基于ARM-Cortex M的无人机地面遥控器设计.doc

摘要：针对以往用来控制无人机飞行的地面站系统大多数为桌面系统，存在移动性差和抗干扰性差的问题，不利于无人机的控制和应用。本课题设计了一个基于ARM-Cortex M控制的无人机地面遥控器，遥控器系统采用了STM32F103C8T6作为主控单元(Microcontroller Unit, MCU)，主要使用了模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)和直接存储器访问(Direct Memory-Access, DMA)外设技术，实现对电压信号的采集、转换、传输。同时使用无线通信模块NRF24L01+和无人机进行实时通信，通过有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)显示屏实现人机交互功能。遥控器系统还能够实时显示无人机的飞行参数和通信状态等主要数据。基于ARM-Cortex M的无人机地面遥控器的设计，将传统笨重的无人机地面站系统简化为手持遥控器的形式，易于携带。使用手持遥控器来操控无人机的飞行，同时也去掉了不必要的操作过程而且比现有技术价格低。

关键词：无人机；遥控器；无线通信；STM32F103C8T6；有机发光二极管（OLED）显示屏

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2国内外发展趋势及研究现状-2

1.3主要研究内容-3

1.4章节安排-3

1.5本章小结-4

第二章  系统方案设计-5

2.1系统设计的总体要求-5

2.2系统方案的分析-5

2.3系统总体方案设计-5

2.4本章小结-7

第三章  系统硬件设计-8

3.1 硬件总体设计-8

3.2 电压采集模块的设计-8

3.2.1 MCU芯片选型-8

3.2.2摇杆和按键接口电路的设计-9

3.3无线传输模块的设计-10

3.3.1无线通信芯片选型-10

3.3.2通信模块的外围电路设计-10

3.4人机交互界面的设计-11

3.4.1显示芯片的选型-11

3.4.2显示模块的外围电路设计-11

3.5输入输出接口模块的设计-12

3.5.1 USB2.0接口芯片-12

3.5.2 SWD仿真下载接口-12

3.6系统电源模块的设计-13

3.6.1模拟部分的电源设计-13

3.6.2数字部分的电源设计-13

3.7硬件可靠性的设计-14

3.7.1硬件电路板结构设计-14

3.7.2系统PCB设计-14

3.8本章小结-15

第四章  系统软件设计-16

4.1遥控器软件部分程序设计-16

4.1.1摇杆电压采集转换设计-17

4.1.2无线通信编程设计-17

4.1.3液晶显示界面设计-18

4.2遥控器与四轴无线通信-18

4.3本章小结-19

第五章  系统调试与分析-20

5.1硬件测试-20

5.2软件测试-20

5.3系统测试-20

5.3.1单元测试-20

5.3.2整体测试-21

5.4本章小结-21

第六章  总结与展望-22

6.1总结-22

6.2展望-22

致谢-23

参考文献-24

附录A  电路原理图-25

附录B  PCB布局布线图-26

附录C  PCB版图-27

附录D  部分软件代码-28