一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，包括：單片機(jī)，單片機(jī)上分別連接有平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊，單片機(jī)為主控芯片，通過IIC總線通訊與平衡芯片和三軸磁場傳感器相互輸出信號，通過IIC通訊與大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊相互輸出信號，該系統(tǒng)維護(hù)方便，操作簡單，運(yùn)用新式微型計算機(jī)芯片移植操作系統(tǒng)平臺，獨(dú)創(chuàng)數(shù)據(jù)算法結(jié)構(gòu)使得飛行過程中穩(wěn)定系數(shù)更高、處理器運(yùn)算能力更高、功能更全面。
【專利說明】
一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無人駕駛飛機(jī)簡稱“無人機(jī)”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。機(jī)上無駕駛艙，但安裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。地面、艦艇上或母機(jī)遙控站人員通過雷達(dá)等設(shè)備，對其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測和數(shù)字傳輸?？稍跓o線電遙控下像普通飛機(jī)一樣起飛或用助推火箭發(fā)射升空，也可由母機(jī)帶到空中投放飛行?；厥諘r，可用與普通飛機(jī)著陸過程一樣的方式自動著陸，也可通過遙控用降落傘或攔網(wǎng)回收。可反覆使用多次。廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等，從技術(shù)角度劃分，將無人機(jī)分為6大陣營，分別是無人直升機(jī)、無人固定翼機(jī)、無人多旋翼飛行器、無人飛艇、無人傘翼機(jī)、撲翼式微型無人機(jī)。
[0003]其中，無人多旋翼飛行器是我們想象中最簡單的飛行器，由多組動力系統(tǒng)組成的飛行平臺，一般常見的有四旋翼、六旋翼、八旋翼……甚至更多旋翼組成。多旋翼機(jī)械結(jié)構(gòu)非常簡單，動力系統(tǒng)只需要電機(jī)直接連槳就行，多旋翼通過一組朝向地面的風(fēng)扇的反作用力，升起飛機(jī)。在空氣動力學(xué)中，多旋翼的結(jié)構(gòu)是完全不穩(wěn)定的，所以他一定需要一個電腦來控制實現(xiàn)穩(wěn)定飛行，所以多旋翼完全是一個“電控飛行”系統(tǒng)，如果電腦沒有正常工作，那么他就飛不起來，就是因為多旋翼無人機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，因此實現(xiàn)多旋翼無人機(jī)的穩(wěn)定性是一件非常困難事情，不能達(dá)到有效的自穩(wěn)效果。
[0004]因此，生產(chǎn)一種維護(hù)方便，操作簡單，運(yùn)用新式微型計算機(jī)芯片移植操作系統(tǒng)平臺，獨(dú)創(chuàng)數(shù)據(jù)算法結(jié)構(gòu)使得飛行過程中穩(wěn)定系數(shù)更高、處理器運(yùn)算能力更高、功能更全面的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，具有廣泛的市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種維護(hù)方便，操作簡單，運(yùn)用新式微型計算機(jī)芯片移植操作系統(tǒng)平臺，獨(dú)創(chuàng)數(shù)據(jù)算法結(jié)構(gòu)使得飛行過程中穩(wěn)定系數(shù)更高、處理器運(yùn)算能力更高、功能更全面的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，包括:單片機(jī)，其特征在于:所述的單片機(jī)上分別連接有平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊，所述的單片機(jī)為主控芯片，通過IIC總線通訊與平衡芯片和三軸磁場傳感器相互輸出信號，通過IIC通訊與大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊相互輸出信號。
