【正文】 SWDPDT12345P2JLINK 接口C1104Q1PNP 圖 31 遙控器硬件電路總圖 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 飛行器總體電路設(shè)計(jì) BA T +BA T DP 3 V 3AP 3 V 3D G N DA G N D電源 03 . P W R _ CA T 6 2 1 9 3 3 0 TD GT 3 . S ch D o cBA T +D G N DT X DR X DSW D _ CL KSW D _ IOPW M [ 0 .. 3 ]IN TI 2 C _ SCLI 2 C _ SD ADP 3 V 3AP 3 V 3A G N DL E D [ 0 .. 3 ]X T A L _ INX T A L _ OUTRST最小系統(tǒng) 01 . MP U _ L PC 1 5 4 9 . Sch D o cDP 3 V 3AP 3 V 3D G N DA G N DT X DRX DDP 3 V 3D G N DDP 3 V 3D G N DSW D _ CL KSW D _ IOBA T +M G N DPW M [ 0 .. 3 ]電機(jī)驅(qū)動(dòng) 04 . PW M _ SI 2 3 0 2 . Sch D o cBA T +BA T DP 3 V 3IN TI 2 C _ SCLI 2 C _ SD AD G N D傳感器 05 . S E N S O R _ M P U 6 0 5 0 . Sch D o cDP 3 V 3BA T +AP 3 V 3A G N DDP 3 V 3D G N DL E D [ 0 .. 3 ]L E D 燈 06 . L E D _ RBG . Sch D o cDP 3 V 3D G N DD G N DP W M [ 0 .. 3 ]L E D [ 0 .. 3 ]BA T +BA T 12J 5電池接口12345J 7J L IN K 下載12J 6串口接口SY S _ RSTRSTX T A L _ INX T A L _ OUTDP 3 V 3D G N D復(fù)位與時(shí)鐘 02 . RST _ CL K _ CA T 8 1 1 . Sc h D o cSY S _ RSTDP 3 V 3D G N D 圖 32飛行器硬件電路總圖 飛行器硬件電路圖如圖 32 所示，由圖可知，飛行器硬件電路主要包括電源電路、 MCU最小系統(tǒng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、 MPU6050外設(shè)電路以及 LED指示燈電路。 飛行器電源設(shè)計(jì) 使用 ， 給系統(tǒng)供電，但是 系統(tǒng)需要兩種電源，一是 MCU和外設(shè)需要穩(wěn)定的 ，再者就是飛行器電機(jī) 的 供電 。 BA T +BA T C 101 0 4+C 91 0 0 μ FV O U T5V IN1BY P4GND2EN3CA T 6 2 1 9 3 3 0 TD GT 3U 4121 N 4 1 4 8D 1R 104 . 7 k ΩR 111 k ΩC 111 0 4+ C 61 0 0 μ FC 70 . 1 μ FC 81 0 4AP 3 V 3A G N DC 131 0 4C 141 0 4DP 3 V 3AP 3 V 3C 151 0 3C 121 0 3FB 1磁珠FB 2磁珠D G N D A G N D231S 1SW SP D TL 13 3 0 mHC 161 0 4DP 3 V 3D G N D 圖 33 電源電路原理圖 在遙控器電源設(shè)計(jì)中，輸入電壓可以是 5V電電源，用到了兩個(gè)穩(wěn)吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 壓芯片，一個(gè)是 CAT6219， MCU和外設(shè)供電；另外用到 ASM1117， ADC搖桿電位器提供電源，作為參考電壓，采用超低電壓的原因是保證采集到的 ADC電壓值不受電池電量的影響而使得數(shù) 據(jù)不準(zhǔn)確。 NXP LPC1549具有 4路定時(shí)器 PWM，剛好驅(qū)動(dòng)飛行器的四個(gè)電機(jī)。 其中 30個(gè) I/O口 引腳中， PIO0_21復(fù)用外接復(fù)位芯片引腳； PIO0_1 PIO0_20兩個(gè)引腳 復(fù)用 JLINK仿真調(diào)試 SWD模式下載的 SWCLK和 SWDIO引腳； PIO0_0~ PIO0_3為 SCT定時(shí)器產(chǎn)生 PWM引腳，同時(shí)也復(fù)用 ADC0通道引腳。 