【正文】 機(jī)是初始化總線的數(shù)據(jù)傳輸并產(chǎn)生允許傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào) 的器件。其他的特征包含內(nèi)建的溫度感測(cè)器、包含在運(yùn)作環(huán)境中僅有 177。5%或 177。16g。/sec (dps)，可準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動(dòng)作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測(cè)范圍為 177。250、 177。 慣性測(cè)量單元的電路如圖 37所示。 圖 36 SPI通信協(xié)議時(shí)序圖 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 慣性測(cè)量單元電路設(shè)計(jì) 飛行器硬件電路設(shè)計(jì)中，最重要的地方 就要屬于慣性測(cè)量單元 MPU6050的硬件電路設(shè)計(jì)。時(shí)鐘相位（ CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協(xié)議之一進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 SPI 接口由 MOSI（串行數(shù)據(jù)輸入）， MISO（串行 數(shù)據(jù)輸出）， SCK（串行移位時(shí)鐘）， CS（從使能信號(hào)）四種信號(hào)構(gòu)成， CS 決定了唯一的與主設(shè)備通信的從設(shè)備，如沒(méi)有 CS 信號(hào)，則只能存在一個(gè)從設(shè)備，主設(shè)備通過(guò)產(chǎn)生移位時(shí)鐘來(lái)發(fā)起通訊。 NRF24L01具有以下特性： ●真正的 GFSK單收發(fā)芯片 ● 內(nèi)置鏈路層 ● 增強(qiáng)型 ShockBurstTM ● 自動(dòng)應(yīng)答及自動(dòng)重發(fā)功能 ● 地址及 CRC檢驗(yàn)功能 ● 數(shù)據(jù)傳輸率 1或 2Mbps ● SPI接口 數(shù)據(jù)速率 0~8Mbps ● 125個(gè)可選工作頻道 ● 很短的頻道切換時(shí)間可用于跳頻 ● 與 nRF 24XX系列完全兼容 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 ● 可接受 5V電平的輸入 ● 20腳 QFN 44mm封裝 ● 極低的晶振要求 60ppm ● 低成本電感和雙面 PCB板 ● 工作電壓 ~ NRF24L01無(wú)線通信模塊的通信距離在不接天線時(shí)能達(dá)到 30M左右，跟 MCU之間采用 1MHz的 SPI通信協(xié)議進(jìn)行傳輸， 模塊與模塊之間采用 段通信， 其電路原理圖如圖 35所示。 PIO0_2 PIO0_23兩個(gè)引腳分別的硬件 I2C的時(shí)鐘 SCL引腳和數(shù)據(jù)線 SDA引腳。因此， NXP LPC1549 是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想選擇。 主控單元電路設(shè)計(jì) MCU 是系統(tǒng)的核心，從成本和性能以及掌握 32 位 ARM 芯片的熟練情況等各方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)遙控器和飛行器均采用 NXP LPC1549 作為主控芯片，NXP LPC1549是恩智浦公司推出的低功耗、高集成、高性價(jià)比的 MCU芯片。 本次設(shè)計(jì)所選用的空心杯直流有刷電機(jī)在工作 的時(shí)候，對(duì)電壓的影響非常大，所以要在保證能給電機(jī)供電的情況下還能有 ， 因此 本 次 設(shè)計(jì)采用 CAT6219作為 ，采用 CAT6219穩(wěn)壓芯片 是 因?yàn)樗哂幸韵聨讉€(gè)優(yōu)點(diǎn)： ? 很低的電壓差，能確保 ； ? 低噪聲低功耗設(shè)計(jì)； ? 電路極為簡(jiǎn)單； ? 精度高紋波?。? ? 低成本低噪聲。 各部分電路設(shè)計(jì) 在 硬件電路設(shè)計(jì)中，對(duì) 以下 幾個(gè)主要的模塊如電源電路、 MCU最小系統(tǒng)電路、無(wú)線通信電路、 MPU6050電路 、 串口調(diào)試電路 、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 等進(jìn)行更加詳細(xì)的介紹。此次設(shè)計(jì)中考慮到可能出現(xiàn)兩種電源同時(shí)接上的情況，所以采用電源開(kāi)關(guān)來(lái)控制電源輸入類(lèi)型。 此時(shí)不需要 去 知道每個(gè)模塊 的內(nèi)部 連接，知道模塊有哪些可用的 接口就可以。吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 第 3 章 系統(tǒng) 硬件電路設(shè)計(jì) Altium Designer Summer 09 簡(jiǎn)介 Altium Designer是目前國(guó)內(nèi)最流行的通用 EDA軟件， Altium Designer Summer 09是 Altium公司在 2020年發(fā)布的版本，它將電路原理圖設(shè)計(jì)、 PCB版圖設(shè)計(jì)、電路仿真、 PLD 設(shè)計(jì)以及 FPGA 設(shè)計(jì)等多個(gè)實(shí)用工具組合起來(lái)構(gòu)成 EDA 工作平臺(tái)，是第一個(gè)將 EDA軟件設(shè)計(jì)成基于 Windows 的普及型產(chǎn)品。 6. LED狀態(tài)指示 在硬件電路設(shè)計(jì)中， LED 首先必須要有電源指示燈，判斷系統(tǒng)是否上電；其次 需要有信號(hào)指示燈，指示遙控器和飛行器是否通信；最后就是狀態(tài)顯示 LED燈顯示飛行器狀 態(tài)等等。 4. 慣性測(cè)量單元 慣性測(cè)量單元主要是在飛行器飛行過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)姿態(tài)的傳感器，對(duì)于飛行 器想要平穩(wěn)飛行來(lái)說(shuō)具有極其重要的作用 。 2. 電源模塊 電源模塊起著為系統(tǒng)充能量的作用，任何電子系統(tǒng)沒(méi)有了電源，系統(tǒng)肯定會(huì)癱瘓，所以電源起著至關(guān)重要的作用。 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)采用 NXP LPC1549微控制器作為 MCU，并且均采用 作為電源為系統(tǒng)供電 ， 電池通過(guò) CAT2829芯片穩(wěn)壓到 MCU以及外設(shè)供電，飛 行器供電比較特殊，其供電分為兩個(gè)部分 ： 一是 ，二是電池穩(wěn)壓到 。飛行器外形設(shè)計(jì)為十字架形狀，通過(guò) CAD 繪制外形導(dǎo)入到 Altium Designer軟件里 KeepOut Layer 層作為飛行器切割外框。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)作品為小型四軸飛行器，從原理圖設(shè)計(jì)到 PCB設(shè)計(jì)再到焊接調(diào)試都是自己獨(dú)立完成，最終期望達(dá)到的目的是實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，遙控器顯示器實(shí)時(shí)顯示四軸飛行器的狀態(tài)，并且能實(shí)現(xiàn)懸停。 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 本文主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)主要包括遙控器的設(shè)計(jì)和飛行器的設(shè)計(jì)，遙控器是飛行器的遠(yuǎn)程控制單元。就像 iPhone重新定義了手機(jī)一樣，我們也可以毫不夸張地說(shuō) Phantom+GoPro重新定義了航拍，也重新定義了相機(jī)。 