基于四轴平行算法的智能手套设计

主要芯片和模块采用STM32F103C8T6芯片以及NRF24L01+2.4 G无线传输模块、MPU6050六轴加速度陀螺仪、红外测距、Pulse Sensor心率传感器、蓝牙等传感器。设计一种多功能且支持后续开发升级的智能手套,手套具有骑行警示、避障、心率监测、空中鼠标等功能,且预留USB接口方便后续升级。通过对功能实现的方法介绍、基于四轴平行算法的改进,说明本文设计的优点,并通过仿真结果对比分析估计其角度和运行轨迹以及运行的时间和误差,达到初始设计目的。提出后续升级方向和改进空间。     

基于STM32的四轴飞行器飞控系统设计

四轴飞行器因具有结构简单、体积小、故障率低、能垂直起降等优点,在军事、民用等领域都有广阔的应用前景。本设计采用STM32作为主控芯片,3轴加速度传感器MPU6050作为惯性测量单元,通过2.4G无线模块和遥控板进行通信,最终使用PID控制算法以PWM方式驱动空心杯电机实现了四轴飞行器的设计。     

基于ZigBee的山体滑坡远程监控系统

针对现有山体滑坡预警系统中有线传输、人工播报等弊端,采用MPU6050三轴加速度传感器设计一种低功耗、高精度的山体滑坡远程监控系统.系统通过ZigBee无线传感器网络采集数据,并利用卡尔曼滤波算法修正测量中的误差以提高数据精度.通过物理原型测试,系统运行顺畅,符合设计要求.     

神经元PID在风力摆控制系统中的应用

针对传统的自动控制系统教学效果不够理想、自动控制教学模型复杂、PID参数整定经验方法效率较低和速度较慢的特点,设计了一款性价比高、调试方便的基于六轴重力及角加速度传感器MPU6050的风力摆控制系统。采用IAPSTC15W58S4作为微控制器,选用820空心杯电机作为动力源,神经元PID算法作为主控算法。通过给系统设定一个任务,空心杯电机驱动风力摆起摆,MPU6050传感器采集当前摆动角度。通过串口将角度返回给上位机Serial Chart软件显示,根据Serial Chart软件显示情况分析摆动规律,从而不断对P、I、D参数进行整定,使摆完成预定任务。实测结果验证了该神经元PID算法及P、I、D参数整定方法应用于风力摆系统的正确性及可行性。该风力摆控制系统必将在自动控制原理的教学及控制系统的设计方面具有重要的意义和价值。     

一种笔形无线鼠标的设计

介绍一种利于书写、绘画的笔形无线鼠标的设计。该笔形无线鼠标不仅具有传统无线鼠标的所有功能,还在外形结构及定位方式上有了人性化的改进。首先将传统鼠标形状改为笔形设计更利于书写、绘画时使用,其次将光学定位改用加速度传感器定位设计,使其可以脱离桌面悬空使用。调查表明,笔形无线鼠标具有广泛的应用领域。     

一种多功能无线手柄的设计

在当前流行无线鼠标和游戏手柄的基础上,本文提出了一种便携式多功能无线游戏手柄的设计与实现方法。将手柄变化的电压量通过MPU6050信号采集,再通过K60及摇杆装置进行数据处理,然后通过无线蓝牙模块BLUTOOTH发送给接受模块,接受模块将数据接收后,打包将数据通过串口传给上位机。无线手柄包括按键模块、电源稳压LM、测压模块及显示模块TFT3.5,其中上位机完成相应动画效果的显示。本次设计完成了无线手柄硬件原理图,PCB的绘制,电路的调试和程序的编写。经过测试,该无线手柄具有响应迅速、功耗低、携带方便、即插即用等优点。     

体感手环控制幻灯片翻页方法及装置设计

针对课堂教学中教师需要手握激光笔遥控PowerPoint幻灯片翻页的问题,提出了体感手环控制幻灯片翻页的方法,设计了基于MPU6050传感器的体感手环教学控制装置,该装置采用体感无线手环和教学接收装置组成的无线数据传输控制结构,重点研究并提出了手势动作定义、手势信号感知与预处理和手势特征提取等算法,并通过该装置的设计和测试,进行算法有效性和准确率的验证。实验结果显示,系统能够有效识别向左或向右一挥的手势动作,能够可靠控制PowerPoint幻灯片向上或向下翻页,实现设计效果。     

