于基stm32f4的姿态解算系统--大学毕设论文

基于 STM32F4 的姿态解算系统摘要：本实验主要利用的基于 STM32F4 开发板上 MUP6050 陀螺仪加速度计来做四元素的更新和四元素的姿态解算系统，开发平台为 keil uvision5。主要实现 MPU6050 自带数字运动处理 DMP 的四元素与自己编写的三子样旋转矢量算法对比的目的。将 MPU6050 输出的原始数据和姿态解算数据通过串口上传到四轴上位机进行 3D 仿真，和用 LCD 屏进行数据的实时显示，并且用一个 LED 灯显示系统的运行和一个开关控制数据是否上传上位机。程序是在 UCOSIII 操作系统中实现，建立了一个定时器，五个任务。定时器实现四元素更新的三子样算法和姿态解算；开始任务负责创建任务；任务一实现开关对数据上传控制；任务二实现上传 MPU6050 输出数据和自己解算姿态到上位机；任务三实现 MPU6050 的四元素读取并显示到 LCD上；任务四负责 LCD 数据和字符的显示。关键字：MPU6050；四元素；姿态解算；UCOSIII1 引言现在 MEMS 陀螺仪和加速的计价格便宜，精度虽不如光纤和激光陀螺，但是它以价格便宜体积重量小等优势占据一定的地位，它应用的领域主要在民用手机导航小型飞行器当中。基于 MEMS 惯性元件的导航可应用于个人的导航和小型飞行器的导航，讨论 MEMS 陀螺导航具有一定的有用价值。本实验主要利用的基于 STM32F4 开发板上 MUP6050 陀螺仪加速度计来做四元素的更新和四元素的姿态解算，开发平台为keil uvision5，将数据通过串口上传到四轴上位机进行 3D 仿真，并用 LCD 屏进行数据的实时显示。2 系统架构以 STM32F4 为处理器，通过 I2C 总线与 MEMS 陀螺仪加速速度计通信，16 位 FTFLCD 液晶显示屏作为数据的实时显示，通过串口将 MPU6050 的数据和解算的姿态角上传上位机。姿态解算系统的构架如图 2-1。2-1 系统构架图系统的功能：（1）将 STM32F4 读取的 MPU6050 的数据上传上位机（2）解算姿态角，上传四轴上位机进行仿真，并在 LCD 上实时显示姿态角。（3）读取 MPU6050 的四元素并在 LCD 上显示。（4）解算使用三子样四元素更新算法解算姿态角，并在 LCD 上显示。3 软硬件设计3.1 硬件设计本实验所要用到的硬件资源如下：1） 指示灯 DS02） KEY0 按键3） TFTLCD 模块4） 串口5） MPU6050指示灯：用到的指示灯 DS0，位共阳型，连接到 STM32F4 的 PF9 引脚。如图 3-1 所示。图 3-1 SD0 与 STM32 连接原理图按键：KEY0 按下引脚 PE4...