[0007]所述的單片機(jī)、平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊構(gòu)成集成電路板，該集成電路板的連接方式如下:U3 的C11接BP再接GND，C22接OUT接GND再接3.3V，C23接3.3V接OUT再接GND，C21 接VCC接 IN再接 GND, GND 接 EN 再接 GND; JP_VCC 接 X1-1 接 Dl 接 F2 再接 VCC ;X1_2 接 5v ;GND 接 D4再接乂0:，1(:1的6仰接31的1管腳和2管腳接3管腳，03接1?26接￥0:接(:15接代8616冊接1]1接XTALl 2，VCC接AVCC，GND接AGND，VCC接1管腳，31管腳，61管腳和80管腳的VCC，GND接11管腳，32管腳，62管腳和81管腳GND，P麗輸出接I管腳，6管腳，7管腳，8管腳，9管腳，23管腳，24管腳，25管腳，26管腳，35管腳，36管腳，37管腳，38管腳，39管腳，40管腳，41管腳和42管腳；ADC的8管腳，9管腳，1管腳，11管腳，12管腳，13管腳，14管腳，15管腳，90管腳，91管腳，92管腳，93管腳，94管腳，95管腳，96管腳和97管腳接ICl的82管腳，83管腳，84管腳，85管腳，86管腳，87管腳，88管腳和89管腳，NA接4管腳，8管腳，9管腳，28管腳，29管腳，14管腳，47管腳，48管腳，49管腳，65管腳，66管腳，67管腳，68管腳，69管腳，79管腳和27管腳；TX3-0接64 ； RX3-1接63；TX2-0 接13; RX2-1接12;TXl-O接46；TX1-1接45；SDA接44；SCL接43；ΤΧ0-0接3；TXO-1接2 ；C2接VCC 接GND； C3接VCC 接GND，其中U7的MISO接I ； SCK接3 ；REST接5 ； VCC/+5接2 ;M0SI接4；GND接6，TPI接AREF;PB3、PB3_PIN和 MIS0_3v3接SJ3；U5的GND接I；AUX_SDA接6；AUX_SCL接7；SS_3V3接8;MIS0接9；C7接GND接10，F(xiàn)SYNC接11；INT接12;M0SI_ 接24；SCKj妾23；C13接GND接20;18接GND，13接C9接GND接3V3;U$12的I接3V3，2，3接GND，5接CS_MS561I，M0SI_3V3接7 ;MIS0_3V3接6 ； SCKj妾3v3接8 ； SPI_0F接R25再接3v3，SPI_0F接D2再接RST，PJ3 接 R22 接 R23 再接 GND，PE6 接 R19 再接 INT，Cl 接 3.3v 再接 GND，C5 接 VCC 再接 GND，PGl 接 RlO接R33再接GND ； <SCK_3V3接Al，M0SI_3V3接A2，SS_3V3接A3，MIS0_3V3接A4，VCCA接3v3 ； VCCB接VCC，OE接SPI_0F，GND接GND，PB3接B4，PBO接B3，PB2接B2，PBI接BI>;SJI接MUX_RX，SJI接開_1?接1?49接1?_開_1?，3了1接1?1-1，3了4接順父_了父，3了4接開_了父接1?50接1?_開_了乂，3了4接TX02；U$7的PPM_PC2接I;PPM_TX接2;GND接3；PPM_RX接4；PPM_PC2接5；6接R27接ΥΧ0-0，7接MUX_TX，8 接 VCC，9 接 MUX_RX ； 10接1?30接1?0-1，USB的 I 接SUXB，2 接 D-，3 接 D+，5 接 GND，XUSB 接Fl接VCC，R14接VCC，Rl5接GND，PPM_IN接SJ2接PPM_0UT接CH5，TP2接PPM_IN，PPM-1N接RlI接PLl，R35接LED5接TXLED，R32接LED4接 1?1^0，1?51接1^07接？07_1^0并且都接￥0:，GND接X3-2，#RST 接 X3-1，GND接 X2-2，C14接 VCC 接 GND，X4-2 接 GND，2_1接??]?_?06 44-1接??]\1_?〇4，U8的I接PPM_MIS0，3接PPM_SCK，5接PPM_RXT，2接VCC，4接PPM_M0SI，6接GND，UlO的I接R28接Yl接TXl接TX2接2接GND，I接R28接R29接2 ； 24接PPM_RST接R37接VCC; 32接4接VCC接C16接GND，3接EXP接GND接28接C17接27接LI接USHIELD接Zl接D+接R34接29，接Z2接D-接R31接30;21接1階；20接爪6，19接1陽，18接1財，17接??]?_1105，16接??]\1_1051，15接??]?_50(，14接INO，22接PC7_LED，23接PPM_0UT，25接VCC ； 26接PPM_PC4，5接PPM_PC2，13接#1?