基于射频技术的无线智能传感标签设计

针对目前普通电子标签和现有传感标签功能的局限性,设计了一种集射频识别、传感信息采集、物流仓储信息显示于一体的特高频（ UHF）智能传感标签。该标签采用ATmega 328P为控制核心,温湿度传感器SHT10、运动传感器MPU6050为感知器件,LED作为信息显示器件,UHF无源标签芯片UCODE I2 C作为射频信号的收发器,在减少功耗的同时,实现了环境监测、姿态监控和物流操作信息提示。     

基于STM32的语音控制的四轴飞行器设计

随着科技不断发展,四轴飞行器逐渐从高校实验室走向了大众。但是不可否认的是,由于四轴飞行器的学习控制成本太高,限制了其进一步的普及和发展。本文针对这一现象,提出了一项通过语音识别技术控制微型及小型的四轴飞行器的设计方案。本设计以STM32F103C8T6为控制核心,采用惯性测量单元MPU6050等传感器用于飞行姿态的检测,和语音控制遥控器之间用无线收发器芯片NRF24L01进行通信。     

基于四元数的前臂假肢手部自平衡的设计

针对残疾人的前臂假肢在端水等运动过程中需要手部虎口一直与大地保持平行,即手部实现姿态自平衡问题,提出采用四元数的姿态解算算法,并采用卡尔曼滤波融合MPU6050传感器中陀螺仪和加速度计的输出数据,补偿了陀螺仪输出数据的随机漂移误差,得到前臂假肢手部姿态的正确估计。该系统由安卓手机、STM32单片机、MPU6050传感器、高性能数字舵机组成,通过安卓手机语音识别向STM32单片机发送是否保持手部自平衡指令,由STM32实时采集MPU6050中陀螺仪和加速度计的数据并经过算法处理后,通过串口向舵机发送信号。实验结果表明,这种姿态估计算法有效地解决了前臂假肢在运动过程中手部自平衡问题,为前肢缺失的残疾人提供了便利。     

基于设备体感控制的双轮自平衡搏击机器人

针对目前的搏击类体感游戏只能做到实体对虚拟的现状,设计一种基于设备体感控制的双轮自平衡搏击机器人。用双轮平衡车设计,替代普通机器人双腿;体感由13个MPU6050传感器构成,其中,12个分别佩戴在控制者的左右胳膊上,1个佩戴在控制者的腰部。根据每个MPU6050传感器实时发出的角度,确定出控制者胳膊上的采样点,使用拉格朗日插值法进行姿态拟合,检测出控制者的姿态。经过无线串口将控制者的姿态信息发送给机器人,进而实现对机器人的控制。所设计的基于设备体感的双轮自平衡搏击机器人具有操控灵活、稳定性高、娱乐性强等特点。     

基于K60的四轴飞行器环境信息采集系统设计

为能全面实时地采集环境信息数据,设计了四轴飞行器环境信息采集系统。本设计采用Freescale K60微控制器作为主控芯片,MPU6050惯性测量传感器和AK8975三轴磁罗盘作为惯性导航单元,使用PID控制算法并以PWM方式驱动三相无刷电机,从而控制四轴飞行器飞行姿态。通过2.4 GHz和5.8 GHz频段将采集到的温/湿度、PM2.5/PM10浓度、摄像头采集图像等信息传输到控制台。经测试,该系统满足不同环境下及时采集数据、有效视频监测的要求,对实际现场监测有一定的应用价值。     

基于STM32无人机的设计与实现

设计选用STM32开发板作为主控模块,主控芯片为STM32F103C8T6,运动处理传感器选用MPU6050,无线通信模块为ESP8266,软件开发选用Keil uVison4集成开发环境.通过STM32的UART2读取WIFI的输入油门和方向值,并将其与陀螺仪计算值进行比较进而对欧拉角度和旋转角速度修正,以得到稳定的飞行姿态.定时器输出四个PMW来控制四轴上的四个电机实现飞行的动作.为了提高运动姿态的精度,该设计将三轴加速度计结合陀螺仪6D0F模块采集的数据与MPU6050采集的数据进行校准,并采用串行PID算法来提高飞行的稳定性.经测试,飞行器能够平稳的起飞、悬停、垂直上升等动作,实现了对飞行器的各种飞行姿态的精确控制.     

