论文 基于单片机的四轴飞行器 夏纯 吉林建筑大学 2015年6月
毕业论文 基于单片机的四轴飞行器 学生：夏纯 指导教师：许亮 专业：电子信息工程 所在单位：电气与电子信息工程学院答辩日期： 2015 年6月
目录 摘要.......................................................... I ABSTRACT ...................................................... II 第1章绪论. (1) 论文研究背景及意义 (1) 国内外的发展情况 (2) 本文主要研究内容 (4) 第2章总体方案设计 (5) 总体设计原理 (5) 总体设计方案 (5) 系统硬件电路设计方案 (5) 各部分功能作用 (6) 系统软件设计方案 (7) 第3章系统硬件电路设计 (8) Altium Designer Summer 09简介 (8) 总体电路设计 (8) 遥控器总体电路设计 (8) 飞行器总体电路设计 (10) 各部分电路设计 (10) 电源电路设计 (10) 主控单元电路设计 (12)
无线通信模块电路设计 (13) 惯性测量单元电路设计 (16) 电机驱动电路设计 (18) 串口调试电路设计 (19) PCB设计 (21) PCB设计技巧规则 (21) PCB设计步骤 (22)
PCB外形设计 (23) 实物介绍 (25) 第4章系统软件设计 (27) Keil 简介 (27) Keil MDK概述 (27) Keil MDK功能特点 (27) 软件设计框图 (28) 软件调试仿真 (29) 飞控软件设计 (30) MPU6050数据读取 (30) 姿态计算IMU (32) PID电机控制 (32) 结论 (36) 致谢 (38) 参考文献 (39) 附录1 遥控器主程序源代码 (40) 附录2 飞行器主程序源代码 (45) 附录3 遥控器原理图 (50) 附录4 飞行器原理图 (51)
编号： 毕业设计说明书 题目：水草清理装置水下机构 的设计 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 题目类型：?理论研究?实验研究?工程设计?工程技术研究?软件开发 2010年5 月24日
针对河道、水塘等水域具有航道窄、面积小，一般的大型水草收割机难以实现水草收割的现状，本文设计了一种结构紧凑，机构传动平稳，效率高，适合在中小尺度水域作业的小型水草收割机。 论文概述了水草收割机的发展背景、研究现状及分类；完成了水草收割机水下部分的机构设计，主要包括清除机构和定位机构；阐述了前置往复式切割器和旋转式升降台的总体设计方案、工作原理、参数计算以及试验校核；同时，为了防止二次污染，本文还另外设计了水草回收装置，通过传送带将水草运回船体；按照任务要求完成了装置总装图与各主要零部件图的绘制；最后，通过Solidworks软件的动画仿真验证了机构设计的合理性。 结果表明：所设计的小型水草收割机具有结构合理、紧凑，适应性强，切割效率高等优点。这种新型的水草收割机可在水下实现切割，捡拾、传送一体化连续作业方式，能够达到清除泛滥的水草，净化水质的目的。总的来说，是一种较为理想的水草收获机具。 关键词：小型水草收割机；水下机构设计；动画仿真
Waters such as rivers,ponds are generally with narrow waterway and small area,so general large aquatic weed harvesters can hardly harvest hydrophytes.To eliminate the current phenomenon, smaller aquatic weed harvester is designed in this paper.It has compact structure, smooth transmission and high efficiency ，at the same time ，it is suitable for working in the small and medium waters. This article summarizes the development background,research status and classification of the aquatic weed harvester.；the mechanism design of underwater part of the aquatic weed harvesters, including clear organization and positioning mechanism,is completed；the paper describes the overall design, working principle, parameter calculation and experimental check of front reciprocating cutter and rotating lift；meanwhile, in order to prevent secondary pollution, the paper also designs of the recovery agencies, the aquatic weeds will be shipped back to the hull through the conveyor belt；w hat’s more,the study also finishes the work of the main device assembly parts drawing.Finally, this pa per’s simulation result proves the rationality of the design with the animation of the software Solidworks. The results show that: the smaller aquatic weed harvester