了，12接PPM_PD6；11接TXLED，10接RXLED，9接PPM_PD6，11接TXLED1接RXLED，9接PPM_TX，8接PPM_RX，7接PPM_PDI接R46接PA2，6接PPM_PD0接R47接PAl，JP16的 I到8管管腳{R38接IN7; R39接IN6，R40接IN5;R41接IN4，R42接PPM_MISO，R43接PPM_M0SI，R44接PPM_SCK，R45接INO，JPl8 的I到 8管腳接VCC;JP19的I到8管腳接GND，JPl的I到8管管腳接GND，JP3的I到8管管腳接5V，JP5的 I到8管腳R8接PB6 ； R7接PB5 ； R6接PH5 ； R5接PH4 ； R4接PH3 ； R3接PE5 ； R2接PE4;Rl接PE3，PA3接LED3 BLUE接R20，PA4接LED2 YELLOW接R18，PA5接 LEDl RED接Rl3，VCC接R36接LED6接GNDJP6的I到12管腳接GND，JP7的I到12管腳接VCC，JP8的I到12管腳分別接PFO，PFl，PF2，PF3，PF4，PF5，PF6，PF7和PF8，JP1 的 2接GND，JP11的I接RST，2接GND，JP12 的I接6_，2接￥0:，開13的1接？!11，2接？!10，開14的1到4管腳分別接{1?0-1八乂0-0，￥0:，6冊，SJ103接PKl和SJO，R17接PB7，SJ102接PK2和SJl，R21接PL4，SJlOl接PK3，SJ2，R24接PL5，U$18的I接VCC，U$18-2接TXl-0，U$18-3接PXl-1，U418-5接GND，U$17的I接U17-2接JP_VCC，U$17-3接ADC12，U$17-4接ADC13，U$17-5接U$17-6接GND，GPS-2接GPS-6接GND，GPS-3接 Η)2，GPS-4接PD3，GPS接VCC，U$19-1接3.3v;U$19-2接SCLl，U$19-3接SDAl，U$19-4接GND，U$20-1接VCC，U$ 20-2接TX2-0，U$20-3接RX2-1，U$ 20-5接GND，U$13 的 3.3V接2，13和4接C4接GND，1接ClO接GND，9和11接6冊，15接?06，16接3邳接5041，1接5(^1，8和12接〇8。
[0008]所述的單片機(jī)采用ATMEGA2560的單片機(jī)芯片制成。
[0009]所述的平衡芯片采用MPU6000芯片制成。
[0010]所述的GPS模塊與單片機(jī)之間還連接有排針程序下載。
[0011]所述的三軸磁場傳感器采用電子羅盤HMC5883L制成。
[0012]所述的大氣壓力傳感器為MS5611的定高氣壓計。
[0013]所述的信號轉(zhuǎn)換芯片為TS5A23157模擬接收芯片。
[0014]所述的USB轉(zhuǎn)串口芯片為程序下載和傳感器校準(zhǔn)的ATMEGAS2US的芯片。
[0015]本實用新型具有如下的積極效果:本實用新型一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，包括:單片機(jī)，所述的單片機(jī)上分別連接有平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊，所述的單片機(jī)為主控芯片，通過IIC總線通訊與平衡芯片和三軸磁場傳感器相互輸出信號，通過IIC通訊與大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊相互輸出信號，主控芯片單片機(jī)主要通過取平衡芯片反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID運(yùn)算，采用四位數(shù)算法盡興三角函數(shù)模擬，內(nèi)部數(shù)組總共有六組三角函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算輸出，搭配空間立體三維模型，進(jìn)行識別自身的傾斜角度，飛行前夕會根據(jù)地面狀況進(jìn)行自身的平衡調(diào)節(jié)，左傾或者右傾會通過調(diào)節(jié)PWM輸出波形進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的更改，從而進(jìn)一步保證飛機(jī)自身的平衡和穩(wěn)定，三軸磁場傳感器通過IIC總線通訊形式和主控芯片單片機(jī)進(jìn)行通訊，此傳感器主要通過自身磁場和周圍地磁場的地磁溢出信號進(jìn)行對比，然后把對比數(shù)據(jù)傳送給主控芯片單片機(jī)，主控芯片單片機(jī)收到對比后，在預(yù)設(shè)定的程序設(shè)置基礎(chǔ)上面進(jìn)行方位判斷和飛機(jī)指向判斷，因此該系統(tǒng)維護(hù)方便，操作簡單，運(yùn)用新式微型計算機(jī)芯片移植操作系統(tǒng)平臺，獨(dú)創(chuàng)數(shù)據(jù)算法結(jié)構(gòu)使得飛行過程中穩(wěn)定系數(shù)更高、處理器運(yùn)算能力更高、功能更全面。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的主結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本實用新型的集成電路板尺寸結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本實用新型的集成電路板中單片機(jī)電路示意圖。
