为了让初学者和DIY爱好者能够更好的学习和了解多轴飞行器制造，总结了匿名的开源项目作品，借电路城平台分享给大家。 匿名开源的四轴/六轴及配套的遥控项目，涵盖了飞控电路原理图、源代码、驱动和用户手册。 开源微型四轴飞行器: 电机直径 7mm 高20mm 轴径1mm 传感器 MPU6050 3轴加速度 3轴陀螺仪 主控MCU STM32F103 72M 调试方式 SWD 通信方式 NRF或串口 开源微型六轴飞行器: 电机 直径7mm 高20mm 轴径1mm 传感器 MPU6050 3轴加速度 3轴陀螺仪 主控 MCUSTM32F103 72M主频 调试方式 SWD 通信方式 NRF24l01&蓝牙 控制方式 匿名迷你遥控器&匿名手机APP 配套四轴、六轴遥控器: 处理器 STM32F103C8t6 传感器 MPU6050 无线 NRF24l01+模块 USB转串口 FT232 按键 10路 自带充电管理功能，支持体感遥控模式 电路城语:此资料为卖家免费分享，不提供技术支持，请大家使用前验证资料的正确性！如涉及版权问题，请联系管理员删除！ 微型四轴/六轴飞行器及配套遥控器电路原理图、源代码、用户手册、驱动至附件下载

由于对四轴飞行器感兴趣，收集了一些相关资料，现借电路城平台分享给大家，共同学习！ Crazyfile微型四轴飞行器电气系统框图 电路城语:此资料为卖家免费分享，不提供技术支持，请大家使用前验证资料的正确性！如涉及版权问题，请联系管理员删除！ 资料包含以下资料:

四轴飞控板电路图 PCB图 原理图说明: 1、主控MCU采用MSP430F5438A； 2、采用25MHZ外部晶振； 3、加速度计和陀螺仪采用MPU6050； 4、磁力计采用HMC5883L； 5、添加了四个LED灯，两个按键和一个蜂鸣器； 6、集成了CP2102 USB转TTL芯片； 7、支持BSL/SBW/JTAG下载，BSL用串口下载就行，但是不能仿真~ 代码说明: 1、目前基于IAR6.1版本，但是出于最新版本没法破解，打算用回低版本的； 2、采用模拟IIC读取MPU6050和HMC5883L，还是模拟的用着顺手； 3、主频25MHZ，3ms姿态解算周期，应该够用了； 4、姿态解算用的是四元数算法，串口发送； 5、还没有添加电机控制部分，以后会不断更新

四轴飞行器，无人机正处于炙手可热的阶段，作为一个电子发烧友，不玩一把实在可惜，分享STC15四轴主板原理图V1.0，有需要的可以下来看看！ STC15四轴主板原理图截图:

前言: 记得在上大二下的时候参加了2015全国电子设计大赛，题目刚下来便决定了做C题"多旋翼的自主飞行器"4天3夜拿到瑞萨最小系统后便开始写各个模块的驱动代码，因为有开发环境CUBE的神助攻，所以前期的驱动代码是还很顺利的。接下来便是飞行器的组装和电路板 制作，在一起就绪后花掉了2天时间，剩下的两天便疯狂调试，最苦恼的是电池供给跟不上，无奈只能调调停停，初次制作算法也还不够成熟，我直接用的以前做平衡车的经验。不过最后飞得也还算平稳，用的手机加蓝牙控制飞行（后来想一想也是胆大），但题目要求自主飞行，于是我便苦恼了，我便开始记录四旋翼起飞的油门，在起飞后直接给油门（危险）效果也还可以，就在比赛前一天晚上出事故了 一块刚充满电的电池 我装上做最后测试。电池电量过高 直接结果导致飞机飞太高撞到了天花板，结果将飞机撞坏了一个电机，桨就不用说了 惨，不过幸运的是人没事。队友也傻了，怎么办？此时已是凌晨1点。我们捡起“残骸”拍拍上面的灰，听了首“安河桥”便开始和队友一起埋头苦干。哈哈···最后在早上6点前飞机修好了 虽然效果大打折扣不过最基本的任务还算能够完成。第二天比赛，我们是下午开始。第一次参赛，试飞的时候发现异常，冷静后发现超声波线松了 排除故障后开始比赛，比赛结果就不往下写了。（。。。。。）无论怎样我很享受这个过程。比赛结束后便有了做一个小四轴的想法，于是便在网上搜索资料，偶然看到了STC的这个开源项目，于是便自己也动手做了一个，控制代码我也有重写，现分享给大家！！！一起交流！！！ 功能概述: 本设计是基于STC15W4K61S4的微型四轴。以STC15W4K61S4为主控。硬件包括，mpu6050传感器，电源，nrf2401通信模块，720空心杯电机，PCB机架。姿态解算采用四元数，串级PID作为控制器，配合遥控器实现俯仰，横滚，偏航姿态控制。主要用于学习和理解四轴飞行器的基本原理。 实物图: 应用场景: 控制思路: 首先调整电机1，3同向 2，4同向 且相邻电机旋转反相在X型模式下首先通过mpu6050获取三轴加速度计和三轴陀螺仪数据 经过数据处理融合后 得到姿态角度pitch roll 以及Z轴陀螺仪积分出 yaw角。将得到的姿态角送入PID控制器计算输出对应的油门补偿对应的电机 从而使四旋翼平衡。简单来说飞机往那边沉 对应的电机就加速提高升力抵抗它下沉，它的下沉程度是通过角度来反映的而已，具体补偿多少合适，则是通过PID控制器计算的而已。单纯通过角度误差来控制，是属于单级的PID 控制。经过试验这种控制策略应用在小四轴效果不太理想，因此我们通常采用的串级PID控制小四轴，即引入了角速度环，通常内环使用PD(对象角速度)外环使用PI(对象角度&内环输出)这样的控制策略在测试中效果较好，但理想的参数调整比较难，因此需要耐心调试才能得到较好的效果。 系统框图: 本系统硬件设计组成: 主控:STC15W4K61S4 (封装:LQFP32） 传感器:MPU6050(三轴加速度计，三轴陀螺仪)(封装:QFN)https://www.datasheet5.com/pn-MPU-6050-1083104 电机:720空心杯 MOS管 AO3400A (封装:SOT23_M)https://www.datasheet5.com/pn-AO3400A-1215185 2.4G无线:NRF2401 （模块）https://www.datasheet5.com/datasheet/NRF2401/250319... 电源芯片: ME6219 (封装:SOT95)https://www.bom2buy.com/search/ME6219 BL8530-501SM（封装:SOT89）https://www.datasheet5.com/pdf/BL8532/1751621/BELLI... 元器件成本估算: 部分器件成本估算:https://www.bom2buy.com/list/1312-stc15w4k61s4 总结: 此项目在大三上完成，经过调试 能够实现基本飞行，同时也存在以下问题: 参数应该还不够理想（遥控器跟随效果不好）。 PCB设计过大 导致超重，因为担心手焊的MPU不好使故留了较多直插模块接口同时还考虑到十字和X型所以各留了一个这样的直插接口。 这是一次不错的动手经历吧，从原理图PCB到代码都是自己一个人完成，每当遇到问题就网上寻求答案，过程还是很坎坷的，不过也特别有意思。同时也学到很多知识，做事情也更加细心严谨！ 测试结果: 手机里翻了半天总算找到了一点视频上传与大家分享，效果不太好希望勿喷。