has many advantages of reasonable and compact structrue, high adaptability and high efficiency to harvesting.The new aquatic weed harvesters can realize continuous integration mode such as harvesting,collecting and transmiting under water.It can achieve the goal to clear the flood hydrophytes and to purify water quality. In all,it is an ideal machine of harvesting aquatic weeds. Key words：small aquatic weed harvester；underwater mechanism design；animated simulation
大学生电子设计竞赛 设计报告 摘要：本设计实现基于STM32开发板的十字形四旋翼飞行器，四旋翼由主控制板、陀螺仪、电机模块、超声波测距、电源和投弹打靶模块等六部分组成。其中，控制核心STM32负责飞行器姿态数据接收和飞行姿态控制；陀螺仪采用MPU6050模块，该模块经过卡尔曼滤波处理采集的数据，输出数据，用PID控制算法对数据进行处理，同时，解算出相应电机需要的的PWM增减量，及时调整电机转速，调整飞行姿态，使飞行器的飞行的更加稳定。电机模块通过电调控制无刷直流电机，超声波传感器进行测距，起飞后悬停在一定高度，打靶后降落。 关键词：四旋翼；PID控制；陀螺仪，姿态角，电机控制
2
目录 1系统方案 (1) 1.1控制系统选择方案 (1) 1.2飞行姿态控制方案论证 (1) 1.3角度测量模块的方案论证 (2) 1.4高度测量模块方案论证.............................................. 错误！未定义书签。2理论分析与计算 (2) 2.1控制模块 .................................................................... 错误！未定义书签。 2.2机翼电机 .................................................................... 错误！未定义书签。 2.3飞行姿态控制单元 (3) 3电路与程序设计 (4) 3.1系统总体设计思路 (4) 3.2主要元器件清单......................................................... 错误！未定义书签。 3.3系统框图 .................................................................... 错误！未定义书签。 3.3.1系统硬件框图 ..................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2系统软件框图 ..................................................... 错误！未定义书签。4测试方案与测试结果.. (5) 5结论 (6) 3
单位代码 学号 分类号 密级 毕业论文 轴类零件的数控加工工艺及编程 院（系）名称工学院机械系 专业名称数控技术 学生姓名 指导教师 2011 年4月17日
黄河科技学院毕业论文开题报告表 课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供 课题类型：（1）A—工程设计（艺术设计）；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—调研报告（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
轴类零件的数控加工工艺及编程 摘要 轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用。在汽车领域起着连接动力装置和运动装置的部位，在重型机械领域，起着传动动力，吊卸重物的重要组成部分等。阶梯轴作为轴类零件的一种，在整个轴类零件中也扮演着重要角色。现根据其零件特性，对其加工过程作详细分析，具体过程将在正文中得以说明，确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项，并总结出该轴类零件的加工过程。 关键词：数控车床加工加工刀具加工工艺数控编程
CNC lathe failure analysis and maintenance of Maintenance Technology Author XXX Tutor :XX Abstract Abstract: a high precision CNC machine tools Zuowei automation equipment, its ability to secure reliable operation, the machine depends largely on the proper use and daily maintenance, machine tool Zhang Qi Weiliaobaozheng safe and stable operation, maintenance Fei Yong Jiang Di, discover and eliminate risks, thereby enhancing the economic efficiency of enterprises. Maintenance of CNC machine tools through a typical daily work highlighted several practical fault diagnosis, repair and maintenance method for your reference. Keywords:CNC machine tools, automation, diagnostics, maintenance, service
