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自主巡航的四轴飞行器的硬件设计与实现摘要：本文主要介绍一种自主巡航的四轴飞行器电路的硬件原理设计。四轴飞行器以STM32单片机为整个系统的控制核心利用超声波模块、陀螺仪模块定高稳定飞行姿态带动4个电机旋转飞行利用GPS模块精确自主巡航；通过无线与地面端连接确定飞行路线。该飞行器可以作为进一步研究的平台。关键词：STM32；四轴飞行器；传感器；硬件设计中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）11-0250-04Abstract：Introducethehardwaredesignprincipleofauto-flightquad-rotoraircraft.ThecraftwithSTM32micro-controllerusesultrasonicandgyroscopemoduleforequilibriumdriving4motorsforflying.ThemachinereceivesroutefromitsmasterwithwirelessmodulethenuseGPSforaccurateflight.Themachinecanbeaplatformforfurtherresearch.Keywords：STM32；Quad-rotorAircraft；Transducer；Hardwaredesign随着自动控制、传感器、机械、计算机和信息技术的发展四轴飞行器研究领域也蓬勃发展[1]。四轴飞行器具备飞行器的全部长处又有无人机的造价低、可反复性强以及事故成本低等特征[2]在多个领域得以运用如在军事上方面进行地面沙场观察和监察谋取情报人员不易窃取的特殊信息或在禁飞区巡查警戒以保障安全等特殊使命可应对现代电子战、实现通信中继等现代战争模式。在民用方面可用于地震等特大灾情人员搜救、交通巡查与特定目标追踪等等。工业方面可用于安全检视对污染的大型化工现场进行视频拍摄方便专业人员进行险情评估。显而易见四轴飞行器将来的发展光景不可限量。本文将对自主巡航四轴飞行器的硬件电路组成做出具体说明。该飞行器是基于STM32F103C8T6单片机的设计与实现其主要包括主控制板模块、电源模块、电机驱使模块、姿态控制模块、无线传输模块和飞行导航模块等。飞行器能实现通过导航模块中的GPS模块获取四轴三维位置使其按既定路线行进微处理器通过无线模块远程传递四轴实时状态报告地面接收站信息。除了完成现有功能将来可在已有功能的基础上可以进行新功能的重新开发研究满意各种情况下的实际需求。1系统整体方案四轴硬件系统主要由主控制板模块、电源模块、电机驱使模块、姿态控制模块、无线传输模块和飞行导航模块等构成。系统总体原理图设计如图1所示其硬件实物图设计如图2和图3所示。整个电路的中心是微控制器STM32F103C8T6芯片PC事先编译好的HEX文件通过SWD口下载到微控制器中微处理器通过串口连接PC机后在PC上进行调试预留了串行USART、I2C、SPI等接口可供陀螺仪、无线模块等功能扩展电源模块为系统的各个模块供电其中电池为11.1V通过电调降压为5V同时通过稳压电路稳压至3.3V供给其他电路四轴自主巡航飞行时通过导航模块中的6轴获取四轴姿态信息通过GPS获取三维位置判断是否在巡航路线上依照事先设定的算法进行导航飞行。2系统硬件设计与实现四轴硬件系统主要由主控制板模块、电源模块、电机驱使模块、姿态控制模块、无线传输模块和飞行导航模块等构成。2.1主控制板模块主控模块选用STM32F103C8T6芯片。该芯片具有如下特点：它是ARM32位Cortex-M3CPU最高工作频率72MHz内置多达512KB的嵌入式Flash可用于存储程序和数据[3]嵌入式SRAM多至64KB满足以系统的时速进行读写（不等待情况下）。可以使用编程器使得SPFlash可与引导程序进行多次编程。该芯片种类多数量大满足了四轴飞行器电路硬件设计的开发需求。而且价钱合理被广泛使用并且有着相当多的资料可供查询。图4为四轴主控制板模块关于STM32F103的管脚分配电路图。如图所示MCU选用STM32F103芯片其中pin30-31是串口信号；pin34、37是MCU的下载信号pin38是罗盘的中断信号pin18是MPU6050中断信号pin39、2、3、4是4个电机的LED灯用于指示4轴方向pin40是无线通讯模块中断请求信号pin41是无线通讯模块使