中期檢查表、中期報(bào)告-基于android手機(jī)的多軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)

畢業(yè)論文中期檢查表昆山杰普軟件科技有限公司企業(yè)全稱填表日期2014年4月28日以下內(nèi)容由學(xué)生填寫班級軟件1017班課題類型設(shè)計(jì)類調(diào)研類實(shí)驗(yàn)類其他學(xué)生姓名王勇課題名稱基于ANDROID手機(jī)的多軸飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)指導(dǎo)教師劉向星指導(dǎo)教師職稱軟件工程師選題是否有變化是否是否一人一題是否是否有文獻(xiàn)綜述是否課題擬解決的問題ANDROID平臺(tái)通過其耳機(jī)接口輸出正弦音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)通過ARM進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將手機(jī)輸出的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為改造后的多軸飛行器遙控器所需信號(hào)。在ANDROID平臺(tái)改變其雙聲道音頻信號(hào)的幅度和頻率，由此來控制多軸飛行器的飛行姿態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)間2014年3月17日至2014年6月27日以下內(nèi)容由檢查組填寫工作量及難度太大大小適中很難較難一般簡單對分配工作完成的進(jìn)度情況提前完成按計(jì)劃完成拖后完成沒有完成工作態(tài)度認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真質(zhì)量評價(jià)（學(xué)生前期已完成的工作情況）存在的問題檢查組意見組長簽名畢業(yè)設(shè)計(jì)中期報(bào)告一、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度我于2月16日開始畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，先開始查閱ANDROID手機(jī)接口的相關(guān)資料，并開始學(xué)習(xí)ANDROID方面的開發(fā)。在查閱ANDROID方面的資料時(shí)通過在網(wǎng)上的文獻(xiàn)網(wǎng)站查閱，在學(xué)校的圖書館也進(jìn)行查閱，通過多渠道獲取知識(shí)。在2月20日開始學(xué)習(xí)ANDROID方面的編程語言，并進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的ANDROID手機(jī)端的程序編寫。首先，需要對ANDROID軟件的整體框架有一個(gè)初步的了解，了解一些基本的組件，信息的傳遞方法；然后進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，具體到每種組件的功能，布局中的每種控件下的不同屬性，以及屬性的功能呢過并在學(xué)習(xí)過程中記錄遇到的問題，不斷進(jìn)步。在ANDROID端程序開發(fā)過程中由于用到了頻率恒定的純音文件，便學(xué)習(xí)了如何去生成純音文件，該文件可以利用ADOBE公司開發(fā)的AUDITION軟件生成。在3月下旬完成了ANDROID手機(jī)端的開發(fā)工作，通過ANDROID平臺(tái)播放純音文件，利用程序控制純音文件播放的音頻信號(hào)的幅度和頻率大小。并利用示波器進(jìn)行了測試，驗(yàn)證了程序的正確性。在3月末開始學(xué)習(xí)TINYM0開發(fā)板的相關(guān)的開發(fā)，做了一些與UART器件應(yīng)用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，并學(xué)習(xí)通用的輸入輸出口的使用，做了與A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。于4月上旬完成了TINYM0開發(fā)板的代碼編寫工作，實(shí)現(xiàn)將ANDROID端輸出的音頻信號(hào)的幅度與頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。在對TINYM0開發(fā)板端的程序進(jìn)行測試時(shí)，需要使用到串口調(diào)試助手，通過使用串口調(diào)試助手得到TINYM0開發(fā)板端的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。本畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)入到控制信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，編寫PSOC開發(fā)板端的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換的程序，目的是將TINYM0開發(fā)板端的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為改造后的遙控器所需要的模擬信號(hào)，利用PSOC開發(fā)板端的模擬信號(hào)進(jìn)行控制。計(jì)劃在5月中旬完成對PSOC開發(fā)板端的代碼編寫工作，并進(jìn)行初步的測試，通過測試驗(yàn)證PSOC開發(fā)板端程序的正確性。之后則需要對多軸飛行器餓遙控器進(jìn)行改造，改造的目的是把經(jīng)PSOC開發(fā)板轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入到飛行器遙控器，由此控制飛行器的姿態(tài)。接下來需要做的是把ANDROID平臺(tái)與TINYM0開發(fā)板鏈接，并把經(jīng)過TINYM0開發(fā)板轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳給PSOC開發(fā)板，將通過PSOC開發(fā)板轉(zhuǎn)換后得到的模擬信號(hào)輸入到多軸飛行器遙控器。用改造后的遙控器控制多軸飛行器遙控器，實(shí)現(xiàn)通過ANDROID平臺(tái)控制多軸飛行器的姿態(tài)。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的目的是基于ANDROID平臺(tái)，利用ANDROID平臺(tái)的音頻輸出口的信號(hào)控制多軸飛行器的姿態(tài)。硬件平臺(tái)的音頻輸出接口常見為耳機(jī)接口，音頻輸出口的信號(hào)主要包括通道數(shù)、信號(hào)幅度和信號(hào)頻率三個(gè)參量。通過左右聲道的信號(hào)幅度和頻率控制多軸飛行器的俯仰、橫滾、偏航和油門。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一章介紹涉及的多軸飛行器的的發(fā)展及其控制方式，并著重介紹了多軸飛行器的控制方式，同時(shí)對設(shè)計(jì)的目的和要求進(jìn)行概要說明。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第二章是對ANDROID開發(fā)平臺(tái)以及ARM開發(fā)板TINYM0的介紹。首先介紹了軟件開發(fā)采用的軟硬件平臺(tái)，以及關(guān)于ANDROID的一些基本知識(shí)。