[0019]圖4為本實用新型的集成電路板中平衡芯片電路示意圖。
[0020]圖5為本實用新型的集成電路板中三軸磁場傳感器電路示意圖。
[0021 ]圖6為本實用新型的集成電路板的程序下載接口電路示意圖。
[0022 ]圖7為本實用新型的集成電路板的USB轉(zhuǎn)串口芯片電路示意圖。
[0023]圖8為本實用新型的集成電路板的GPS模塊排針接口電路示意圖。
[0024]圖9為本實用新型的集成電路板的外部擴(kuò)展程序存儲模塊電路示意圖。
[0025 ]圖1O為本實用新型的集成電路板的PffM電子調(diào)速輸出接口電路示意圖。
[0026]圖11為本實用新型的集成電路板的信號轉(zhuǎn)換芯片電路示意圖。
[0027]圖12為本實用新型的集成電路板的電源模塊電路示意圖。
[0028]圖中:1、單片機(jī)2、平衡芯片3、三軸磁場傳感器4、大氣壓力傳感器5、信號轉(zhuǎn)換芯片
6、USB轉(zhuǎn)串口芯片7、GPS模塊8、外部擴(kuò)展程序存儲模塊。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的描述。
[0030]如圖1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12所示，一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，包括:單片機(jī)1，所述的單片機(jī)I上分別連接有平衡芯片2、三軸磁場傳感器3、大氣壓力傳感器4、信號轉(zhuǎn)換芯片5、USB轉(zhuǎn)串口芯片6、GPS模塊7和外部擴(kuò)展程序存儲模塊8，所述的單片機(jī)I為主控芯片，通過IIC總線通訊與平衡芯片2和三軸磁場傳感器3相互輸出信號，通過IIC通訊與大氣壓力傳感器4、信號轉(zhuǎn)換芯片5、USB轉(zhuǎn)串口芯片6、GPS模塊7和外部擴(kuò)展程序存儲模塊8相互輸出信號。所述的單片機(jī)1、平衡芯片2、三軸磁場傳感器3、大氣壓力傳感器4、信號轉(zhuǎn)換芯片
5、USB轉(zhuǎn)串口芯片6、GPS模塊7和外部擴(kuò)展程序存儲模塊8塊構(gòu)成集成電路板，該集成電路板的連接方式如下:U3的Cl I接BP再接GND，C22接OUT接GND再接3.3V，C23接3.3V接OUT再接GND，C21接VCC接IN再接GND,GND接EN再接GND;JP_VCC 接X1-1 接Dl 接F2再接 VCC ;X1_2接5v;GND接D4再接VCC，ICl的GND接SI的I管腳和2管腳接3管腳，D3接R26接VCC接Cl5接reset，GND接Ul接XTALl 2，VCC接AVCC，GND接AGND，VCC接 10管腳，31 管腳，61 管腳和80管腳的VCC，GND接11管腳，32管腳，62管腳和81管腳GND，PffM輸出接I管腳，6管腳，7管腳，8管腳，9管腳，23管腳，24管腳，25管腳，26管腳，35管腳，36管腳，37管腳，38管腳，39管腳，40管腳，41管腳和42管腳;ADC的8管腳，9管腳，10管腳，11管腳，12管腳，13管腳，14管腳，15管腳，90管腳，91管腳，92管腳，93管腳，94管腳，95管腳，96管腳和97管腳接ICl的82管腳，83管腳，84管腳，85管腳，86管腳，87管腳，88管腳和89管腳，NA接4管腳，8管腳，9管腳，28管腳，29管腳，14管腳，47管腳，48管腳，49管腳，65管腳，66管腳，67管腳，68管腳，69管腳，79管腳和27管腳；TX3-0接64；RX3-1接63；TX2-0 接13; RX2-1接12;TXl-O接46；TXl-1接45；SDA接44；SCL接43 ； TXO-O接3 ； TXO-1接2 ； C2接VCC 接GND ； C3接VCC 接GND，其中 U7的MISO接I ； SCK接3 ；REST接5;VCC/+5接2;M0SI接4;GND接6，了？1接41^?;?83、？