2015年全国大学生电子设计竞赛（江苏赛区TI杯）
题目_
多旋翼自主飞行器
题目编号：
（C题）
参赛队编号：参赛队学校：参赛队学生：
NJ015东南大学朱诚诚、方龙宇、王沁
二○一五年八月
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f多旋翼自主飞行器（C题）摘要
四旋翼飞行器是一种采用了固连在刚性十字架交叉结构上的4个电机驱动的一种飞行器。该飞行器以Stm32f103ZE单片机为飞控板作为控制核心，工作频率高达72MHz，运算速度快，系统功耗低。飞控板通过采用MPU6050整合的3轴陀螺仪、3轴加速器，以及地磁传感器等控制飞行器飞行姿态。同时使用RL78G13MCU板控制US100超声波，进行测距，实现对四旋翼飞行器飞行高度的准确控制；并控制OV2640摄像头，采集图像数据，实现了四旋翼飞行器沿黑线循迹，在规定区域起降、悬停等功能。所采用的设计方案先进有效，完全达到了设计要求。电子示高装置使用激光收发器件，设计电路，实现题目要求。
一、系统方案设计方案主要内容1、设计方案工作原理
本四旋翼系统主要由电源模块、姿态传感器模块、循迹航拍模块、测距定高模块组成，拾物模块构成。下面分别论证这几个模块的选择。
11电源模块的论证与选择
方案一：采用线性元器件LM7805三端稳压器构成稳压电路，为单片机等其他模块供电，输出纹波小，效率低，容易发热。方案二：采用元器件LM2596为开关稳压芯片，效率高，输出的纹波大，不容易发热。方案三：采用线性元器件LM2940构成稳压电路，为单片机等其他模块供电，输出纹波小，效率高，不容易发热，综合性能高。综合以上三种方案，选择方案三。
12姿态传感器模块的论证
设计中选用加速度和角速度两种传感器来进行姿态测量，用加速度的测量数据来互补角速度传感器测量的不足；设计中采用6轴运动处理组件MPU6050，其特点：a免除了组合陀螺仪与加速计时存在的轴差问题，减少了大量的包装空间。bMPU6050整合了3轴角速度和2轴加速度传感器，并含可用第二个IIC端口连接其他厂牌的磁力传感器或其他传感器的数位运动处理DMP硬件加速引擎，由主IIC接口以单一数据流的形式向应用提供输出完整的9轴融合演算技术。MPU6050被广泛应用于运动感测游戏、光学稳像、行人导航器等设计研究中，且具备可观的市场前景，其器件特征如下：a内部3轴角速度传感器具有±250、±500、±1000与±2000°s全格测量范围；3轴加速度量程可程序控制，控制范围为±2g、±4g、±8g和±16g。b具备较低功耗：芯片供电电压VDD为25V±5、30V±5、33V±5；陀螺仪工作电流5mAr