然后介紹了ARM開發(fā)板，即TINYM0開發(fā)板以及其開發(fā)環(huán)境。本系統(tǒng)所采用ANDROID平臺(tái)是ZPADT8，在其上編寫的軟件控制純音文件的播放，通過控制播放純音的左右聲道信號(hào)的幅度和頻率實(shí)現(xiàn)對多軸飛行器的控制。由于ZPADT8的雙聲道音頻信號(hào)不能被飛行遙控器接收，所以要通過TINYM0對ZPADT8的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成遙控器所需要的信號(hào)。多軸飛行器的遙控器本身并沒有接收外來遙控信號(hào)的功能，因此應(yīng)對遙控器改造。改造后的遙控器可以接收TINYM0開發(fā)板轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，并識(shí)別開發(fā)板傳出的信號(hào)，從而控制多軸飛行器的飛行姿勢。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中利用TINYM0開發(fā)板對ANDROID手機(jī)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將手機(jī)輸出的音頻信號(hào)的幅度和頻率轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過PSOC開發(fā)板將TINYM0輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為改造后的遙控器所需要的信號(hào)。TINYM0是廣州致遠(yuǎn)電子有限公司為企業(yè)用戶和高校師生設(shè)計(jì)的一款開發(fā)工具，核心微控制器采用的NXP公司推出的LPC1100系列CORTEXM0內(nèi)核芯片。LPC1100系列微控制器采用了ARM公司發(fā)布的CORTEXM0內(nèi)核，工作頻率高達(dá)50MHZ，功耗低至150A/MHZ，性能卓越、應(yīng)用簡單，更突出的是，它能夠顯著降低所有8/16位應(yīng)用的代碼長度，并且具有極低的市場定價(jià)，其價(jià)值和易用性比現(xiàn)有的8/16位微控制器更勝一籌，為追求ARM架構(gòu)的8/16位用戶提供了一種全新的32位解決方案。在使用MEDIAPLAYER時(shí)，只能控制媒體的音量。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，在媒體音量調(diào)節(jié)時(shí)，對于雙聲道整體音量同步控制和左聲道音量單獨(dú)控制可以實(shí)現(xiàn)16級調(diào)節(jié)，對右聲道音量單獨(dú)控制在07范圍內(nèi)正常，在815范圍內(nèi)左聲道會(huì)自動(dòng)與右聲道音量保持一致。因此，為實(shí)現(xiàn)對左右聲道信號(hào)幅度的單獨(dú)控制，在實(shí)驗(yàn)中將音量調(diào)節(jié)范圍控制在07范圍內(nèi)。通過控制T8的軟件從而控制純音文件播放時(shí)的輸出波形變化。使用音頻文件控制聲道輸出信號(hào)時(shí)，音頻文件播放時(shí)長是有限的。為了使平臺(tái)在用戶不終止的情況下連續(xù)輸出音頻信號(hào)，在編程實(shí)現(xiàn)時(shí)，將音頻文件的播放設(shè)置為循環(huán)播放。由于ANDROID操作系統(tǒng)自身的限制，使得文件播放完至重新開始播放之間有一定的延時(shí)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第三章介紹系統(tǒng)各模塊的設(shè)計(jì)及其功能的實(shí)現(xiàn)。介紹了ANDROID平臺(tái)音頻信號(hào)的幅度和頻率的控制，ANDROID傳感器的應(yīng)用開發(fā)和數(shù)據(jù)獲取，及控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換。此外，還介紹了相關(guān)的通信協(xié)議，并對遙控器改造。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第四章介紹系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。介紹系統(tǒng)的組成，對系統(tǒng)中重要模塊的實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)行了介紹，包括ANDROID端控制軟件的實(shí)現(xiàn)，TINYM0端信號(hào)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)，并對系統(tǒng)的整體性能進(jìn)行測試。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的第五章是結(jié)論部分，總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的主要工作、實(shí)現(xiàn)的功能和存在的不足，并介紹了自己在設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程中掌握的設(shè)計(jì)方法和心得體會(huì)。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要成果在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中涉及到了純音文件的生成方法，并利用純音文件，控制純音文件在被播放時(shí)的正弦信號(hào)的振幅和頻率，由此產(chǎn)生四個(gè)變化量，分別對應(yīng)多軸飛行器的四個(gè)姿態(tài)。編寫的ANDROID平臺(tái)端的軟件則實(shí)現(xiàn)了控制播放純音文件，并控制播放純音文件時(shí)聲音的高低，還要實(shí)現(xiàn)不同頻率文件的播放。在編寫ANDROID平臺(tái)端的程序時(shí)，采用AUDIOMANAGER獲取系統(tǒng)音量管理權(quán)，使用到了MEDIAPLAYER實(shí)現(xiàn)對聲音文件的播放控制。MEDIAPLAYER共有10個(gè)狀態(tài)可以控制，需深刻理解其狀態(tài)轉(zhuǎn)化機(jī)制，可以防止程序運(yùn)行中出現(xiàn)錯(cuò)誤。利用TKSTUDIO集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)TINYM0開發(fā)板端的程序，并把程序燒入到TINYM0開發(fā)板中運(yùn)行。將ANDROID平臺(tái)與TINYM0通過音頻線連接，TINYM0開發(fā)板把ANDROID開發(fā)平臺(tái)輸出的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。、要想利用TINYM0轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，需要將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入POC開發(fā)板，利用POC開發(fā)板將TINYM0輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為多軸飛行器的遙控器所需要的模擬信號(hào)，要將外來的信號(hào)接入遙控器就需要對原有遙控器進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)外接入信號(hào)控