四旋翼自主飞行器(B题) 摘要 系统以R5F100LE作为四旋翼自主飞行器控制的核心，由电源模块、电机调速控制模块、传感器检测模块、飞行器控制模块等构成。飞行控制模块包括角度传感器、陀螺仪，传感器检测模块包括红外障碍传感器、超声波测距模块、TLS1401-LF模块，瑞萨MCU综合飞行器模块和传感器检测模块的信息，通过控制4个直流无刷电机转速来实现飞行器的欠驱动系统飞行。在动力学模型的基础上，将小型四旋翼飞行器实时控制算法分为两个PID控制回路，即位置控制回路和姿态控制回路。测试结果表明系统可通过各个模块的配合实现对电机的精确控制，具有平均速度快、定位误差小、运行较为稳定等特点。
目录 1 系统方案论证与控制方案的选择............................................................................................. - 2 - 1.1 地面黑线检测传感器............................................................................................................. - 2 - 1.2 电机的选择与论证................................................................................................................. - 2 - 1.3 电机驱动方案的选择与论证................................................................................................. - 3 - 2 四旋翼自主飞行器控制算法设计............................................................................................. - 3 - 2.1 四旋翼飞行器动力学模型..................................................................................................... - 3 - 2.2 PID控制算法结构分析.......................................................................................................... - 3 - 3 硬件电路设计与实现................................................................................................................. - 5 - 3.1飞行控制电路设计.................................................................................................................. - 5 - 3.2 电源模块................................................................................................................................. - 6 - 3.3 电机驱动模块......................................................................................................................... - 6 - 3.4 传感器检测模块..................................................................................................................... - 7 - 4 系统的程序设计......................................................................................................................... - 8 - 5 测试与结果分析......................................................................................................................... - 9 - 5.1 测试设备................................................................................................................................. - 9 - 5.2 测试结果................................................................................................................................. - 9 - 6 总结........................................................................................................................................... - 10 - 附录A 部分程序清单.................................................................................................................. - 11 -