83_?1~和 MIS0_3v3接SJ3;U5的GND接I;AUX_SDA接6;AUX_SCL接7；SS_3V3接8;MIS0接9；C7接GND接10，F(xiàn)SYNC接11；INT接12;M0SI_ 接 24 ； SCKj妾 23 ； Cl 3接GND 接20 ； 18 接GND，13接09接6冊接3￥3 ；卯12的1接3￥3，2，3接6冊，5接05_]\^5611，]\1051_3￥3接7;]\050_3￥3接6;50(_接3￥3接8;5?1_(^接1?25再接3￥3，SPI_0F接D2再接RST，PJ3接R22接R23再接GND，PE6接R19再接INT，Cl接3.3v再接GND，C5接VCC再接GND，PGl接RlO接R33再接GND; <SCK_3V3接Al，M0SI_3V3接A2，SS_3V3接A3，MIS0_3V3接A4，VCCA接3v3；VCCB接VCC，OE接SPI_0F，GND接GND，PB3接B4，PBO接B3，PB2接B2，PBl接BI> ；SJl 接MUX_RX，SJl 接JP_RX 接 1?49接1?_見_1?，311接1?1-1，SJ4 接 MUX_TX，SJ4 接 JP_TX 接 R50接R_JP_TX，SJ4接TX02；U$7的PPM_PC2接I;PPM_TX接2；GND接3；PPM_RX接4；PPM_PC2接5；6接R27 接 YXO-O，7 接 MUX_TX，8 接 VCC，9 接 MUX_RX ； 10接1?30接1?0-1，USB 的 I 接SUXB，2 接 D-，3 接D+，5接GND，XUSB接Fl接VCC，R14接VCC，Rl5接GND，PPM_IN接SJ2接PPM_0UT接CH5，TP2接PPM_IN，PPM-1N接Rl I接PLl，R35接LED5接TXLED，R32接LED4接 1?1^0，1?51接1^07接？07_1^0并且都接VCC，GND接X3-2，#RST接X3-1，GND接X2-2，C14接VCC接GND，X4_2接GND，2_1接??]?_?06，X4-1接PPM_PC4，U8的I接PPM_MIS0，3接PPM_SCK，5接PPM_RXT，2接VCC，4接PPM_M0SI，6接6冊，1]10的1接1?28接￥1接1乂1接1乂2接2接6冊，1接1?28接1?29接2;24接??]\1_1?1'接1?37接￥0:;32接4接VCC接C16接GND，3接EXP接GND接28接C17接27接LI接USHIELD接Zl接D+接R34接29，接Z2接D-接R31接30;21接IN7;20接IN6，19接IN5，18接IN4，17接PPM_M1S，16接PPM_MOSI，15接PPM_SCK，14接INO，22接PC7_LED，23接PPM_0UT，25接VCC；26接PPM_PC4，5接PPM_PC2，13接#1?了，12接？?]?_?06 ； 11 接TXLED，1接RXLED，9接PPM_PD6，11 接TXLED1接RXLED，9接PPM_TX，8接PPM_RX，7接PPM_PDI接R46接PA2，6接PPM_PD0接R47接PAl，JP16的 I 到8管管腳{R38接IN7；R39接IN6，R40接IN5；R41接IN4，R42接PPM_MISO，R43接PPM_M0SI，R44接PPM_SCK，R45接IN0JP18的I到8管腳接VCC;JP19的I到8管腳接GND，JPl的I到8管管腳接GNDJP3的I至IJ8管管腳接 5V，JP5的 I 到8管腳R8接PB6 ； R7接PB5 ； R6接PH5 ； R5接PH4 ； R4接PH3 ； R3接PE5 ；R2接PE4;R1接PE3，PA3接LED3 BLUE接R20，PA4接LED2 YELLOW接R18，PA5接 LEDl RED接R13，VCC接R36接LED6接GNDJP6的I到12管腳接GNDJP7的I到12管腳接VCCJP8的I到12管腳分別接PFO，PFI，PF2，PF3，PF4，PF5，PF6，PF7和PF8，JP1 的 2接GND，JP11 的 I 接RST，2接GND，JP12 的 I 接GND，2接VCC，JP13 的 I 接PHl，2接PHO，JP14 的 I 到4管腳分別接{RX0-1，TXO-O，VCC1GND，SJ103接PKl和SJO，R17接PB7，SJ102接PK2和SJl，R21接PL4，SJlOl接PK3，SJ2，R24接PL5，U$18的I接VCC，U$18-2接TXl-0，U$18-3接PXl-1，U418-5接GND，U$17的I接U17-2接JP_VCC，U$17-3接ADCl2，U$17-4接ADC13，U$17-5接U$17-6接GND，GPS-2接GPS-6接GND，GPS-3接ro2，GPS-4接 H)3，GPS接VCC，U$19-1接3.3v;U$19-2接SCLl，U$19-3接SDAl，U$19-4接6冊，1]$20-1接￥0:，1]$20-2接了乂2-0，1]$20-3接1?2-1，1]$20-5接6仰，1]$13的3.3￥接2，13和4接C4接GND，10接ClO接GND，9和 11 接 GND，15接PC6，16接SJ6接SDAl，I接SCLl，8和 12接C8。所述的單片機(jī)I采用ATMEGA2560的單片機(jī)芯片制成。所述的平衡芯片2采用MPU6000芯片制成。所述的GPS模塊7與單片機(jī)I之間還連接有排針程序下載。所述的三軸磁場傳感器3采用電子羅盤HMC5883L制成。所述的大氣壓力傳感器4為MS5611的定高氣壓計。所述的信號轉(zhuǎn)換芯片5為TS5A23 I 57模擬接收芯片。所述的USB轉(zhuǎn)串口芯片6為程序下載和傳感器校準(zhǔn)的ATMEGAS2US的芯片。
