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基于MEMS技术的移动机器人方位角速度的测量

摘  要
微型移动机器人控制领域，嵌入式系统有着广泛应用；移动速度是否稳定直接决定机器人控制效果的好坏。本文主要设计了一种基于嵌入式系统的微型移动机器人方位角速度的测量的数据采集系统。以轮式移动机器人为平台进行方案设计，过程设计以及成果演示。本文设计的控制系统由硬件和软件两部分构成，硬件主要由STM32F102VE处理器和LY503ALH陀螺仪构成，实现对微型移动机器人行走角速度的实时测量。软件部分是通过基于MDK环境的C语言开发平台上进行设计。实验已实现微型机器人角速度测量，最终通过了硬件测试平台对程序进行的测试。该设计的目的就是通过STM32处理器获取陀螺仪的测量数据，精确达到LY503ALH给出的技术指标。结果表明，数据测量准确，达到了技术指标的要求。
关键词：微型移动机器人；STM32处理器；LY503陀螺仪；MDK编译环境
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  录
1 绪  论 1
1.1 课题背景 1
1.2 研究现状 2
1.3 课题任务及要求 3
1.4 课题内容及安排 4
1.5 STM32系列控制器的简介 4
1.5.1 STM32微控制器的主要优点 4
1.5.2 存储器和总线的结构 5
1.5.3 电源控制 6
1.5.4 复位和时钟控制 7
1.5.5 通用I/O和复用I/O 7
1.5.6 中断和事件 8
1.5.7 DMA控制器 9
1.5.8 实时时钟(RTC) 10
1.5.9 内部集成电路接口 11
1.5.10 串行外设接口（SPI） 12
1.5.11 模/数转换器（ADC） 13
2 总体方案设计 16
2.1 硬件方案设计 16
2.2 软件方案设计 17
3 硬件设计 20
3.1  STM32主控制单元 20
3.2 陀螺仪传感器LY503 21
3.3 复位电路的制作 22
3.4 时钟电路的制作 23
4 软件设计 24
4.1 固件库的介绍 24
4.2 软件的总体设计 25
4.3 时钟初始化子程序 26
4.4  I/O口初始化子程序 28
4.5 中断设置子程序 29
4.6  STM32的A/D转换子程序 29
4.7  CC2431的A/D转换子程序 31
4.8  MDK软件介绍 33
5 系统调试 34
5.1 调试方案 34
5.1. 1 硬件调试方案 34
5.1.2 软件调试方案 35
5.2 故障调试及解决方法 36
5.3 联调结果 37
结  论 38
社会经济效益分析 39
参考文献 40
致  谢 41
附录I 程序清单 42
附录Ⅱ 元器件清单 54