毕业设计论文 作者学号 系部 专业 题目 指导教师 评阅教师 完成时间：
毕业设计(论文)中文摘要
毕业设计(论文)外文摘要
目录 1 绪论 (1) 1.1J AVA语言的特点 (1) 1.2开发工具E CLIPSE介绍 (2) 1.3开发工具JDK介绍 (2) 1.4应用环境 (3) 2 系统需求分析 (3) 2.1需求分析 (3) 2.2可行性分析 (3) 3 系统概要设计 (4) 3.1游戏流程图 (4) 3.2设计目标 (5) 3.3系统功能模块 (5) 3.4系统数据结构设计 (7) 4 系统详细设计 (10) 4.1程序设计 (10) 4.2贪吃蛇游戏各功能界面截图 (13) 5 系统测试 (16) 5.1测试的意义 (16) 5.2测试过程 (16) 5.3测试结果 (17) 结论 (18) 致谢 (19) 参考文献 (19)
1 绪论 贪吃蛇是世界知名的益智类小游戏，选择这个题目一方面是为了将我们自己的所学知识加以运用；另一方面，我希望通过自己的所学知识把它剖析开来，通过自己的动手实践，真正的了解它的本质和精髓。希望通过这次实践，能从中提高自己的编程能力。并从中学会从零开始分析设计程序，达到学以致用，活学活用的目的。另外，通过本游戏的开发，达到学习Java技术和熟悉软件开发流程的目的。 本游戏的开发语言为Java，开发工具选用Eclipse。 Java是一种简单的，面向对象的，分布式的，解释型的，健壮安全的，结构中立的，可移植的，性能优异、多线程的动态语言。这里采用Java作为开发语言主要是基于Java的面向对象和可移植性。 Eclipse 是一个开放源代码的、基于 Java 的可扩展开发平台。就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。 1.1 Java语言的特点 1.1.1 简单性 Java与C++语言非常相近，但Java比C++简单，它抛弃了C++中的一些不是绝对必要的功能，如头文件、预处理文件、指针、结构、运算符重载、多重继承以及自动强迫同型。Java 实现了自动的垃圾收集，简化了内存管理的工作。 1.1.2 平台无关性 Java引进虚拟机原理，并运行于虚拟机，实现不同平台之间的Java接口。Java的数据类型与机器无关。 1.1.3 安全性 Java的编程类似C++,但舍弃了C++的指针对存储器地址的直接操作，程序运行时，内存由操作系统分配，这样可以避免病毒通过指针入侵系统。它提供了安全管理器，防止程序的非法访问。 1.1.4 面向对象 Java吸收了C++面向对象的概念，将数据封装于类中，实现了程序的简洁性和便于维护性，使程序代码可以只需一次编译就可反复利用。
摘要 本设计采用瑞萨R5F100LEA单片机作为主控制器。超声波传感器实时发送飞行高度数据给主控系统，主控制器通过判断、分析、处理产生控制信号进而控制各个电机，使其在不同的飞行高度具有不同的速度，保证了飞行器在某一高度范围内飞行；主控制器读取MPU6050陀螺仪的数据，通过对采集数据的分析，使飞行器做出相应的姿态调整，来保持飞行器能够平稳飞行；激光传感器能够对白色场地上的黑线进行识别，达到循迹的目的。本设计通过对飞行控制系统的总体框架设计，实现了飞行控制系统的硬件设计和软件设计，并对设计中的关键技术问题进行了研究，最终实现了四旋翼飞行器的一键启动自主飞行控制。 关键词：R5F100LEA 传感器姿态控制四旋翼飞行器
1. 四旋翼自主飞行器简介 1.1 结构形式 四旋翼飞行器采用四个旋翼作为飞行的直接动力源，旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，且四个旋翼的结构和半径都相同，旋翼1和旋翼3逆时针旋转，旋翼2和旋翼4顺时针旋转，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。四旋翼飞行器的结构形式如图 1.1 所示。 图1.1 四旋翼飞行器结构形式 1.2 工作原理 传统直升机是通过控制舵机来改变螺旋桨的桨距角，从而控制直升机的姿态和位置。四旋翼飞行器与此不同，是通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。由于飞行器是通过改变旋翼转速实现升力变化，这样会导致其动力部稳定，所以需要一种能够长期保稳定的控制方法。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，因此非常适合静态和准静态条件下飞行。但是四旋翼飞行器只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。
实用标准文档 黄冈职业技术学院 毕业设计 课题名称:设计螺旋传输机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器 系别机电工程系 专业机电一体化 班级机电动机200702班 姓名杨国志 学号200703011211 指导教师李杰老师
目录 第1章、总述 (5) 一、机械设计基础毕业设计的目的 (5) 二、机械设计基础毕业设计的内容 (6) 三、机械设计基础毕业设计的要求 (6) 第2章、传动装置的总体设计 (7) 一、减速箱的工作原理 (7) 二、电动机的选择 (8) 三、计算总传动比及分配各级的传动比 (10) 四、运动参数及动力参数计算 (10) 第3章、传动零件的设计计算 (12) 一、带轮传动的设计计算 (12) 二、带轮的安装与维护 (15) 第4章、轴的设计计算 (16) 一、从动轴的设计计算 (16) 二、从动轴校核轴受力图 (19) 第5章、滚动轴承的选择及校核计算 (22) 一、从动轴滚动轴承的设计 (22)