[0031]本產(chǎn)品在使用時，采用ATMEGA2560的單片機(jī)I的主控芯片通過IIC總線通訊與MPU6000的平衡芯片2進(jìn)行通訊，主控芯片單片機(jī)I主要通過取得平衡芯片2反饋的數(shù)據(jù)進(jìn)行PID運(yùn)算，采用四位數(shù)算法盡興三角函數(shù)模擬，內(nèi)部數(shù)組總共有六組三角函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算輸出，搭配空間立體三維模型，進(jìn)行識別自身的傾斜角度，飛行前夕會根據(jù)地面狀況進(jìn)行自身的平衡調(diào)節(jié)，左傾或者右傾會通過調(diào)節(jié)PWM輸出波形進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的更改，從而進(jìn)一步保證飛機(jī)自身的平衡和穩(wěn)定。算法可以根據(jù)角度傳回進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，用戶可以根據(jù)自己的飛機(jī)尺寸在專用CP上位機(jī)上面修改PID的值找到更合適自己的飛行狀態(tài)和自穩(wěn)定平衡值;GPS模塊7主要通過接收衛(wèi)星信號輸出坐標(biāo)值，主控芯片單片機(jī)I收到坐標(biāo)值后進(jìn)行判斷和回傳，可以通過串口方式用無限設(shè)備把采集的坐標(biāo)值發(fā)送給地面電腦，電腦收到的坐標(biāo)值后可以通過地圖進(jìn)行飛機(jī)的定位，同時也可以通過地面站定位好地圖和飛行航線后，把數(shù)據(jù)通過無限的形式傳輸給主控芯片單片機(jī)I進(jìn)行記錄，主控芯片單片機(jī)I可以通過自身采集的GPS信號進(jìn)行對比，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)按照規(guī)定的航線進(jìn)行飛行;采用電子羅盤HMC5883L的三軸磁場傳感器3通過IIC總線通訊形式和主控芯片單片機(jī)I進(jìn)行通訊，此傳感器主要通過自身磁場和周圍地磁場的地磁溢出信號進(jìn)行對比，然后把對比數(shù)據(jù)傳送給主控芯片單片機(jī)I，主控芯片單片機(jī)I收到對比后，在預(yù)設(shè)定的程序設(shè)置基礎(chǔ)上面進(jìn)行方位判斷和飛機(jī)指向判斷，從而進(jìn)一步識別飛機(jī)的機(jī)頭朝向，另外此傳感器需要預(yù)先校準(zhǔn)，否則在飛行過程中會出現(xiàn)故障;采用氣壓計MS5611的大氣壓力傳感器4運(yùn)用薄膜壓合技術(shù)，進(jìn)行氣壓值的判定，是通過IIC通訊跟主控芯片單片機(jī)I進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，飛機(jī)每升高一米所處大氣壓都會降低
0.1kp，根據(jù)這個有利的自然環(huán)境進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)采集判斷高度是非常精準(zhǔn)的，主控芯片單片機(jī)I內(nèi)部設(shè)置壓力對照算法可以精準(zhǔn)的判斷飛機(jī)的飛行高度，也可以達(dá)到現(xiàn)定高飛行的目的;信號轉(zhuǎn)換芯片5采用TS5A23157可兼容所有遙控器的接收機(jī)映射出來的信號，通過IIC通訊方式傳達(dá)給主控芯片單片機(jī)I進(jìn)行信號的破譯和執(zhí)行，控制電機(jī)的方向的轉(zhuǎn)速;USB轉(zhuǎn)串口芯片6采用ATMEGAS2US可以直接通過數(shù)據(jù)線連接飛控進(jìn)行通訊，實現(xiàn)時實調(diào)參功能和程序下載功能;外部擴(kuò)展程序存儲8采用AT45DB161D主要用于程序和算法的儲存，對于高級算法的數(shù)據(jù)量我們芯片內(nèi)部儲存還是不夠的，需要外擴(kuò)儲存空間進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫和保存。
