[實用新型]一種基于貫流風(fēng)機(jī)的自動導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220747247.6
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203025564U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳云;胡琦逸;鄒洪波;孔亞廣;趙曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05B19/042
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.?一種基于貫流風(fēng)機(jī)的自動導(dǎo)航飛行控制系統(tǒng)，包括供電電源模塊、微處理器模塊、機(jī)身姿態(tài)控制模塊、飛行高度檢測模塊、數(shù)字羅盤模塊、無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、GPS定位導(dǎo)航模塊、串口/SWD調(diào)試接口電路和信號輸入/輸出接口，其特征在于：機(jī)身姿態(tài)控制模塊、飛行高度檢測模塊、數(shù)字羅盤模塊、GPS定位導(dǎo)航模塊和無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊通過串行總線與微處理器模塊連接；供電電源模塊為微處理器模塊、機(jī)身姿態(tài)控制模塊、飛行高度檢測模塊、無線收發(fā)模塊、串口/SWD調(diào)試接口電路和機(jī)體狀態(tài)指示電路提供工作電源；

所述供電電源模塊包括+5V電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路、模擬電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路、數(shù)字電源轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓電路、電量檢測電路、機(jī)體狀態(tài)指示電路和濾波抗干擾電路；

所述+5V電源轉(zhuǎn)換電路包括第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1、第一肖特基整流管D1、第一穩(wěn)流電感L1、第一電阻R1、第二電阻R2、第九電容C9、第十電容C10、第十一電容C11和第十二電容C12；第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的+VIN端與驅(qū)動電源PVCC相連；第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的GND與電源地PGND相連；第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的???????????????????????????????????????????????/OFF端與電源地PGND相連；第一肖特基整流管D1的一端與第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的OUT端相連，另一端與電源地PGND相連；第一穩(wěn)流電感L1的一端與第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的OUT端相連，另一端與+5V相連；第一電阻R1一端與+5V相連，另一端與第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的FB端相連；第二電阻R2一端與電源地PGND相連，另一端與第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的FB端相連；第九電容R9一端與驅(qū)動電源PVCC相連，另一端與電源地PGND相連；第十電容R10一端與驅(qū)動電源PVCC相連，另一端與電源地PGND相連；第十一電容R11一端與+5V相連，另一端與電源地PGND相連；第十二電容R12一端與+5V相連，另一端與電源地PGND相連；?

所述第一開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換芯片U1的型號是LM2596-ADJ，第一肖特基整流管D1的型號是SS34；

所述模擬電源轉(zhuǎn)換電路包括第二線性電壓調(diào)節(jié)芯片U3、第二電容C2、第六電容C6、第七電容C7、第八電容C8和第四電阻R4；第二線性電壓調(diào)節(jié)芯片U3的VIN端與+5V相連；第二線性電壓調(diào)節(jié)芯片U3的GND端與模擬地AGND相連；第二線性電壓調(diào)節(jié)芯片U3的VOUT端與模擬電源AVCC相連；第二電容C2的正極與+5V相連，負(fù)極與模擬地AGND相連；第六電容C6的一端與+5V相連，另一端與模擬地AGND相連；第七電容C7的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與模擬地AGND相連；第八電容C8的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與模擬地AGND相連；第四電阻R4一端與電源地PGND相連，另一端與模擬地AGND相連；

所述數(shù)字電源轉(zhuǎn)換電路包括第一線性電壓調(diào)節(jié)芯片U2、第一電容C1、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5和第三電阻R3；第一線性電壓調(diào)節(jié)芯片U2的VIN端與+5V相連；第一線性電壓調(diào)節(jié)芯片U2的GND端與數(shù)字地DGND相連；第一線性電壓調(diào)節(jié)芯片U2的VOUT端與數(shù)字電源DVCC相連；第一電容C1的正極與+5V相連，負(fù)極與數(shù)字地DGND相連；第三電容C3的一端與+5V相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第四電容C4的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第五電容C5的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第三電阻R3的一端與電源地PGND相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；

所述第一線性電壓調(diào)節(jié)芯片U2和第二線性電壓調(diào)節(jié)芯片U3的型號是LM1117-3.3；

所述電量檢測電路包括第二十三電阻R23、第二十四電阻R24；第二十四電阻R24一端與驅(qū)動電源PVCC相連，另一端與第一微處理器U4的VBAT-CH端相連；第二十三電阻R23一端與第一微處理器U4的VBAT-CH端相連，另一端與電源地PGND相連；

