一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器制造技術

本實用新型專利技術涉及嵌入式技術及飛行器技術領域，特別是一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器。它包括機身、安裝于機身的控制電路、設于機身四個角的電機及旋翼，所述的機身為PCB電路板制成，所述的控制電路直接安裝于PCB電路板上，所述的控制電路包括MCU，該MCU分別連接IIC電平轉換電路、電源電路、ISP下載電路、PWM引腳引出口、MOS管驅動電路、AD口、2.4G接收機插口、USB轉串口電路，所述的IIC電平轉換電路分別連接姿態檢測模塊及IIC引腳引出口，所述的USB轉串口電路連接串口引出口。本實用新型專利技術既是四軸飛行器，又可以作為有著標準接口的學習板；既可以作為微型四軸飛行器，也可以作為大型四軸飛行器的控制板。實現了多功能的復合，有利于從學習到實踐應用的轉換，避免了重復投資和重復學習。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及嵌入式技術及飛行器
，特別是一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器。
技術介紹
四軸飛行器是一種很早就出現了的飛行器模式。主題結構是在一個“十”字形或者“X”字形的機架的四腳上安裝電機，并通過控制電機的轉速來控制飛行器的動作。事實上，四軸飛行器的結構使得對其的控制無需像傳統的直升機，分別控制主旋翼和副旋翼，且要控制其方向，角度等，而只需控制轉速，因此比較易于制作和維護；同時，由于其升力由不在一個軸上面的四個旋翼提供，所以穩定性和抗風性也比較高。因此，其比較適合作為航拍的載具，以及惡劣環境下的救援。但是自Br6 guet - R ichet于1907年第一次制作出了四軸飛行器之后，其實用一直比較緩慢，因為四軸飛行器的控制對于算法和MCU的要求比較高，而當時的微處理器技術還不夠先進，因此四軸飛行器未能得到大規模的應用。而近年來，微處理器的發展極為快速，好的處理器層出不窮，因此四軸飛行器也得到了很大的發展。我們選用的ATmega328P單片機是Atmel公司推出的較強的一款單片機，指令速度達到IMps，自帶IK的EEPROM存儲空間，而且支持從1.8-5.5V的電壓范圍，各個引腳均能通過較大電流。無論是計算能力還是穩定性，存儲方便性上，都是比較適合作為四軸飛行器MCU的。而微型四軸飛行器，其實就是縮小版的四軸飛行器，一般大小在10cm*10cm以內。主要是利用了空心杯電機的小體積和高轉速。由于其體積小，成本低，故很適合作為四軸算法的驗證機，以及學習四軸飛行器和自動控制原理的教學實驗板。而當前的微型四軸飛行器，主要存在的問題有三個，第一，只能控制本身的飛行，當使用者想控制較大的四軸，實現航拍等功能的時候，則必須更換控制板，造成重復投資；第二，由于體積小，故常常采用非標準的ISP接口，給下載程序，學習使用帶來較多不便；第三，沒有引出AD采樣的引腳，只能作為學習數字電路知識的學習板，而不能作為學習模擬電路的學習板。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器。本技術的目的是通過如下途徑實現的:一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器，它包括機身、安裝于機身的控制電路、設于機身四個角的電機及旋翼，所述的機身為PCB電路板制成，所述的控制電路直接安裝于PCB電路板上，所述的控制電路包括MCU，該MCU分別連接IIC電平轉換電路、電源電路、ISP下載電路、PWM引腳引出口、MOS管驅動電路、AD 口、2.4G接收機插口、USB轉串口電路，所述的IIC電平轉換電路分別連接姿態檢測模塊及Iic引腳引出口，所述的USB轉串口電路連接串口引出口。作為本方案的進一步優化，所述的機身的四個角上分別設有一安裝孔。作為本方案的進一步優化，所述的MCU型號為ATmega328P。