【正文】 ................................................................................................... 8 遙控器總體電路設計 ............................................................................ 8 飛行器總體電路設計 .......................................................................... 10 各部分電路設計 ............................................................................................. 10 電源電路設計 ...................................................................................... 10 主控單元電路 設計 .............................................................................. 12 無線通信模塊電路設計 ...................................................................... 13 慣性測量單元電路設計 ...................................................................... 16 電機驅動電路設計 .............................................................................. 18 串口調試電路設計 .............................................................................. 19 PCB設計 .......................................................................................................... 21 PCB設計技巧規(guī)則 ............................................................................... 21 PCB設計步驟 ....................................................................................... 22 PCB外形設計 ....................................................................................... 23 實物介紹 ......................................................................................................... 25 第 4章 系統軟件設計 .................................................................................................. 27 Keil ......................................................................................... 27 Keil MDK概述 ..................................................................................... 27 Keil MDK功能特點 ............................................................................. 27 軟件設計框圖 ................................................................................................. 28 軟件調試仿真 ................................................................................................. 29 飛控軟件設計 ................................................................................................. 30 MPU6050數據讀取 .............................................................................. 30 姿態(tài)計算 IMU ..................................................................................... 32 PID電機控制 ........................................................................................ 32 結 論 .............................................................................................................................. 36 致 謝 .............................................................................................................................. 38 參考文獻 ........................................................................................................................ 39 附錄 1 遙控器主程序源代碼 ....................................................................................... 40 附錄 2 飛行器主程序源代碼 ....................................................................................... 45 附錄 3 遙控 器原理圖 ................................................................................................... 50 附錄 4 飛行器原理圖 ................................................................................................... 51 I 摘 要 四軸飛行器具備 VTOL(Vertical TakeOff and Landing，垂直起降 )飛行器的所有優(yōu)點，又具備無人機的造價低、可重復性強以及事故代價低等特點，具有廣闊的應用前景。 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。 近年來，很多學者和研究機構通過對四軸飛行器進行動力學和運動學分析，建立了系統的數學模型，提出了各種控制算法，并設計了飛行控制系統進行驗證；加上傳感器技術和控制理論的 不斷發(fā)展，尤其是微電子和微機械技術的逐步成熟，使四軸飛行器的飛行控制成為了一個具有廣闊前景的研究課題。這些算法以及自動控制器本身通常需要速度比較快的單片機來運行，于是人們又等了一些年時間，等速度比較快的單片機誕生。作為一個高科技玩具，它的性能非常優(yōu)秀：輕便、靈活、安全、控制簡單，還能通過傳感器懸停，用 WIFI傳送相機圖像到手機上。 2020年 DJI相繼推出了風火輪系列四旋翼機架、悟空四旋翼飛控和 S800六旋翼飛行器。就像 iPhone重新定義了手機一樣，我們也可以毫不夸張地說 Phantom+GoPro重新定義了航拍，也重新定義了相機。 此次畢業(yè)設計作品為小型四軸飛行器，從原理圖設計到 PCB設計再到焊接調試都是自己獨立完成，最終期望達到的目的是實現無線遙控，遙控器顯示器實時顯示四軸飛行器的狀態(tài)，并且能實現懸停。 總體設計方案 系統硬件電路設計方案 本次設計采用 NXP LPC1549微控制器作為 MCU，并且均采用 作為電源為系統供電 ， 電池通過 CAT2829芯片穩(wěn)壓到 MCU以及外設供電，飛 行器供電比較特殊，其供電分為兩個部分 ： 一是 ，二是電池穩(wěn)壓到 。 4. 慣性測量單元 慣性測量單元主要是在飛行器飛行過程中實時檢測姿態(tài)的傳感器，對于飛行 器想要平穩(wěn)飛行來說具有極其重要的作用 。吉林建筑大學學士學位論文 8 第 3 章 系統 硬件電路設計 Altium Designer Summer 09 簡介 Altium Designer是目前國內最流行的通用 EDA軟件， Altium Designer Summer 09是 Altium公司在 2020年發(fā)布的版本，它將電路原理圖設計、 PCB版圖設計、電路仿真、 PLD 設計以及 FPGA 設計等多個實用工具組合起來構成 EDA 工作平臺，是第一個將 EDA軟件設計成基于 Windows 的普及型產品。此次設計中考慮到可能出現兩種電源同時接上的情況，所以采用電源開關來控制電源輸入類型。 本次設計所選用的空心杯直流有刷電機在工作 的時候，對電壓的影響非常大，所以要在保證能給電機供電的情況下還能有 ， 因此 本 次 設計采用 CAT6219作為 ，采用 CAT6219穩(wěn)壓芯片 是 因為它具有以下幾個優(yōu)點： ? 很低的電壓差，能確保 ； ? 低噪聲低功耗設計； ? 電路極為簡單； ? 精度高紋波??； ? 低成本低噪聲。因此， NXP LPC1549 是本系統設計的理想選擇。 NRF24L01具有以下特性： ●真正的 GFSK單收發(fā)芯片 ● 內置鏈路層 ● 增強型 ShockBurstTM ● 自動應答及自動重發(fā)功能 ● 地址及 CRC檢驗功能 ● 數據傳輸率 1或 2Mbps ● SPI接口 數據速率 0~8Mbps ● 125個可選工作頻道 ● 很短的頻道切換時間可用于跳頻 ● 與 nRF 24XX系列完全兼容 吉林建筑大學學士學位論文 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無線通信模塊的通信距離在不接天線時能達到 30M左右，跟 MCU之間采用 1MHz的 SPI通信協議進行傳輸， 模塊與模塊之間采用 段通信， 其電路原理圖如圖 35所示。時鐘相位（ CPHA）能夠配置用于選擇兩種不同的傳輸協議之一進行數據傳輸。 慣性測量單元的電路如圖 37所示。/sec (dps)，可準確追蹤快速與慢速動作，并且，用戶可程式控制的加速器全格感測范圍為 177。5%或 177。 除了發(fā)送器和接收器外 ， 器件在執(zhí)行數據傳輸時也可以被看作是主機或從機 （ 見表 32）， 主機是初始化總線的數據傳輸并產生允許傳輸的時鐘信號 的器件。本次所采用的電機是空心杯 820直流有刷電機，電機采用 ，驅動思路是這樣的，電機的一端接電源正級，負極端接 MOS 管， MOS 管通過飛行器 MCU 的 PWM 來控制它的開啟與關閉從而控制電機轉速。 吉林建筑大學學士學位論文 20 ● 計算機端 Windows 操作系統下的串口應用程序完全兼容，無需修改。 22C 2222C 2310 uFC 211 0 4C 20GND1T X D2RX D3V 34D +5D 6XI7XO8CT S 9D SR 10RI 11D CD 12D T R 13RT S 14R 2 3 215V C C16U 7CH 3 4 0 GGNDGNDGN