二、主动轴滚动轴承的设计 (23) 第6章、键联接的选择及校核计算 (24) 一、从动轴与齿轮配合处的键 (24) 二、主动轴与齿轮配合处的键 (26) 第7章、润滑的选择 (27) 第8章、联轴器及轴承盖的选择 (29) 一、联轴器的选择 (29) 二、轴承盖的选择 (29) 第9章、减速器箱体和附件设计 (30) 一、减速器箱体： (30) 二、附件设计： (32) 小结 (35) 参考文献 (37)
摘要 本次毕业课题设计中的减速机选择的是非标准减速器。一级圆柱齿轮减速机是位于原动机和工作机之间的机械传动装置。机器常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。合理的传动方案不仅应满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠、结构简单紧凑加工方便、成本低、传动效率高以及使用和维护方便。 关键词：传动装置箱体齿轮低速轴 Abstract The subject of design graduates choose non-standard gear reducer. A cylindrical gear reducer is located between the prime mover and working machine mechanical transmission device. Machines often the original motivation, transmission and work machine of three parts. Sound transmission programs should not only meet the performance requirements of the work machine, but also reliable operation, simple structure, compact and easy processing, low cost, high transmission efficiency, as well as easy to use and maintain. Key words: low-speed gear box gear shaft
四轴飞行器 作品说明书 摘要 四轴飞行器在各个领域应用广泛。相比其他类型的飞行器，四轴飞行器硬件结构简单紧凑，而软件复杂。本文介绍四轴飞行器的一个实现方案，软件算法，包括加速度计校正、姿态计算和姿态控制三部分。校正加速度计采用最小二乘法。计算姿态采用姿态插值法、需要对比这三种方法然后选出一种来应用。控制姿态采用欧拉角控制或四元数控制。 关键词：四轴飞行器；姿态；控制
目录 1.引言 (1) 2.飞行器的构成? (1) .硬件构成..............................................1? 机械构成 (1) 电气构成 (3) .软件构成 (3) 上位机 (3) 下位机........... . (4) 3.飞行原理........... ................................ (4) . 坐标系统 (4) .姿态的表示 (5) .动力学原理 (5) 4.姿态测量........... ................................ (6) .传感器校正 (6) 加速度计和电子罗盘 (6) 5.姿态控制 (6) .欧拉角控制 (6) .四元数控制 (7) 6.姿态计算 (7) 7.总结 (8) 参考文献 (9)
四轴飞行器最开始是由军方研发的一种新式飞行器。随着MEMS?传感器、单片机、电机和电池技术的发展和普及，四轴飞行器成为航模界的新锐力量。到今天，四轴飞行器已经应用到各个领域，如军事打击、公安追捕、灾害搜救、农林业调查、输电线巡查、广告宣传航拍、航模玩具等。 目前应用广泛的飞行器有：固定翼飞行器和单轴的直升机。与固定翼飞行器相比，四轴飞行器机动性好，动作灵活，可以垂直起飞降落和悬停，缺点是续航时间短得多、飞行速度不快；而与单轴直升机比，四轴飞行器的机械简单，无需尾桨抵消反力矩，成本低?。 本文就小型电动四轴飞行器，介绍四轴飞行器的一种实现方案，讲解四轴飞行器的原理和用到的算法，并对几种姿态算法进行比较。 2.飞行器的构成 四轴飞行器的实现可以分为硬件和软件两部分。比起其他类型的飞行器，四轴飞行器的硬件比较简单，而把系统的复杂性转移到软件上，所以本文的主要内容是软件的实现。? .硬件构成? 飞行器由机架、电机、螺旋桨和控制电路构成。 机械构成? 机架呈十字状，是固定其他部件的平台，本项目采用的是碳纤维材料的机架。电机采用无刷直流电机，固定在机架的四个端点上，而螺旋桨固定在电机转子上，迎风面垂直向下。螺旋桨按旋转方向分正桨和反桨，从迎风面看逆时针转的为正桨，四个桨的中心连成的正方形，正桨反桨交错安装。 CA D设计机架如图： 整体如图2-1： 电气构成 电气部分包括：控制电路板、电子调速器、电池，和一些外接的通讯、传感器模块。控制电路板是电气部分的核心，上面包含MCU、陀螺仪、加速度计、电子罗盘、气压计等芯片，负责计算姿态、处理通信命令和输出控制信号到电子调速器。电子调速器简称电调，用于控制无刷直流电机。 电气连接如图2-2所示。 .软件构成
本科生毕业论文（设计）Undergraduate Graduation Thesis（Design） 题目Title： 院系 School (Department)： 专业 Major： 学生姓名 Student Name： 学号 Student No.： 指导教师(职称) Supervisor（Title）： 时间：年月日 Date: Month Day Year