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 PI O 0 _ 0 / ADC 0 _ 10 / SCT 0 _ OUT 31PI O 0 _ 1 / ADC 0 _ 7 / SCT 0 _ OUT 42PIO 0 _ 2 / ADC 0 _ 6 / SCT 1 _ OUT 33PIO 0 _ 3 / ADC 0 _ 5 / SCT 1 _ OUT 44PI O 0 _ 4 / ADC 0 _ 45PI O 0 _ 5 / ADC 0 _ 36PIO 0 _ 6 / ADC 0 _ 2 / SCT 2 _ OUT 37PI O 0 _ 7 / ADC 0 _ 18P I O 0 _ 8 / ADC 0 _ 0 / T D O9VREFP10VREFN11P I O 0 _ 9 / ADC 1 _ 1 / T D I12PI O 0 _ 18 / SCT 0 _ OUT 513VDDCMP14PI O 0 _ 10 / ADC 1 _ 215VDDA16VSSA17PIO 0 _ 11 / ADC 1 _ 318PIO 0 _ 12 / DAC _ OUT19VSS20PI O 0 _ 13 / ADC 1 _ 621PI O 0 _ 14 / ADC 1 _ 7 / SCT 1 _ OUT 522PIO 0 _ 15 / ADC 1 _ 823PIO 0 _ 16 / ADC 1 _ 924X T A L O U T25X T A L I N26VDD27P I O 0 _ 17 / W A K E U P / T R S T28S W C L K / P I O 0 _ 19 / T C K29VBAT30RT CX IN31RT CX O U T32S W D I O / P I O 0 _ 20 / S C T 1 _ OUT 6 / T M S33RE SE T n / PI O 0 _ 2134U SB _ DP35U SB _ DM36PIO 0 _ 22 / I 2 C 0 _ SCL37PI O 0 _ 23 / I 2 C 0 _ SD A38VDD39VSS40VSS41VDD42PIO 0 _ 24 / SCT 0 _ OUT 643PIO 0 _ 25 / A CMP 0 _ I 444PIO 0 _ 26 / A CM P 0 _ I 3 / SCT 3 _ OUT 345PIO 0 _ 27 / A CM P _ I 146PIO 0 _ 28 / A CMP 1 _ I 347P IO 0 _ 29 / A CMP 2 _ I 3 / SCT 2 _ OUT 448U 1L PC 1 5 4 9 J BD 48PW M 0PW M 1PW M 2PW M 3SW D _ IOSW D _ CL KD G N D A G N DDP 3 V 3 AP 3 V 3L E D 0L E D 1L E D 2L E D 3T X DRX DCECSNSCKM O SIM IS OIN RSCLS D AIN T123X 112 MC 322 pFC 422 pFD G N DGND1n RE ST2n MR3V CC4CA T 8 1 1 ST BIU 3R 91 0 0 k ΩD G N DGNDC 51 0 3R 810 k ΩR 710 k ΩV C CS Y S _ RE S 圖 34 MCU最小系統(tǒng)電路原理圖 無(wú)線通信模塊電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)無(wú)線通信模塊采用的是 NRF24L01模塊。 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 表 31 NRF24L01引腳 與 MCU引腳連接對(duì)照 MCU引腳 NRF24L01引腳 功能 PIO0_12 CE 使能發(fā)送或接收 PIO0_13 CSN SPI片選信號(hào) PIO0_14 SCK SPI時(shí)鐘信號(hào) PIO0_15 MOSI SPI數(shù)據(jù)輸入腳 PIO0_16 MISO SPI數(shù)據(jù)輸出腳 SPI（ Serial Peripheral Interface）是一種串行同步通訊協(xié)議，由一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備組成，主設(shè)備啟動(dòng)一個(gè)與從設(shè)備的同步通訊，從而完成數(shù)據(jù)的交換。 如果CPOL=0，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為低電平；如果 CPOL=1，串行同步時(shí)鐘的空閑狀態(tài)為高電平。 SPI通信協(xié)議時(shí)序圖如圖 36所示。 MPU6050 與 MCU 之間連接 只需 兩根線，一跟是 I2C時(shí)鐘線 SCL與 MCU的 PIO0_22引腳連接，另一根 I2C數(shù)據(jù)線SDA與 MCU的 PIO0_23引腳連接。 MPU6050的角速度全格感測(cè)范圍為 177。2020176。8g與 177。5%、 177。 MPU6000 的包裝尺寸 (QFN)，在業(yè)界是革命性的尺寸。 