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根据嵌入式的无人机控制系统硬件电路设计

基于嵌入式的无人机控制系统硬件电路设计-在无人机飞行控制系统中,飞行控制器是其核心部件,它负责飞行控制系统信号的采集、控制律的解算、飞机的姿态和速度,以及与地面设备的通讯等工作。随着无人机越来越广泛的

  在无人机飞翔操控体系中,飞翔操控器是其间心部件,它担任飞翔操控体系信号的收集、操控律的解算、飞机的姿势和速度,以及与地上设备的通讯等作业。跟着无人机越来越广泛的运用,它所完结的使命也越来越杂乱,对无人机的机动性要求也越来越高,这就要求无人机的操控中心向高集成度和小型化方向开展。本文以586-Engine 嵌入式芯片为中心,规划了某型无人机的飞翔操控器。根据AMD Elan SC520处理器的微操控模块,具有高可靠性、结构紧凑以及低功耗等特色,它一起具有功用强大的调试软件。586-Engine的主要参数方针如下:

  (1)CPU为32位AMD Elan SC520,主频为133MHz;(2)具有高性能的浮点运算单元,支撑正弦、正切、对数等杂乱运算,十分合适需求杂乱运算的运用。(3)装备512KB的SRAM,512KB的Flash,114字节内部RAM;(4)支撑15个外部中止。共有7个定时器,包含一个可编程内部定时器,供给3个16位内部定时器和3个16位GP定时器,再加上一个软件定时器。这些定时器支撑外部事情的计时和计数。软件定时器供给微秒级的硬件时刻基准。(5)供给32路可编程I/O,2个UART。共有19路12位A/D输入,包含11路ADC串行输入和8路并行ADC,转化频率为300kHz;6路D/A输出,包含2个串行输出DAC和4个输出并行12位DAC,转化频率为200kHz。(6)作业温度为-40℃~80℃,尺度为91.4mm&TImes;58.4mm&TImes;7.6mm。

  飞翔操控器硬件规划

  该型无人机是为水兵野战部队供给通讯中继用处的中型轮式无人机,其飞翔操控器是一个独自装箱的小型航空机载电子设备,由DC/DC直流电源变换板、计算机主机板、模仿量通道板、开关量通道板和舵机操控板组成,悉数模板经过母板上的总线方法衔接,以减小尺度,进步集成度。

  该飞翔操控器需求与GPS、磁航向计和无线电高度表等进行通讯,共需5个串口。而586-Engine主板只供给2个串口,别离供地上检测和测控电台运用,因而需求进行串口扩展。串口扩展电路如图3所示。

  

  串口扩展电路中选用TL16C754四通道UART并-串转化器材,将8位并行数据转化成4路串行输出,外加MAX202和MAX489电平转化芯片,扩展了2个RS232串口和2个RS422串口,可满意飞翔操控器的硬件需求。

  D/A转化硬件电路规划

  此型无人机选用模仿舵机,共需6路D/A通道发生PWM信号来驱动舵机。586-Engine主板一共供给8路D/A,其间4路12位并行D /A(DA7625)别离操控升降舵机、左右副翼舵机和方向舵机,2路12位串行D/A(LTC1446)操控前轮舵机和油门舵机。因为DA7625的输出电压规模为0~2.5V,LTC1446输出电压规模为0~4.096V,而舵机作业电压为-10~10V,因而需求对信号进行放大和电平平移。D/A 电平平移电路如图所示。

  

  由图可知,D/A电平转化原理是在运放输入端选用加法电路,将输入信号与基准电平份额相加,得到合适采样的电压规模。关于A/D收集,586-Engine主板上自带的19路12位的A/D接口彻底满意飞控体系通道数和转化精度的要求,这些A/D接口别离收集气压高度表的数据,无人机机载电压、发动机转速和温度、油门开度等。这些信号发往地上测控计算机,为操作人员对无人机作业状况进行监控供给了根底。关于I/O操控,586-Engine主板上供给了32个16位可编程数字I/O口,用于收集发动机发动信号、伞舱翻开信号等,并输出开关量信号操控其它设备,操控无人机起飞与收回进程。

  电源模块硬件电路规划

  飞翔操控器的电源模块电路给飞翔操控器供给洁净安稳的供电电压,用来确保飞翔操控器正常作业。电源模块电路的规划好坏直接影响飞翔操控器运转的安稳性和可靠性。该型无人机因为对尺度有必定的要求,一起考虑到可靠性与本钱,因而在规划时选用了老练的规范模块电源,外接少数器材即可作业。飞翔操控器供电模块电路如图5所示。

  

  其间,选用24T05D12模块电源作为供电电路的主芯片,供给的功率为30W,输入电压规模为18V~36V,具有三路电源输出:+5V和±12V,为机载传感器和舵机进行供电。嵌入式芯片的运用,减小了飞翔操控器的体积与分量,完成了飞翔操控器小型化、高集成度的规划方针;自行规划的串口扩展电路、舵机操控板等降低了研发本钱,满意了项目需求方的要求。能够预见,586-Engine特有的功用以及较高的性价比将在无人机飞翔操控范畴得到广泛的运用。

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