毕业设计答辩半自动有缆ROV电子监控系统研制.ppt

半自动有缆ROV电子监控系统研制,导师：答辩人：,硕士论文答辩,2015.3.12,报告提纲,一、课题的研究背景与意义,陆地资源越来越匮乏，而海洋的资源储备极其丰富，传统设备无法满足对海洋资源大开发的要求。由于人类自身的限制，不能进行复杂的水下环境作业。加快海洋资源的勘探和开发，推进经济的可持续发展。促进海洋经济、海洋产业和海洋高科技的快速发展。代替人类进行水下作业，扩张水下活动领域。,二、国内外研究现状与发展趋势,未来水下机器人会朝着智能化、小型化和可视化等方向发展。,日本,美国,“海马”号,2.1设计指标,响应USB控制手柄，控制水下ROV运动本体。根据电子罗盘反馈，自动控制朝设定方向运动。PC上位机能实时显示水深、航向角、温湿度及图像信息。水上主控板能调节水下LED灯亮度、切换前后摄像头等。,三、系统整体设计,四、方案设计,硬件设计4.1、水上主控板方案4.2、水上主控板硬件4.3、水下数据采集板方案4.4、水下数据采集板硬件软件设计4.5、系统软件架构图4.6、电缆传输协议设计4.7、水下软件系统4.8、水上软件系统,4.1、水上主控板方案,4.2、水上主控板硬件电源模块、串口电路,电源模块:12V-5V-3.3V串口电路：MAX3232,4.2、水上主控板硬件USB接口电路、LED控制电路,USB接口电路：CH374LED控制电路：,4.2、水上主控板硬件控制器、485通信电路,控制器STM32+485通信电路：,4.2、水上主控板硬件电机驱动模块,原理图：电源电路+驱动电路实物图：,4.2、水上主控板实物图,USB接口,485通信接口,电源接口,为电机模块接口,视频接口,串口,LED控制,4.3、水下数据采集板方案,4.4、水下数据采集板硬件电源模块、接口电路,电源模块:24V-12V-3.3V电子罗盘接口电路:,4.4、水下数据采集板硬件温湿度电路、LED驱动电路、切换电路,温湿度采集电路（SHT11）+LED驱动电路（IRF7240）+继电器切换电路：,4.4、水下数据采集板硬件控制器、485通信电路,控制器STM32+485通信电路：,4.4、水下数据采集板实物图,电子罗盘模块,视频供电,LED接口,485通信接口,视频接口,4.5、系统软件架构图,4.6、电缆传输协议设计,传感器数据帧协议：#,xxx.x,xx.x,xx,xxx,xxx,xxx,55*,nr功能：将水下传感器的数据传送到水上，包括水深、温湿度、航向角以及倾角。控制指令帧协议：由水上发送到水下LC，xx，x，nr水下LED灯调节指令CC，x，nr前后摄像头选择指令,4.7、水下系统软件设计水深数据读取,水深数据读取软件流程：采集测深仪的输出模拟电压值将模拟量转换成数字量程序判断滤波去除异常数据将最终水深结果存于内存,4.7、水下系统软件设计温湿度测量,一次温度测量软件流程（湿度测量类似）：上电等待温湿度模块进入休眠状态配置状态寄存器发送温度测量指令等待测量结束数据计算处理及存储,4.7、水下系统软件设计电子罗盘数据读取,电子罗盘数据读取流程：电子罗盘模块初始化配置采用延迟的方法等待数据准备就绪利用公式对罗差引起的误差进行修正，利用校正法去除硬磁带来的影响保存校正后的数据=A+Bsin+Ccos+Dsin(2)+Ecos(2)c=,4.8、水上系统软件设计手柄数据读取,完成的功能：能够识别USB控制手柄的插入与拔出根据指示灯能判断程序初始化是否准备就绪读取USB手柄数据，实时识别手柄的不同按键,4.8、水上系统软件设计ROV运动控制,实现的功能：读取手柄数据根据不同按键执行不同控制程序若没有按下运动模式切换键，则实现手动控制ROV,4.8、水上系统软件设计ROV自动控制,实现的功能：若按下运动模式切换键，则实现自动控制根据设定航向角与实测航向角的差值，利用PID控制算法，调节相应推进器的转速，从而达到纠正航行方向的目的结合手动控制，从而实现可灵活切换的半自动控制,五、系统调试与结果分析,ROV运动本体,电缆,水上主控板,USB手柄,电源适配器,五、系统调试与结果分析,上图为串口助手测试上行和下行通信数据，左图为上位机实时数据显示,五、系统调试与结果分析,室外环境调试，实现ROV运动控制：视频,六、总结与展望,总结：设计以STM32单片机为控制核心的半自动有缆ROV电子监控系统实现水下传感器数据的采集、水下设备的控制、ROV的手动和自动控制通过上位机监视软件，实时监视来自水下ROV运动本体的图像信息及运动状态,六、总结