说明 1. 毕业论文（设计）的写作格式要求请参照《中山大学本科生毕业论文 的有关规定》和《中山大学本科生毕业论文（设计）写作与印制规范》。 2. 除完成毕业论文（设计）外，还须填写三份表格： （1）表一毕业论文（设计）开题报告； （2）表二毕业论文（设计）过程检查情况记录表； （3）表三毕业论文（设计）答辩情况登记表。 3. 上述表格均可从教务部主页的“下载中心”处下载，如表格篇幅不够， 可另附纸。每份毕业论文（设计）定稿装订时应随同附上这三份表格。4. 封三是毕业论文（设计）成绩评定的主要依据，请认真填写。 Instruction 1. Please refer to ‘The Guidelines to Undergraduate Graduation Thesis (Design) at Sun Yat-sen University’and ‘The Writing and Printing Format of Undergraduate Graduation Thesis(Design) at Sun Yat-sen University’for anything about the thesis format. 2. Three forms should be filled up before the submission of the thesis (design)： （1）Form 1: Research Proposal of Graduation Thesis. （2）Form 2: Process Check-up Form. （3）Form 3: Thesis Defense Performance Form. 3. All the above forms could be downloaded on the website of the Office of Education Administration. If there is not enough space in the form, please add extra sheets. Each thesis (design) should be submitted together with the three forms. 4. The form on the inside back cover is the grading sheet. Please fill it up before submission.
1、引言 四轴飞行器是一种结构紧凑、飞行方式独特的垂直起降式飞行器，与普通的飞行器相比具有结构简单，故障率低和单位体积能够产生更大升力等优点，在军事和民用多个领域都有广阔的应用前景，非常适合在狭小空间内执行任务。因此四旋翼飞行器具有广阔的应用前景，吸引了众多科研人员，成为国内外新的研究热点。 本设计主要通过利用惯性测量单元（IMU）姿态获取技术、PID电机控制算法、2.4G 无线遥控通信技术和高速空心杯直流电机驱动技术来实现简易的四轴方案。整个系统的设计包括飞控部分和遥控部分，飞控部分采用机架和控制核心部分一体设计增加系统稳定性，遥控部分采用模拟摇杆操作输入使操作体验极佳，两部分之间的通信采用2.4G无线模块保证数据稳定传输。飞行控制板采用高速单片机STM32作为处理器，采用含有三轴陀螺仪、三轴加速度计的运动传感器MPU6050作为惯性测量单元，通过2.4G无线模块和遥控板进行通信，最终根据PID控制算法通过PWM方式驱动空心杯电机来达到遥控目标。 2、系统总体设计 系统硬件的设计主要分要遥控板和飞控板两个部分，遥控板采用常见羊角把游戏手柄的外形设计，控制输入采用四向摇杆，无线数据传输采用2.4G无线模块。飞控板采用控制处理核心和机架一体的设计即处理器和电机都集成在同一个电路板上，采用常规尺寸能够采用普通玩具的配件。系统软件的设计同样包括遥控板和飞控板两部分的工作，遥控板软件的设计主要包括ADC的采集和数据的无线发送。飞控板的软件的设计主要包括无线数据的接收，自身姿态的实时结算，电机PID增量的计算和电机的驱动。整个四轴飞行器系统包括人员操作遥控端和飞行器控制端，遥控端主控制器STM32通过ADC外设对摇杆数据进行采集，把采集到的数据通过2.4G无线通信模块发送至飞控端。飞控板的主要工作就是通过无线模块进行控制信号的接收，并且利用惯性测量单元获得实时系统加速度和角速度原始数据，并且最终解算出当前的系统姿态，然后根据遥控板发送的目标姿态和当姿态差计算出PID电机增量，然后通过PWM驱动电机进行系统调整来实现飞行器的稳定飞行。系统的总体设计框图如图1所示。 图1 系统总体设计框图
轴类零件的加工工艺数控与机械设计制造专业毕业设计 毕业论文 无锡工艺职业技术学院 题目: 系部:_______________________ __ 专业:_____ _ 姓名:______________ _ _______ __ 学号:____ __ ____ __ 指导教师:_______ _ ________ _______ 职称: _ 二O一一年五月十五日 1 轴类零件的加工工艺 摘要 随着着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度 越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程，该零件是具有椭圆、圆弧、斜度、外螺纹、凹槽、孔等特征的轴类零件，本文侧重于该零件的工艺分析、加工路线确定及加工程序的编制。并绘制零件图，加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。 关键字:数控加工技术; 数控加工工艺与编程; 加工路线 With the rapid development of science and technology and economic competition is fierce，Mechanical products speed quickly，numerical