这个项目的目的是要制造出价格非常便宜的无人机（quadcopter），同时还能学到很多东西。 我想制造一架无人驾驶飞机，但它对我来说至少是如此昂贵，因为200美元对我来说意义重大，主要问题是市场上有售的套件需要组装。因此，使用套件制造qaudcopter并不意味着实际上只是组件的组装。 因此，作为一名电子专业的学生和业余爱好者，我想到了自己要做的大部分事情。 因此，在四轴飞行器中，电池，电调，BLDC电机等不容易创建的东西。 但是可以轻松制造且成本更低的东西是“飞行控制器”，“ RF接收器”，“ RF发射器”等。 因此，在这个项目中，我制作了一块PCB（也参加了比赛），它具有一个飞行控制器，一个RF接收器（使用NRF24）和2个PWM发生器的PCB，可用于测试BLDC和基于IR的障碍物检测器阵列电路也可以在其他任何项目中使用，对于像我这样喜欢被电子物品包围的业余爱好者，我使PCB能够使用PCB的剩余空间。 此设计总共有5个PCB（所有电路都在一个PCB上制成，以节省PCB成本。它们非常分开，因此您可以使用dremel工具轻松地将它们分开）- 飞行控制器。 射频接收器。 2 PWM发生器 基于IR的障碍物检测器阵列。 ###技术细节/组件 飞行控制器基于ATmega328（SMD），您可以从arduino nano和MPU6050模块（不是很难焊接的IC）上获得，这也可以在Miltiwii（开源平台）上使用。 射频接收器也基于ATmega328，对于射频通信，它使用NRF24模块。 PWM发生器基于简单的555定时器IC。 基于IR的障碍物检测器阵列基于LM358双吸附器IC。 螺丝孔特意缺失。飞行控制器和RF接收器应使用双面泡沫胶带安装，这也将提供悬挂作用。 使用螺丝钉使其沉重，然后我们必须使用橡胶螺丝垫以防止FC受到机械冲击。 ###学习/主题/内置说明 所有这些要素都非常简单，如果您具有基本的电子知识，则可以使用链接的BOM表完成这些要素。 让我们接受一个事实，这些电路遍布整个互联网，我刚刚制作了一块PCB，可以满足我廉价制造四轴飞行器的需求。

本设计提出一种基于WIFI的微型四轴飞行器，实现数据高速度传输，实时控制微型四轴飞行器的飞行速度、姿态，提高微型四轴飞行器的可靠性。 为达到上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下: 一种基于WIFI的微型四轴飞行器，包括安装主体，其关键在于，所述安装主体上包围设置有四个旋臂，四个所述旋臂处于同一水平面且整体呈“X”形，在靠近所述旋臂的端部均设有一个直流电机，所述直流电机的转轴上安装有旋翼；所述安装主体为一电路安装腔，该电路安装腔内设有微控制器，所述微控制器分别与四个所述旋臂上的电机连接，在所述微控制器上连接WIFI通信模块，所述微控制器经WIFI通信模块与飞行控制系统连通。 采用上述方案，四个旋臂处于同一水平面且整体呈“X”形，并通过设置在旋臂的端部直流电机实现飞行，其中，相邻两个直流电机的旋转方向相反，相对两个直流电机旋转方向相同，通过调节4个电机的转速来改变旋翼转速，以实现微型四轴飞行器空间6个运动自由度，即分别沿X、Y、Z坐标轴作平移和旋转运动，以及4个可以控制的基本运动状态，即上下飞行、前后飞行、滚转飞行和偏航飞行；通过WIFI通信模块，微控制器与飞行控制系统之间实现无线通讯，飞行数据实现高速度传输，飞行控制系统对微型四轴飞行器实现实时控制，减少了微型四轴飞行器和其他物体发生碰撞，提高了微型四轴飞行器的安全性和可靠性。 进一步描述，所述微控制器上连接有陀螺仪传感器、加速度及磁力传感器、LED状态显示模块以及飞行姿态显示模块。 采用上述方案，根据陀螺仪传感器、加速度及磁力传感器确定实时监测飞行器相对于标准的X、Y、Z坐标轴的偏离，同时检测飞行器的加速度和飞行方向，并结合四元数得到欧拉角，从而得出飞行姿态参数，同时通过LED状态显示模块和飞行姿态显示模块实时显示出来。 再进一步描述，为了提高数据处理速率，所述微控制器为嵌入式微控制器，所述微控制器采用LPC2124芯片。 再进一步描述，所述陀螺仪传感器为三轴陀螺仪传感器，所述陀螺仪传感器采用FXAS21002芯片，该芯片小型、功耗低，该陀螺仪传感器的芯片经SPI接口与所述微控制器相连，传输数据块，实时性好。 再进一步描述，所述加速度及磁力传感器采用FXOS8700CQ芯片，将加速度传感器和磁力传感器合二为一，大大降低了飞行器的载重，并且根据该传感器可以飞行器的加速度及方向，有效监管飞行器的飞行状态，所述加速度及磁力传感器的芯片采用SPI接口与所述微控制器相连。 再进一步描述，所述WIFI通信模块采用RN1723模块，该模块是一款独立的、内嵌2.4GHzIEEE802.11b/g模块，其集成了晶振、电压调节器、匹配电路、功率放大器等。并支持Infrastructure与SoftAp网络模式，内置网络应用程序:TCP，UDP，DHCP，DNS，ARP，HTTP客户端与FTP客户端。板载TCP/IP网络协议栈以及唯一的MAC地址。支持UART通信接口，使用简单的AT命令字与外部微处理器进行读写操作。考虑到该模块如果采用外部天线，不仅其重量增加，并且也影响飞行器的正常飞行。因此在所述WIFI通信模块的电路板上设置有板载天线，提高了WIFI通信模块的通信可靠性，并降低了飞行器的载重。 再进一步描述，由于飞行器要在空中完成各种飞行姿态，则飞行器上的所有结构器件均需要连接牢固，则在所述电路安装腔内设置有电路板固定装置，为了防尘防水，在所述电路安装腔上还设置有电路板隔离装置，其中电路板隔离装置为包裹在安装主体上的薄膜或者透明塑料板，从而延长飞行器的使用寿命，其中薄膜重量轻，不会大幅度增加飞行器载重，而透明塑料板使用时间长，不会经常更换，使用方便。 本实用新型的有益效果:通过在微型四轴飞行器上设置WIFI通信模块，使飞行器与飞行控制系统连通，实现实时控制，减少控制延时而造成的损伤；并且在电路板上设置板载天线，既提高了传输速度，并且载重小；根据陀螺仪传感器、加速度及磁力传感器确定实时监测飞行器相对于标准的X、Y、Z坐标轴的偏离，同时检测飞行器的加速度和飞行方向，并结合四元数得到欧拉角，从而得出飞行姿态参数，同时通过LED状态显示模块和飞行姿态显示模块实时显示出来；并在飞行器上设置电路板固定装置，使飞行更加可靠；在飞行器上设置电路板隔离装置，防尘防水，延长了飞行器的使用寿命。 本实用新型的工作原理:微型四轴飞行器通过WIFI通信模块与飞行控制系统连通，微控制器采集油门、航向、滚转、俯仰信号，并通过WIFI通信模块传送到飞行控制系统，飞行控制系统发出控制信号，致使微型四轴飞行器控制四个直流电机旋转，实现微型四轴飞行器垂直上升、垂直下降、向左移动、向右移动、向前移动、向后移动、翻转飞行、测向飞行、自由悬停、紧急停机等，在飞行过程中，LED状态显示模块显示无线通信状态、飞行器启动状态、紧急停机状态

