基于FPGA的无线定位系统的设计

基于FPGA的无线定位系统的设计(任务书,开题报告,外文翻译,论文12000字)
摘  要
随着VR（Virtual Reality）游戏、现代化教学、信息化办公的流行，高效、便捷等字眼越来越多的出现在我们生活中，与传统的电脑游戏、PPT教学、公司会议不同，新的娱乐方式与教学方式要求有一款不依托于平面的控制器，更确切的说是鼠标，来满足其所要的功能，可以使其在空中实现对光标的操纵。
本论文主要设计了典型无线定位系统----无线空中鼠标，其采用mpu6050六轴传感器输出加速度测量值及角速度测量值并通过FPGA（Field－Programmable Gate Array）进行姿态解算得到姿态角，最后通过蓝牙与电脑传输姿态控制光标，达到空中鼠标的目的。利用FPGA实现本系统，具有运行速度快、使用操作简单方便、便携式和成本低的特点。
关键词： 空中鼠标； FPGA ； mpu6050

Abstract
With VR (Virtual Reality) game, modern teaching, information office of the popular, efficient and convenient other words more and more present in our lives, and traditional computer games, PPT teaching, different corporate meetings, new entertainment Style and teaching methods require a plane without relying on the controller, more precisely, is the mouse to meet their desired function, you can make it in the air to achieve the cursor manipulation.
In this thesis, the basic design of a left and right buttons function with air mouse, which uses a six-axis sensor output mpu6050 acceleration and angular velocity measured value and the measured value by FPGA (Field-Programmable Gate Array) were obtained solving attitude attitude angle Finally, to control the cursor with the computer via Bluetooth transmission posture, achieve the purpose of the air mouse. Using FPGA to realize the present system, with a fast, simple and easy to operate, portable and low cost.
Keywords: Air Mouse；FPGA；mpu6050
 

目  录
摘  要    I
Abstract    II
第1章 绪论    1
1.1 课题背景    1
1.2 国内外研究现状    3
1.3 研究内容与主要工作    4
第2章 姿态测量与解算理论基础    6
2.1空间欧拉角的定义    6
2.2方向余弦矩阵的推导    7
2.3四元数与欧拉角关系    8
2.4 一阶互补算法    10
第3章 系统的硬件设计    11
3.1 系统整体框图    11
3.2 FPGA芯片简介    11
3.2.1 电源管脚    12
3.2.2 时钟与锁相环管脚    12
3.2.3 配置管脚与特殊管脚    12
3.3 FPGA最小系统的设计    12
3.3.1 电源电路设计    13
3.3.2 时钟电路设计    13
3.3.3  JTAG模式配置电路    13
3.3.4  AS模式配置电路    14
3.4 Mpu6050电路    15
3.5 HC05蓝牙串口模块    17
第4章  印刷电路板PCB的设计    19
第5章 系统的软件设计    21
5.1 软件流程    22
5.2 I2C通讯协议    23
5.3 六轴传感器的初始配置    23
5.4姿态解算算法流程    24
5.5指针映射编码程序流程    25
5.6空中鼠标实际实现效果    26
第6章 结论    28
参考文献    29
致谢    30