基于STM32四轴飞行器电路方案设计_飞行控制系统的定时器

**单片机设计介绍，基于STM32四轴飞行器电路方案设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于STM32的四轴飞行器电路方案设计概要如下：

一、引言

本设计采用STM32作为核心处理器，结合现代电子技术和传感器技术，为四轴飞行器提供了一套稳定、可靠的电路方案。通过该方案，四轴飞行器能够实现平稳起飞、降落，以及前进、后退、侧翻、旋转等基本动作，为飞行器的飞行控制提供了有力支持。

二、核心处理器

处理器型号：本设计采用STM32F4（如STM32F407）作为核心处理器，该处理器基于ARM Cortex-M4内核架构，具有高性能、低成本、低功耗等特点。
功能特点：STM32F4处理器拥有强大的计算能力和丰富的外设接口，能够满足四轴飞行器对实时性和精确性的要求。
三、硬件设计

主控板设计：
传感器模块：采用MPU6050作为姿态传感器，用于实时监测飞行器的姿态信息。MPU6050集成了三轴陀螺仪和三轴加速度计，能够提供高精度的姿态数据。
无线模块：采用蓝牙或NRF2.4G无线模块，实现遥控器与飞行器之间的无线通信。
电机启动模块：通过PWM信号控制电机驱动电路，实现电机的启动、停止和调速。
电源管理模块：采用锂电池供电，通过稳压芯片（如LM1117-3.3和LM2940-5）将锂电池电压转换为系统所需的3.3V电压。
电机驱动设计：
驱动系统：采用四个分布对称十字交叉的高速空心杯电机，驱动开关部分采用N沟道增强型场效应晶体管进行控制。
控制方式：通过STM32的定时器产生PWM信号，驱动MOS管控制电机的运转速度和方向。具体地，电机1、2、3、4分别采用STM32的定时器2的通道0、通道1、通道2和通道3的PWM进行控制。
四、软件设计

飞控板软件设计：
初始化：开机后，对无线模块、MPU6050和PWM电机进行初始化设置。
数据处理：实时接收MPU6050的姿态数据，通过算法进行姿态解算，得到飞行器的姿态信息。
控制逻辑：根据接收到的遥控器指令和飞行器的姿态信息，通过PID等控制算法，计算出电机的控制信号，实现飞行器的稳定飞行。
遥控板软件设计：
摇杆数据采集：通过STM32的ADC接口采集摇杆模拟数据，并转换为数字量。
无线通信：通过SPI总线驱动无线模块，将摇杆数据发送给飞控板。
五、总结

本设计基于STM32的四轴飞行器电路方案，通过合理的硬件设计和软件编程，实现了飞行器的稳定飞行和精确控制。该方案具有结构简单、性能稳定、易于扩展等优点，适用于各种四轴飞行器的设计和开发。

二、功能设计

基于STM32F103C8T6设计的开源四轴飞行器电路方案（源码+原理图+pcb），SSTM32F103C8T6、MPU6050、MS5611，TM32开源小四轴验证可行，带气压定高，可玩性很高，文件可以直接发给工厂制版！

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25