基于IAP15W的飞行机器人蓝牙姿态数据采集系统设计

为了满足飞行机器人的移动控制需要,本文设计了一个无线蓝牙姿态数据采集系统。该系统硬件由高性能IAP15W单片机、高速蓝牙无线收发器和MPU6050等模块组成。软件部分设计蓝牙通讯程序和移植了互补滤波算法。实验表明,该系统具有算法可靠、性能稳定、通讯快速等特点。     

基于蓝牙芯片CC2541 的计步器设计

为了实现穿戴式计步器准确计算步伐,本论文设计了一种基于蓝牙芯片CC2541 和六轴传感器MPU6050 的 电子计步器系统。在开发过程中,自主设计了一个简易的电子计步器系统开发板,实现了运动姿态的检测,加速度数据处理和 步数在蓝牙设备终端显示。实验结果表明：在走100 步时,具有较可靠的稳定性及准确性。该电子计步器可设计为15mm× 15mm的小体积仪器,且结构简单、功耗低、抗振动冲击能力强,能够满足较高精度的计步测量要求。     

四旋翼飞行器控制系统设计

四旋翼飞行器姿态控制是四旋翼飞行器控制系统的核心. 通过分析四旋翼飞行器的飞行原理,模型建立,设计了四旋翼飞行器的姿态控制系统;在该系统中采用STM32系列处理器作为主控芯片,MPU6050三轴加速度集和三轴陀螺仪惯性测量单元、磁力计等传感器用于姿态信息检测. 本文中传感器使用结构简单的数字接口对数据进行交换,运用模块化的思想对系统进行设计. 使用PID控制算法进行姿态角的闭环控制,最终实验结果表明,在实验平台上四旋翼飞行器飞行效果稳定,系统满足四旋翼飞行器飞行姿态控制的要求.     

六轴陀螺仪MPU6050的虚拟3D模型角度控制

基于六轴陀螺仪MPU6050和集成WiFi芯片的Arduino设计,搭建了对Unreal Engine4(虚幻引擎)中3D模型进行角度姿态控制的硬件设备,该设备可嵌入到实际物体与虚拟3D模型进行实时交互.空间角度数据由DMP姿态解算器分析处理,MPU6050与Arduino等用串口通信,将数据打包,通过UDP协议将数据上传至Unreal Engine4(虚幻引擎)独立线程处理.测试结果表明,硬件设备与3D模型可以实现实时角度姿态控制,以低成本的投入提高了用户的体验感与沉浸感.     

基于MPU6050和步进电机的高精度转动控制方法

本文设计了一种以STM32F407ZGT6为控制核心的高精度转动控制系统,该系统采用MPU6050姿态传感器作为信号采集元件,通过数字运动处理器(DMP)对原始数据进行四元数解算得到准确、可靠的姿态信息,并以两相混合式步进电机作为执行元件,结合增量式闭环控制算法,实现高精度的转动控制。通过搭建转动控制系统的实验平台,验证了该控制方法的可行性。该方法对其他需要姿态检测和旋转控制的嵌入式系统提供了一定的参考价值。     

一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究

MEMS加速度计和陀螺仪是惯性导航系统的重要测量组件.为提高惯性导航系统的测量精度,在使用加速度计前需要对其各项参数进行标定.在构建了一种理想的三轴MEMS加速度传感器输出与重力加速度值、零偏、标度因子之间的模型基础上,根据加速度计在静止状态下重力加速度在各轴分量的模值与重力加速度的关系,提出了一种零偏和标度因子的六姿态校准方法,并建立了标定方程.以MPU6050加速度陀螺仪为例,通过实验验证了该方法的正确性.结果表明:通过该校准方法可以有效地提高加速度传感器的零偏和标度因子技术指标精度.     

四旋翼飞机姿态检测方法设计与实现

为了解决四旋翼飞机的姿态检测问题,设计了基于MPU6050和HCM5883L的九轴传感器,并提出了基于正弦算法的四旋翼飞机姿态角计算方法,该方法不需要判断即可由检测值直接获取角度大小及正负,较方向余弦算法具有更好的实用性.针对陀螺仪和加速度计的优缺点,设计了互补数据融合算法.仿真及实践均证明了检测方案的有效性.