四旋翼自主飞行器

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1、.2013年全国大学生电子设计竞赛论文四旋翼自主飞行器（B题）【本科组】2013年9月7日...摘要：为了满足四旋翼自主飞行器的设计要求，设计了以微控制器为核心的控制系统和算法。首先进行了个单元电路方案的比较论证，确定了硬件设计方案，飞行器采用了四电机驱动方式，以微控制器R5F100LEA作为控制核心。采用中特威AL系列无刷电子调速器驱动直流电机，该装置具有电阻小，电流大，且控制简单等优点。通过微博发射接收装置确定飞行高度，通过arduino板来控制陀螺仪使飞行棋能够自动调整，利用红外发射接收装置实现循迹飞行功能，利用吸盘式电磁铁装置来吸附铁片，完成相应任务。关键词

2、：四旋翼飞行器，R5F100LEA，arduino，电磁铁，微波，红外1...目录1系统方案的设计与论证……………………………31.1系统总体框架………………………………………31.2方案论证与比较……………………………………31.2.1主控板……………………………………………31.2．2信号检测模块的论证与验证……………………41.2.3电机驱动模块……………………………………42单元模块设计………………………………………42.1标志线检测模块……………………………………42.2超声波测距模块……………………………………52.3电磁铁模块…………………………………

3、………53软件设计……………………………………………64测试结果……………………………………………64.1基本要求测试结果…………………………………64.2发挥部分测试结果…………………………………65设计总结……………………………………………76参考资料…………………………………………………77附录………………………………………………………82四旋翼自主飞行器（B题）...【本科组】1.系统方案的设计与论证1.1系统总体框架本系统主要由主控模块，电机模块，电机驱动模块，信号检测和控制模块组成，下面论证几个模块的选择。电机驱动模块电机模块飞行器机体电源模块控制模块循

4、迹模块超声波测距模块模块电磁铁模块1.2方案论证与比较1.2.1主控板方案一：采用瑞萨R5F100LEA作为主控芯片，该平台包括一个简单的开发板，和一套程序开发软件，有比赛方提供，其功能强大，且不需花费。方案二：使用传统的51单片机作为主控芯片，具有使用简便、便宜价格等优点，但是其运算能力较低，速度较慢，功能相对单一，难以实现较复杂的任务要求。综上所述，选择方案一。31.2．2信号检测模块的论证与验证...方案一：采用arduino板进行操作，它是一款开放源代码的硬件项目平台，他可以大量的读取大量开关和各种传感器，方便操作，且价格低廉。方案二：将传感器当成相应电路，

5、此种方法虽然基础容易，但对精读操作较难，不易成功，且存在较大的误差。综上所述，选择方案一。1.2.3电机驱动模块方案一：电机的驱动，我们采用中特威AL通过设定pwm的占空比对其速度进行定义，它的优点在于能够进行无限制的转速支持，它是循环设置，操作简单方便，接通电源后不会立刻启动飞机转动，造成不必要的伤害。方案二：采用LN298作为电机驱动，经过一天的调试以后发现LN298的驱动能力不足且内阻较大，PID调速很不稳定。综上所述，选择方案一。2.单元模块设计2.1标志线检测模块标志线检测采用检测黑线常用的TCRT5000对管，检测到黑线出入高电平，其他情况下输入低电平，

6、将此信息传送到MCU中控板上，通过安装在飞行器上的红外检测对飞行器方向起到粗调作用。该模块的原理图如图。发射红外光接受红外光图标志线检测模块原理图42.2超声波测距模块...超声波测距模块采用经常使用地HC-SR04超声波传感器，其接入串口接入简单，Trig发送超声波，在其端口发一个10US以上的高电平,，在Echo接收超声波。Vcc接入5V高电平，GND接地。发射超声波接受超声波将计算结果通过arduino板传送到中控板上，进行高度测量，用以达到题目要求的飞行高度，及飞跃示高线。2.3电磁铁模块选择的是吸盘式电磁铁，该种磁铁具有质量轻，形状小且规则，吸力大等优点，

7、该模块只需将电源正负极街道电磁铁正负极端口处，再与铁片接触便能完成题目设计要求。5...3.软件设计在软件设计中，我们采用CubeSuite+集成开发环境，CubeSuite+为软件开发所特有的重复性编辑、构建与调试提供了终极简单性、可用性和安全性。CubeSuite+易于安装和操作，提供了高度用户友好的开发环境，极大地缩短了构建时间，并且具有多种图形调试功能。各种扩展功能和用户支持功能可以保证为所有用户提供可靠的环境。CubeSuite+在包装内整合了瑞萨MCU软件开发所需的全部基本软件，安装完成之后可以立即投入使用。CubeSuite+还与瑞萨硬件工具兼容，