作為本方案的進一步優化，所述的姿態檢測模塊由MPU6050陀螺儀，mag3110磁強計及MS5611氣壓計連接構成。作為本方案的進一步優化，所述的IIC電平轉換電路由N溝道型MOS管分別通過2.2K上拉電阻連接3.3V電源，通過1K上拉電阻連接5V電源搭建而成。本技術一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器，其控制電路直接安裝于PCB電路板上，從而從外形上保證了整機的輕便實用；在電路上，增加了 10針的ISP接口和AD采樣口，使得本技術不僅可以作為一個微型四軸飛行器，也可以作為一個ATmega328P單片機的學習板。同時，本技術既包括了驅動微型四軸的空心杯電機的MOS管驅動電路，也包括了驅動大型四軸的無刷電機的PWM波引腳的引出。所以，當用戶從微型四軸飛行器學習到了足夠的知識，想要使用大型四軸飛行器實現航拍等功能的時候，本技術也可以勝任。另外，在電路設計上，本技術充分考慮了 ATmega328P單片機的5V電平與傳感器的3.3V電平的轉換，用MOS管搭建了轉換電路，從而能更穩定的采集數據，并可從IIC引出口處，擴展更多的傳感器。總之，本技術既是四軸飛行器，又可以作為有著標準接口的學習板；既可以作為微型四軸飛行器，也可以作為大型四軸飛行器的控制板。實現了多功能的復合，有利于從學習到實踐應用的轉換，避免了重復投資和重復學習。【附圖說明】下面結合附圖對本技術作進一步詳細說明:圖1為本技術整體結構示意圖；圖2為本技術中姿態檢測模塊5電路結構圖；圖3為本技術中IIC電平轉換電路6電路結構圖；圖中，機身1、旋翼2、安裝孔3、IIC引腳引出口 4、姿態檢測模塊5、IIC電平轉換電路6、電源電路7、ISP下載電路8、PWM引腳引出口 9、MCUlO、MOS管驅動電路11、AD 口12、2.4G接收機插口 13、串口引出口 14、舊8轉串口電路15、1^83110磁強計16、MPU6050陀螺儀17、MS5611氣壓計18、N溝道型MOS管19、1K上拉電阻20、2.2K上拉電阻21。【具體實施方式】如圖1所示，本技術一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器，它包括機身1、安裝于機身I的控制電路、設于機身I四個角的電機及旋翼2，所述的機身I為PCB電路板制成，所述的機身I的四個角上分別設有一安裝孔3，安裝孔3的四個孔心分布在一個45mm*45mm的正方形的四個頂點上。所述的控制電路直接安裝于PCB電路板上，所述的控制電路包括MCU10，該MCUlO分別連接IIC電平轉換電路6、電源電路7、ISP下載電路8、PWM引腳引出口 9、MOS管驅動電路11、AD 口 12、2.4G接收機插口 13、USB轉串口電路15，所述的IIC電平轉換電路6分別連接姿態檢測模塊5及IIC引腳引出口 4，所述的USB轉串口電路15連接串口引出口 14。所述的MCUlO型號為ATmega328P; ISP下載電路8使用Atmel標準的10針ISP下載口 ;PWM引腳引出口 9引出的引腳是ATmega單片當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于單片機的多功能微型四軸飛行器，它包括機身（1）、安裝于機身（1）的控制電路、設于機身（1）四個角的電機及旋翼（2），所述的機身（1）為PCB電路板制成，所述的控制電路直接安裝于PCB電路板上，其特征在于：所述的控制電路包括MCU（10），該MCU（10）分別連接IIC電平轉換電路（6）、電源電路（7）、ISP下載電路（8）、PWM引腳引出口（9）、MOS管驅動電路（11）、AD口（12）、2.4G接收機插口（13）、USB轉串口電路（15），所述的IIC電平轉換電路（6）分別連接姿態檢測模塊（5）及IIC引腳引出口（4），所述的USB轉串口電路（15）連接串口引出口（14）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃和悅，
申請(專利權)人：黃和悅，
類型：新型
國別省市：陜西;61