【主權(quán)項】
1.一種無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，包括:單片機(jī)，其特征在于:所述的單片機(jī)上分別連接有平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊，所述的單片機(jī)為主控芯片，通過IIC總線通訊與平衡芯片和三軸磁場傳感器相互輸出信號，通過IIC通訊與大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊相互輸出信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)、平衡芯片、三軸磁場傳感器、大氣壓力傳感器、信號轉(zhuǎn)換芯片、USB轉(zhuǎn)串口芯片、GPS模塊和外部擴(kuò)展程序存儲模塊構(gòu)成集成電路板，該集成電路板的連接方式如下:U3的Cl I接BP再接GND，C22接 OUT 接 GND 再接 3.3V，C23 接 3.3V接 OUT 再接GND，C21 接 VCC 接 IN再接 GND，GND 接 EN 再接 GND ；JP_VCC接Xl-1接Dl接F2再接VCC ;乂1-2接5￥;6冊接D4再接VCC，ICl的GND接SI的I管腳和2管腳接3管腳，D3接R26接VCC接Cl 5接re set，GND接Ul 接XTALl 2，VCC接AVCC，GND接AGND，VCC接10管腳，31管腳，61管腳和80管腳的VCC，GND接11管腳，32管腳，62管腳和81管腳GND，PffM輸出接I管腳，6管腳，7管腳，8管腳，9管腳，23管腳，24管腳，25管腳，26管腳，35管腳，36管腳，37管腳，38管腳，39管腳，40管腳，41管腳和42管腳;ADC的8管腳，9管腳，10管腳，11管腳，12管腳，13管腳，14管腳，15管腳，90管腳，91管腳，92管腳，93管腳，94管腳，95管腳，96管腳和97管腳接ICl的82管腳，83管腳，84管腳，85管腳，86管腳，87管腳，88管腳和89管腳，NA接4管腳，8管腳，9管腳，28管腳，29管腳，14管腳，47管腳，48管腳，49管腳，65管腳，66管腳，67管腳，68管腳，69管腳，79管腳和27管腳；TX3-0接64 ； RX3-1接63 ； TX2-0接13; RX2-1接12；TXl-O接46；TXl-1接45；SDA接44；SCL接43；ΤΧ0-0接3；ΤΧ0-Ι接2；C2接VCC 接GND；C3接VCC 接GND，其中U7的MISO接I ； SCK接3 ； REST接5 ； VCC/+5接2 ;M0SI接4 ； GND接6，TPI接AREF ；PB3、PB3_PIN和 MIS0_3v3接SJ3；U5的GND接I;AUX_SDA接6；AUX_SCL接7；SS_3V3接8；MISO接9；C7接GND接10，F(xiàn)SYNC接11；INT接12;M0SI_ 接24；SCKj妾23；Cl3接GND接20；18接GND，13接C9接GND接3V3;U$12 的I接3V3，2，3接GND，5接CS_MS5611，MOSI_3V3接7；MIS0_3V3接6；SCK_接3v3接8 ； SPI_0F接R25再接3v3，SPI_0F接D2再接RST，PJ3接R22接R23再接GND，PE6接R19再接INT，Cl接3.3v再接GND，C5接VCC再接GND，PGl接RlO接R33再接GND ； <SCK_3V3接Al，M0SI_3V3接A2，SS_3V3接A3，MIS0_3V3接A4，VCCA接3v3；VCCB接VCC，OE接SPI_0F，GND接GND，?83接財，？80接83，？82接82，？81接81>;511接^^_1?，511接開_1?接1?49接1?_見_1?，5了1接RXl-1，SJ4接MUX_TX，SJ4接JP_TX接 1?50接1?_見」^，SJ4接TX02 ；U$7的PPM_PC2接I ；PPM_TX接2；GND接3；PPM_RX接4；PPM_PC2接5；6接R27接ΥΧ0-0，7接MUX_TX，8接VCC，9接MUX_RX;1接R30接RXO-1，USB的I接SUXB，2接D-，3接D+，5接GND，XUSB接FI接VCC，Rl4接VCC，Rl5接GND，?卩]?_1財妾512接？?]\1_01]1'接015，了？2接？?]\1_爪，？?]\1-1財妾1?11接？