基于MEMS技術的移動機器人方位角速度的測量

摘  要
微型移動機器人控制領域，嵌入式系統(tǒng)有著廣泛應用；移動速度是否穩(wěn)定直接決定機器人控制效果的好壞。本文主要設計了一種基于嵌入式系統(tǒng)的微型移動機器人方位角速度的測量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。以輪式移動機器人為平臺進行方案設計，過程設計以及成果演示。本文設計的控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分構成，硬件主要由STM32F102VE處理器和LY503ALH陀螺儀構成，實現(xiàn)對微型移動機器人行走角速度的實時測量。軟件部分是通過基于MDK環(huán)境的C語言開發(fā)平臺上進行設計。實驗已實現(xiàn)微型機器人角速度測量，最終通過了硬件測試平臺對程序進行的測試。該設計的目的就是通過STM32處理器獲取陀螺儀的測量數(shù)據(jù)，精確達到LY503ALH給出的技術指標。結果表明，數(shù)據(jù)測量準確，達到了技術指標的要求。
關鍵詞：微型移動機器人；STM32處理器；LY503陀螺儀；MDK編譯環(huán)境
MEMS-based mobile robot azimuth velocity measurement
Abstract
In the field of micro mobile robot control, embedded systems are widely applied. Speed directly determines the stability of the robots’ performance. In this thesis, the data acquisition system of azimuth angular velocity is designed based on STM32 processor and LY503ALH MEMS gyroscope. Process design and the results of the design are all based on the wheeled mobile robot platform. The system has two parts: one is hardware and another is software. The data acquisition system is to realize the real-time measurement of the  angular velocity. The software is designed base on C language in the development platform MDK. Angular velocity measurement has been realized by experiments. Finally, program is passed to the test of the hardware platform. The design objective is to get datas measured by LY503ALH, through STM32 processor. The results show that the system can meet the desired requirement. 

Key words: STM32; LY503 gyroscope; embedded systems; MDK; CC2431; C language
 目  錄
1 緒  論 1
1.1 課題背景 1
1.2 研究現(xiàn)狀 2
1.3 課題任務及要求 3
1.4 課題內容及安排 4
1.5 STM32系列控制器的簡介 4
1.5.1 STM32微控制器的主要優(yōu)點 4
1.5.2 存儲器和總線的結構 5
1.5.3 電源控制 6
1.5.4 復位和時鐘控制 7
1.5.5 通用I/O和復用I/O 7
1.5.6 中斷和事件 8
1.5.7 DMA控制器 9
1.5.8 實時時鐘(RTC) 10
1.5.9 內部集成電路接口 11
1.5.10 串行外設接口（SPI） 12
1.5.11 模/數(shù)轉換器（ADC） 13
2 總體方案設計 16
2.1 硬件方案設計 16
2.2 軟件方案設計 17
3 硬件設計 20
3.1  STM32主控制單元 20
3.2 陀螺儀傳感器LY503 21
3.3 復位電路的制作 22
3.4 時鐘電路的制作 23
4 軟件設計 24
4.1 固件庫的介紹 24
4.2 軟件的總體設計 25
4.3 時鐘初始化子程序 26
4.4  I/O口初始化子程序 28
4.5 中斷設置子程序 29
4.6  STM32的A/D轉換子程序 29
4.7  CC2431的A/D轉換子程序 31
4.8  MDK軟件介紹 33
5 系統(tǒng)調試 34
5.1 調試方案 34
5.1. 1 硬件調試方案 34
5.1.2 軟件調試方案 35
5.2 故障調試及解決方法 36
5.3 聯(lián)調結果 37
結  論 38
社會經濟效益分析 39
參考文獻 40
致  謝 41
附錄I 程序清單 42
附錄Ⅱ 元器件清單 54