control machining as the representative of the advanced productive forces，Machine and related industries in the field play an important role，Machinery manufacturing competition，Is the essence of the numerical control technology competition.The design is a typical parts of the class numerical control processing and programming,The parts of the ovals and circles, tilt and the thread, the tank, waiting for the parts of the characteristics of such.This article focuses on the part of the process of analysis, the line of processing the application processing and planning. Draw the map, and the parts of the road map. Use the parts of the code numerical control processing program and enclose a programmatic way to calculate the dimensions of the parts of the process of analysis of this thesis is of key and difficult. Key words: numerical control machining; numerical control processing and programming; the line of processing 2 第一章前言 随着计算机技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM)技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。CAD/CAM技术自动加工的实现对社会产生了巨大的经济效益。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
渤海大学本科毕业论文（设计）四旋翼无人机设计与制作 The Manufacture and Design of Quad Rotor Unmanned Aerial Vehicle 学院（系）： 专业： 学号： 学生姓名： 入学年度： 指导教师： 完成日期：
摘要 四旋翼无人机飞行器因为它的结构简单，而且控制起来也很方便，因此它成为了近几年来发展起来的热门产业。在这里本文详细的介绍了四旋翼飞行器的设计和制作的过程，其中包括了四旋翼无人机飞行器的飞行原理，硬件的介绍和选型，姿态参考算法的推导和实现，系统软件的具体实现。该四旋翼飞行器控制系统以STM32f103zet 单片机为核心，根据各个传感器的特点，采用不同的校正方法对各个传感器数据进行校正以及低通数字滤波处理，之后设计了互补滤波器对姿态进行最优估计，实现精确的姿态测量。最后结合GPS控制与姿态控制叠加进行PID控制四旋翼飞行器的四个电机，来达到实现各种飞行动作的目的。在制作四旋翼飞行器的过程中，进行了大量的调试并且与现有优秀算法做对比验证，最终设计出能够稳定飞行的四旋翼无人机飞行器。 关键词：姿态传感器；四元数姿态解算；STM32微型处理器；数据融合；PID
The Manufacture and Design of Quad Rotor Unmanned Aerial Vehicle Abstract Quad-rotor unmanned aerial vehicle aircraft have a simple structure, and it is very easy to control, so it has become popular in recent years. Here article describes in detail the design and the process of making the four-rotor aircraft, including Quad-rotor UAV aircraft flight principle, hardware introduction and selection, implementation and realization of derivation attitude reference algorithm, the system software . The Quad-rotor aircraft control system STM32f103zet microcontroller core, and the advantages and disadvantages based on the accelerometer sensor, a gyro sensor and electronic compass sensors using different correction methods for correcting various sensor data and low-pass digital filter processing, after design complementary filter to estimate the optimal posture, precise attitude measurement. Finally, GPS control and attitude control PID control is superimposed four-rotor aircraft four motors to achieve a variety of flight maneuvers to achieve the purpose. Four-rotor aircraft in the production process, a lot of debugging and do comparison with the existing excellent algorithm validation, the final design to stabilize the Quad-rotor UAV flying aircraft. Key Words：MEMS Sensor; Quaternion; STM32 Processor; Data Fusion; PID