Phantom與 ，新手學(xué)習(xí)多半個(gè)小時(shí)就可以自由飛行。 2020年 DJI相繼推出了風(fēng)火輪系列四旋翼機(jī)架、悟空四旋翼飛控和 S800六旋翼飛行器。這一場(chǎng)充滿數(shù)學(xué)公式的演講居然大受歡迎，迄今已經(jīng)有三百多萬(wàn)次觀看，是 TED成百上千個(gè)演講中瀏覽量最高的演講之一。作為一個(gè)高科技玩具，它的性能非常優(yōu)秀：輕便、靈活、安全、控制簡(jiǎn)單，還能通過(guò)傳感器懸停，用 WIFI傳送相機(jī)圖像到手機(jī)上。一時(shí)間研究者趨之若鶩，紛紛開(kāi)始多旋翼飛行器的研發(fā)和使用。這些算法以及自動(dòng)控制器本身通常需要速度比較快的單片機(jī)來(lái)運(yùn)行，于是人們又等了一些年時(shí)間，等速度比較快的單片機(jī)誕生。同時(shí)，因?yàn)楣潭ㄒ砗椭鄙龣C(jī)已經(jīng)很夠?qū)嶋H使用了， 所以沒(méi)有人愿意多花功夫去研究多旋翼飛行器這個(gè)棘手的問(wèn)題。 近年來(lái)，很多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)四軸飛行器進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，提出了各種控制算法，并設(shè)計(jì)了飛行控制系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證；加上傳感器技術(shù)和控制理論的 不斷發(fā)展，尤其是微電子和微機(jī)械技術(shù)的逐步成熟，使四軸飛行器的飛行控制成為了一個(gè)具有廣闊前景的研究課題。它們能夠在士兵的操控下進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)上近距離、小范圍、復(fù)雜地形環(huán)境的敵情偵 察，還可以用作通信聯(lián)系工具或者指示目標(biāo)機(jī)，甚至還能裝上彈藥直接執(zhí)行戰(zhàn)略攻擊任務(wù)。 Wireless munication munication with the remote control of aircraft band NRF24L01 module NRF24L01 module between the MCU and 1MHz munication speed through the SPI protocol munications。工業(yè)上可以用在安全巡檢，大型化工現(xiàn)場(chǎng)、高壓輸電線、水壩、大橋和地震后山區(qū)等人工不容易到達(dá)空間進(jìn)行。 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的四軸飛行器 夏 純 吉 林 建 筑 大 學(xué) 2020年 6月 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的四軸飛行器 學(xué) 生： 夏 純 指 導(dǎo) 教 師： 許 亮 專 業(yè)： 電子信息工程 所 在 單 位： 電氣與電子信息工程學(xué)院 答 辯 日 期： 2020 年 6月 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................... II 第 1章 緒論 .................................................................................................................... 1 論文研究背景及意義 ....................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 ........................................................................................... 2 本文主要研究?jī)?nèi)容 ........................................................................................... 4 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................................... 5 總體設(shè)計(jì)原理 ................................................................................................... 5 總體設(shè)計(jì)方案 ................................................................................................... 5 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)方案 ........................................................................ 5 各部分功能作用 .................................................................................... 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 ................................................................................ 7 第 3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................................................................ 8 Altium Designer Summer 09 簡(jiǎn)介 ..................................................................... 8 總體電路設(shè)計(jì) ................................................................................................... 8 遙控器總體電路設(shè)計(jì) ............................................................................ 8 飛行器總體電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 10 各部分電路設(shè)計(jì) ............................................................................................. 10 電源電路設(shè)計(jì) ...................................................................................... 10 主控單元電路 設(shè)計(jì) .............................................................................. 12 無(wú)線通信模塊電路設(shè)計(jì) ...................................................................... 13 慣性測(cè)量單元電路設(shè)計(jì) ...................................................................... 16 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ...............................................