基于单片机的无人机地面仿真系统控制器

摘要

本发明提供了一种基于单片机的无人机地面仿真系统控制器。该控制器核心硬件采用AT89C52作为控制芯片，单片机控制器负责编码器计数读入、按键信号读入判别、限位信号选择读入、数据处理以及位置速度信号显示并送工控机工作；单片机监控器负责完成模拟器故障保护信号的监测判别、报警并将相应故障信号上报工控机；工控机主要负责无人机地面仿真系统控制器的控制律解算和各种状态信号的综合处理。该控制器软件采用了模块化设计思想，主要由主程序、中断处理、控制运算、故障监控保护、按键处理及显示等模块组成，可实时采集其无人机地面仿真系统的位置、速度、按键、越位、故障保护等信号，并联合工控机对无人机地面仿真系统进行综合控制。

主权项

1.一种基于单片机的无人机地面仿真系统控制器，其特征在于：它主要由硬件系统和软件系统两大部分组成；其中，硬件部分由单片机监控器、单片机控制器和工控机组成；软件部分则由主程序模块、中断处理模块、控制运算模块、故障监控保护模块、按键处理模块及显示模块组成；(1)无人机地面仿真系统控制器单片机硬件配置：无人机地面仿真系统单片机控制器采用AT89C52作为控制芯片，AT89C52含有8KB闪速可编程/擦除只读存储器的8位CMOS，是一种低功耗、高性能的微控制器；其中单片机控制器负责码盘计数读入、按键信号读入判别、限位信号选择读入、数据处理以及位置速度信号显示并送工控机工作；单片机监控器负责完成模拟器故障保护信号的监测判别、点亮故障保护灯报警并将相应故障信号上报工控机；工控机主要负责无人机地面仿真系统控制器的控制律解算和各种状态信号的综合处理；这三个核心控制模块可实现将无人机导引头载体的方位、俯仰和滚转的指令转换成无人机地面仿真系统三个框架的机械转角指令，控制模拟器跟踪指令，并对各种故障保护信号做出及时有效的处理，从而构成一个可靠的半实物仿真环境；(2)无人机地面仿真系统单片机控制器软件设计：无人机地面仿真系统单片机控制器的软件采用了模块化设计思想；该软件模块由主程序、中断处理模块、控制运算模块、故障监控保护模块、按键处理模块、显示模块等组成；它们可采集其无人机地面仿真系统三个框架的位置、速度、按键、越位、故障保护等信号，并联合工控机对无人机地面仿真系统进行综合控制；其中<1>主程序：主要负责AT89C52内部RAM、I/O口、8255、堆栈指针、内部定时器等处理单元的初始化；<2>中断处理模块：主要负责无人机地面仿真系统控制器的中断处理，每1ms采样一次；<3>控制运算模块：主要负责角位置和速度的解算，软件中采用了数字增量式PID算法和前馈变参数补偿技术，从而保证无人机地面仿真系统控制器的动态性能及静态指标要求；<4>故障监控保护模块：主要负责无人机地面仿真系统控制器运行过程中过压、欠压、过流、功放故障等非正常状态的检测，并上报工控机以做出相应保护处理；<5>按键处理模块：主要负责无人机地面仿真系统控制器的启动、停止、复位、限位拨码等按键信号的采集，并根据相应按键状态转至相应子程序处理；<6>显示模块：主要负责无人机地面仿真系统控制器实际运行位置、速度、按键状态的显示；该模块以中断方式工作，累计中断计数10ms则更新一次显示的数据，从而保证显示清晰、稳定。