四轴飞行器具备VTOL(VerticalTake-OffandLanding，垂直起降)飞行器的所有优点，又具备无人机的造价低、可重复性强以及事故代价低等特点，具有广阔的应用前景。可应用于军事上的地面战场侦察和监视，获取不易获取的情报。能够执行禁飞区巡逻和近距离空中支持等特殊任务，可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于灾后搜救、城市交通巡逻与目标跟踪等诸多方面。工业上可以用在安全巡检，大型化工现场、高压输电线、水坝、大桥和地震后山区等人工不容易到达空间进行。 本设计主要包括遥控器和飞行器两大部分，其中央处理器CPU均采用STC15W4K58S4，IAP15W4K58S4(既能仿真又能USB直接下载程序),是目前STC 最先进的芯片之一,内部资源十分丰富,具有58K字节程序存储器,4096字节数据存储器,5个定时器,4个独立串口,8通道10位高速ADC转换器, 1个SPI接口支持主机与从机模式、2路CCP/PCA/PWM、6路带死区控制的专用PWM、1个比较器等,支持USB直接下载程序和串口下载程序,内部集成有高精度R/C 时钟与高可靠复位电路,支持2.5~5.5V宽工作电压范围。飞行器与遥控器之间的无线通信采用2.4GHz通信频段的NRF24L01模块，NRF24L01模块与MCU之间通过SPI协议以1MHz的通信速率通信；飞行器端搭载有3轴加速度计与三轴陀螺仪融合一体的MPU6050惯性测量单元作为姿态欧拉角测量单元，MPU6050与飞行器MCU之间通过I2C协议以400Hz的频率进行通信；飞行器端MCU通过接收无线数据以及采集MPU6050数据通过四元数互补滤波计算出的欧拉角，再进行电机PID自动控制，最终以20KHz的PWM通过MOS管来驱动空心杯820直流有刷电机，得以实现遥控四轴飞行器的设计。 2.1设计硬件系统各模块功能介绍 2.1.1MCU控制中心 MCU是飞行器和遥控器的控制中心，是它们的大脑，主要功能是收集数据和处理数据并且做出指示。本次设计选用的是STC15W4K58S4作为中央处理器，设置72M的时钟频率，完全能达到设计的要求。 2.1.2电源模块 电源模块起着为系统充能量的作用，任何电子系统没有了电源，系统肯定会瘫痪，所以电源起着至关重要的作用。本次电源设计模块选用CAT6219作为3.7V转3.3V稳压芯片；CAT6219的低压差的优点完全符合设计要求，遥控还使用了ASM1117-2.5作为3.7V转2.5V的稳压芯片；2.5V电压用于给ADC电位器做参考电压使用。 2.1.3通信模块 通信模块在整个系统中起着信号交流的作用，遥控器通过MCU读取的按键信息以及油门方向值发送到飞行器端，飞行器端接收到之后做出相应的动作。本次设计采用NRF24L01无线通信模块，选着此模块的原因是因其通信协议简单、传输距离相对较远、价格低廉等优点。 2.1.4惯性测量单元 惯性测量单元主要是在飞行器飞行过程中实时检测姿态的传感器，对于飞行器想要平稳飞行来说具有极其重要的作用。本次设计之所以选用MPU6050作为姿态传感器作为惯性测量单元，是因其具有跟MCU之间进行I2C数据传输，传输速率为400KHz，通信协议简单、价格低廉等优点。 2.1.5电机驱动 电机驱动部分主要是MCU通过控制PWM然后控制MOS管打开和闭合作为开关从而控制电机的转动。本设计采用SI2302N沟道型MOS管，其具有低开启电压大电流并且价格便宜等优点，电路设计也很简单。 2.1.6LED状态指示 在硬件电路设计中，LED首先必须要有电源指示灯，判断系统是否上电；其次需要有信号指示灯，指示遥控器和飞行器是否通信；最后就是状态显示LED灯显示飞行器状态等等。

