基于STM-32四軸飛行器參考電路設計

四軸飛行器是一種利用四個(gè)旋翼作為飛行引擎來(lái)進(jìn)行空中飛行的飛行器。進(jìn)入20世紀以來(lái)，電子技術(shù)飛速發(fā)展四軸飛行器開(kāi)始走向小型化，并融入了人工智能，使其發(fā)展趨于無(wú)人機，智能機器人。

四軸飛行器不但實(shí)現了直升機的垂直升降的飛行性能，同時(shí)也在一定程度上降低了飛行器機械結構的設計難度。四軸飛行器的平衡控制系統由各類(lèi)慣性傳感器組成。在制作過(guò)程中，對整體機身的中心、對稱(chēng)性以及電機性能要求較低，這也正是制作四軸飛行器的優(yōu)勢所在，而且相較于固定翼飛機，四軸也有著(zhù)可垂直起降，機動(dòng)性好，易維護等優(yōu)點(diǎn)。

系統方案

本設計采用STM32F4作為核心處理器，該處理器內核架構 ARM Cortex-M4，具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)。

設計總體框圖

主控板包括傳感器MPU6050電路模塊、無(wú)線(xiàn)藍牙模塊、電機啟動(dòng)模塊，電源管理模塊等;遙控使用商品遙控及接收機?？刂菩酒东@接收機的PPM命令信號，傳感器與控制芯片之間采用IIC總線(xiàn)連接，MCU與電調之間用PWM傳遞控制信號。

MPU-6050電路原理圖

電源管理模塊

四軸飛行器要求整體設計質(zhì)量較輕，體積較小，因此在電池的選取方面，采用體積小、質(zhì)量輕、容量大的鋰電池供電最合適。系統的核心芯片為STM32F103，常用工作電壓為3.3V，同時(shí)慣性測量傳感器，藍牙通信模塊的常規供電電壓也為3.3V，鋰電池的電壓為11.4V，要使系統正常工作，需要將11.4V的鋰電池電壓穩壓到3.3V。常用的78系列穩壓芯片已不再適用，必須選擇性能更好的穩壓芯片。

經(jīng)綜合考慮，本電路采用LM1117-3.3和LM2940-5電源部分的核心芯片。電池電源經(jīng)過(guò)LM2940-5降到5V后在輸入LM1117-3.3穩壓為3.3V。由于電機部分電流較大，故在飛控電路部分加入了過(guò)流保護，使用500mA的保險絲。

編者結語(yǔ)

本設計是基于STM32F4的四軸航拍平臺。以STM32F407為控制核心，四軸飛行器為載體，輔以云臺的航拍系統。硬件上由飛控電路，電源管理等系統組成。其具有靈活輕盈，延展性，適應性強好等特點(diǎn)。在實(shí)際應用方面，四軸飛行器可以在復雜、危險的環(huán)境下可以完成特定的飛行任務(wù)，也可以用于監控交通，環(huán)境等。

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