每個(gè)器件都有一個(gè)唯一的地址識(shí)別 （ 無(wú) 論是微控制器 LCD驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)器或鍵盤(pán)接口）而且 都可以作為一個(gè)發(fā)送器或接收器 （ 由器件的功能決定 ）， 很明顯 ， LCD 驅(qū)動(dòng)器只是一個(gè)接收器 ， 而存儲(chǔ)器則既 可以接收又可以發(fā)送數(shù)據(jù) 。如果產(chǎn)生重復(fù)起始 S 條件而不產(chǎn)生停止條件，總線會(huì)一直處于忙的狀態(tài)此時(shí)的起始條件 S 和重復(fù)起始 S 條件在功能上是一樣的，符號(hào) S 將作為一個(gè)通用的術(shù)語(yǔ)既表示起始條件又表示重復(fù)起始條件，除非有特別聲明的 S 如果連接到總線的器件合并了必要的接口硬件，那么用它們檢測(cè)起始和停止條件十分簡(jiǎn)便，但是沒(méi)有這種接口的微控制器在每個(gè)時(shí)吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 鐘周期至少要采樣 SDA 線兩次來(lái)判別有沒(méi)有發(fā)生電平切換。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 飛行器硬件電路設(shè)計(jì)中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分也相當(dāng)重要。 C 161 0 4121 N 4 1 4 8D 2Q 1MO SFE TR 122 2 0R 144 . 7 KPW M 0BA T +MG N DMM 1Mo to r 如 311 電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖 圖 312 SI2302特性曲線圖 對(duì)于 N溝道增強(qiáng)型 MOS管 SI2302，主要參數(shù)如下： 晶體管類(lèi)型 ： N溝道 MOSFET 最大功耗 PD： 柵極門(mén)限電壓 VGS： （典型值） 漏源電壓 VDS： 20V（極限值） 漏極電流 ID： 通態(tài)電阻 RDS(on)： （典型值 ） 柵極漏電流 IGSS： 177。 ● 仿真標(biāo)準(zhǔn)串口，用于升級(jí)原串口外圍設(shè)備，或者通過(guò) USB增加額外串口。 ● 通過(guò)外加電平轉(zhuǎn)換器件，提供 RS23 RS48 RS422等接口。 ● 提供 SSOP20和 SOP16無(wú)鉛封裝，兼容 RoHS。外圍電路只需要在 XI和 XO引腳之間連接一個(gè) 12MHz的晶體，并且分別為 XI和 XO引腳對(duì)地連接振蕩電容。本次設(shè)計(jì)采用的是 ，所吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 以 V3 直接跟 VCC連接。大格點(diǎn)的精度有利于器件的對(duì)齊和布局的美觀。 （ 4） 離電路板邊緣一般不小于 ，長(zhǎng)寬比為 3:2或 4:3。元器件應(yīng)均吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 勻、整體、緊湊的排列在 PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。不恰當(dāng)?shù)姆胖盟麄兛赡墚a(chǎn)生電路兼容問(wèn)題、信號(hào)完整性問(wèn)題，從而導(dǎo)致 PCB設(shè)計(jì)的失敗。最后，根據(jù)功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。高電壓的元器件應(yīng)盡量放在手觸及不到的地方。 （ 4） 對(duì)與電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動(dòng)開(kāi)關(guān)等可調(diào)元器件的布局應(yīng)考慮整塊扳子的結(jié)構(gòu)要求，一些經(jīng)常用到的開(kāi)關(guān)，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，應(yīng)放置到手容易接觸到的地方。 2． 放置順序 吉林建筑大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 23 （ 1） 放置與結(jié)構(gòu)有緊密配合的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接器等。 （ 2） 元器件的布局是否均衡、排列整齊、是否已經(jīng)全部布完。如開(kāi)關(guān)、插件板插入設(shè)備、須經(jīng)常更換的元器件等。