1^，R35接LED5接TXLED，R32接LED4接RXLED，R51 接LED7接PC7_LED并且都接VCC，GND接X3-2，#RST接X3-1，GND接X2-2，C14接VCC 接 GND，X4-2 接 GND，，X4-1 接 PPM_PC4，U8 的 I 接PPM_MIS0，3 接 PPM_SCK，5接PPM_RXT，2接VCC，4接PPM_M0SI，6接GND，UlO的I接R28接Yl接TXl接TX2接2接GND，I接 R28接 R29接 2;24 接 PPM_RST 接 R37 接VCC;32接4接VCC接C16接GND，3接EXP接GND接28接C17接27接LI接USHIELD接Zl 接D+接R34接29，接Z2接D-接R31 接30 ; 21 接IN7 ; 20接IN6，19接IN5，18接IN4，17接PPM_M10S，16接PPM_M0SI，15接PPM_SCK，14接IN0，22接PC7_LED，23接PPM_0UT，25接VCC ； 26接PPM_PC4，5接PPM_PC2，13接#1?了，12接PPM_PD6 ； 11接TXLED，10接RXLED，9接PPM_PD6，11接TXLED1接RXLED，9接PPM_TX，8接PPM_RX，7接PPM_PD1接R46接PA2，6接PPM_PDO接R47接PAl，JP16的 I到8管腳R38接IN7; R39接IN6，R40接IN5; R41 接IN4，R42接PPM_MIS0，R43接PPM_M0SI，R44接PPM_SCK，R45接IN0JP18的I到8管腳接VCC;JP19的I到8管腳接GND，JPl的I到8管腳接GNDJP3的I到8管腳接5V，JP5的I到8管腳R8接PB6;R7接PB5；R6接PH5；R5接PH4；R4接PH3；R3接PE5； R2接PE4；Rl接PE3，PA3接LED3 BLUE接R20，PA4接LED2 YELLOW接Rl8，PA5接 LEDl RED接R13，VCC接R36接LED6接GND，JP6的I到 12管腳接GND JP7的I到12管腳接乂0:，見8的1到12管腳分別接?卩0，？卩1，？卩2，？卩3，？卩4，？卩5，？卩6，PF7和PF8 JPlO的2接GND，JP11 的 I接RST，2接GND，JP12的 I接GND，2接VCC，JP13的 I接PHl，2接PH0JP14的 I到4管腳分別接RX0-1，TX0-0，VCC，GND，SJ103接PKl和SJO，R17接PB7，SJ102接PK2和SJ1，R21接PL4，SJ101接PK3，SJ2，R24接PL5，U$18的I接VCC，U$18-2接TXl-0，U$18-3接PXl-1，U418-5接GND，U$17的I接U17-2接JP_VCC，U$17-3接ADC12，U$17-4接ADC13，U$17-5接U$17-6接GND，GPS-2接GPS-6接GND，GPS-3接PD2，GPS-4接PD3，GPS接VCC，U$19-1接3.3v;U$ 19-2接SCLl，U$19-3接SDAl，U$19-4接GND，U$20_l接VCC，U$20_2接TX2-0，U$20_3接RX2-1，U$20-5 接 GND，U$13的 3.3 V接 2，13、4接C4接 GND，1 接C1 接GND，9、11接 GND，15接卩〇6，16接SJ6接SDAl，I接SCLl，8、12接C8。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)采用ATMEGA2560的單片機(jī)芯片制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的平衡芯片采用MPU6000芯片制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的GPS模塊與單片機(jī)之間還連接有排針程序下載。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的三軸磁場傳感器采用電子羅盤HMC5883L制成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的大氣壓力傳感器為MS5611的定高氣壓計。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號轉(zhuǎn)換芯片為TS5A23157模擬接收芯片。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機(jī)自穩(wěn)平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述的USB轉(zhuǎn)串口芯片為程序下載和傳感器校準(zhǔn)的ATMEGAS2US的芯片。
【文檔編號】G05D1/08GK205644280SQ201620315386
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】楊林河, 鄭欽丞, 喬義滔, 李楊若晗
【申請人】楊林河