本设计采用了STM32F103C8T6为主控芯片，用了NRF2401大功率型，加大了控制范围。运用模块化的MPU6050陀螺仪，可实现姿态平稳飞行。 由于简易，时间紧迫，没有改进姿态调节算法。仅供参考。 在校直接手工制版，但是比较成功。

匿名科创四轴同款传感器方案设计ICM20602+AK8975+SPL06-001 电赛必备！！！ 四轴必备！！！ 四轴起飞时，发出触发信号使导航模块开始工作，同时读取ICM20602的加速度计、陀螺仪数据，对数据卡尔曼滤波后姿态解算，对角度与角速度采取串级PID调节。 控制系统算法设计主要有ICM20602滤波算法，姿态解算算法、串级PID控制算法和定高部分控制算法。碍于篇幅所限，下面介绍最重要的串级PID控制算法和定高部分控制算法。 地理坐标系中重力的水平分量为零，仅用三轴陀螺仪和三轴加速度计无法计算出航向角，由于巡线机器人保持稳定飞行只需要横滚角（roll）和俯仰角（pitch），所以四元数转换成欧拉角。 定高控制算法采用的是增量式PID控制，定高控制的输出最后与姿态控制的输出叠加到四个电机的控制中。数据滤波使用的是低通滤波，采用近三次的平均值。为了防止姿态对激光测距的影响及减小高度控制对姿态控制的干扰使用欧拉角来校正高度值，即Hight=(float)Hight*(cos(roll)* cos(pitch))。将四元数转换后的欧拉角与陀螺仪测出来的角速度进行串级PID控制，其中欧拉角作为外环，角速度作为内环。外环的PID以及内环的PD设定值为测试数据值。由于内环的角速度控制不需要无静差,所以内环采用PD控制,为防止测量的误差造成较大影响,外环积分需要限幅。