基于STM32F103RBT6制作使用WIFI控制四轴飞行器-电路方案

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