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無(wú)人機(jī)飛行控制器電路設(shè)計(jì)攻略

作者: 時(shí)間:2015-03-19 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  本文以嵌入式芯片為核心,設(shè)計(jì)了某型無(wú)人機(jī)的飛行控制器,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的軟件流程,并給出了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。公司的基于AMD Elan SC520處理器的微控制模塊,具有高可靠性、結(jié)構(gòu)緊湊以及低功耗等特點(diǎn),它同時(shí)具有功能強(qiáng)大的調(diào)試軟件。的主要參數(shù)指標(biāo)如下:

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/271263.htm

  (1)CPU為32位AMD Elan SC520,主頻為133MHz;(2)具有高性能的浮點(diǎn)運(yùn)算單元,支持正弦、正切、對(duì)數(shù)等復(fù)雜運(yùn)算,非常適合需要復(fù)雜運(yùn)算的應(yīng)用。(3)配置512KB的SRAM,512KB的Flash,114字節(jié)內(nèi)部RAM;(4)支持15個(gè)外部中斷。共有7個(gè)定時(shí)器,包括一個(gè)可編程內(nèi)部定時(shí)器,提供3個(gè)16位內(nèi)部定時(shí)器和3個(gè)16位GP定時(shí)器,再加上一個(gè)軟件定時(shí)器。這些定時(shí)器支持外部事件的計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)。軟件定時(shí)器提供微秒級(jí)的硬件時(shí)間基準(zhǔn)。

  

 

  圖1 飛行控制器硬件結(jié)構(gòu)圖

  (5)提供32路可編程I/O,2個(gè)UART.共有19路12位A/D輸入,包括11路ADC串行輸入和8路并行ADC,轉(zhuǎn)換頻率為300kHz;6路D/A輸出,包括2個(gè)串行輸出DAC和4個(gè)輸出并行12位DAC,轉(zhuǎn)換頻率為200kHz.

  (6)工作溫度為-40℃~80℃,尺寸為91.4mm×58.4mm×7.6mm.

  飛行控制器硬件設(shè)計(jì)

  該型無(wú)人機(jī)是為海軍野戰(zhàn)部隊(duì)提供通訊中繼用途的中型輪式無(wú)人機(jī),其飛行控制器是一個(gè)單獨(dú)裝箱的小型航空機(jī)載電子設(shè)備,由DC/DC直流電源變換板、計(jì)算機(jī)主機(jī)板、模擬量通道板、開(kāi)關(guān)量通道板和舵機(jī)控制板組成,全部模板通過(guò)母板上的總線方式連接,以減小尺寸,提高集成度。飛行控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示

  下面詳細(xì)介紹飛行控制器的數(shù)據(jù)采集、信息傳輸、控制量輸出等問(wèn)題。

  (1)串口擴(kuò)展

  由圖1可知,該飛行控制器需要與GPS、磁航向計(jì)和無(wú)線電高度表等進(jìn)行通訊,共需5個(gè)串口。而586-Engine主板只提供2個(gè)串口,分別供地面檢測(cè)和測(cè)控電臺(tái)使用,因此需要進(jìn)行串口擴(kuò)展。串口擴(kuò)展電路如圖2所示。

  

 

  圖2 串口擴(kuò)展電路

  串口擴(kuò)展電路中采用TL16C754四通道UART并-串轉(zhuǎn)換器件,將8位并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4路串行輸出,外加MAX202和MAX489電平轉(zhuǎn)換芯片,擴(kuò)展了2個(gè)RS232串口和2個(gè)RS422串口,可滿足飛行控制器的硬件需求。

  (2)D/A轉(zhuǎn)換

  此型無(wú)人機(jī)采用模擬舵機(jī),共需6路D/A通道產(chǎn)生PWM信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)。586-Engine主板總共提供8路D/A,其中4路12位并行D /A(DA7625)分別控制升降舵機(jī)、左右副翼舵機(jī)和方向舵機(jī),2路12位串行D/A(LTC1446)控制前輪舵機(jī)和油門(mén)舵機(jī)。由于DA7625的輸出電壓范圍為0~2.5V,LTC1446輸出電壓范圍為0~4.096V,而舵機(jī)工作電壓為-10~10V,因此需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和電平平移。D/A電平平移電路如圖3所示。

  

 

  圖3 D/A電平轉(zhuǎn)換電路

  由圖可知,D/A電平轉(zhuǎn)換原理是在運(yùn)放輸入端采用加法電路,將輸入信號(hào)與基準(zhǔn)電平比例相加,得到適合采樣的電壓范圍。


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