所述機(jī)體狀態(tài)指示電路包括第一蜂鳴器LS1、第一三極管Q1、第一發(fā)光二極管DS1、第二發(fā)光二極管DS2、第三發(fā)光二極管DS3、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13和第十四電阻R14；第一蜂鳴器的正極與模擬電源AVCC相連，負(fù)極與第一三極管Q1的集電極相連；第十四電阻R14的一端與第一三極管Q1的基極相連，另一端與第一微處理器U4的BELL端相連；第一三極管Q1的發(fā)射極與模擬地AGND相連；第十一電阻R11的一端與+5V電源相連，另一端與第一發(fā)光二極管DS1的正極相連；第一發(fā)光二極管DS1的負(fù)極與電源地PGND相連；第十二電阻R12的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第二發(fā)光二極管DS2的正極相連；第二發(fā)光二極管DS2的負(fù)極與第一微處理器U3的LED1端相連；第十三電阻R13的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與第三發(fā)光二極管DS3的正極相連；第三發(fā)光二極管DS3的負(fù)極與第一微處理器U4的LED2端相連；

所述第一三極管Q1的型號是8050；

所述濾波抗干擾電路包括第十八電容C18、第十九電容C19、第二十電容C20、第二十一電容C21、第二十二電容C22、第二十三電容C23、第二十四電容C24和第二十五電容C25；第十八電容C18的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第十九電容C19的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十電容C20的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十電容C20的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十一電容C21的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十二電容C22的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十三電容C23的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與模擬地AGND相連；第二十四電容C24的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與模擬地AGND相連；第二十五電容C25的一端與模擬電源AVCC相連，另一端與模擬地AGND相連；?

所述的微處理器模塊包括第一微處理器U4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第十三電容C13、第十四電容C14、第十五電容C15、第十六電容C16、第十七電容C17、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第一按鍵S1和第一備用電池BT1；第五電阻R5的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第一微處理器U4的NSRT相連；第七電阻R7的一端與數(shù)字地DGND相連，另一端與第一微處理器U4的BOOT1相連；第八電阻R8一端與數(shù)字地DGND相連，另一端與第一微處理器U4的BOOT0相連；第六電阻R6一端與第一微處理器U4的OSC-IN相連，另一端與第一微處理器U4的OSC-OUT相連；第十六電容C16一端與第一微處理器U4的OSC-OUT相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第十七電容C17一端與第一微處理器U4的OSC-IN相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第十五電容C15一端與第一微處理器U4的NSRT相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第十三電容C13一端與第一微處理器U4的OSC32-OUT相連，另一端與數(shù)字地GDND相連；第十四電容C14與第一微處理器U4的OSC32-IN相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第一晶振Y1一端與第一微處理器U4的OSC32-IN相連，另一端與第一微處理器U4的OSC32-OUT相連；第二晶振Y2一端與第一微處理器U4的OSC-IN相連，另一端與第一微處理器U4的OSC-OUT相連；第一按鍵S1一端與第一微處理器U4的NSRT相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第一備用電池BT1一端與第一微處理器U4的VBAT相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第一微處理器U4的VDD_1～VDD_4與數(shù)字電源DVCC相連；第一微處理器U4的VDDA端與模擬電源AVCC相連；第一微處理器U4的VSSA端與模擬地AGND相連；第一微處理器U4的VSS_1～VSS_4端與數(shù)字地DGND相連；

所述第一微處理器U4的型號是STM32F101RBT6；

所述機(jī)身姿態(tài)控制模塊包括機(jī)身三軸角速度檢測模塊和機(jī)身三軸傾角檢測模塊；

機(jī)身三軸角速度檢測模塊包括第一角速度檢測單元U5、第二十六電容C26和第二十七電容C27；第一角速度檢測單元U5的VDDIO端與數(shù)字電源DVCC相連；第一角速度檢測單元U5的SCL/SPC端與第一微處理器U4的Gyro-SPC端相連；第一角速度檢測單元U5的SDA/SDI/SDO端與第一微處理器U4的Gyro-SDI端相連；第一角速度檢測單元U5的SDO/SA0端與第一微處理器U4的Gyro-SDO端相連；第一角速度檢測單元U5的CS端與第一微處理器U4的Gyro-CS端相連；第一角速度檢測單元U5的DR/INT2端與第一微處理器U4的Gyro-DR端相連；第一角速度檢測單元U5的8～12號引腳為RESERVED端，與數(shù)字地DGND相連；第一角速度檢測單元U5的GND端與數(shù)字地DGND相連；第一角速度檢測單元U5的15號引腳為RESERVED端與數(shù)字電源DVCC相連；第一角速度檢測單元U5的VDD端與數(shù)字電源DVCC相連；第二十六電容C26一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十七電容C27一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；

所述第一角速度檢測單元U5的型號是L3G4200D；

機(jī)身三軸傾角檢測模塊包括第一傾角加速度檢測單元U6；第一傾角加速度檢測單元U6的5V端與+5V電源相連；第一傾角加速度檢測單元U6的GND端與模擬地AGND相連；第一傾角加速度檢測單元U6的Xout端、Yout端和Zout端分別與第一微處理器U4的Acce-X、Acce-Y?和Acce-Z相連；第一傾角加速度檢測單元U6的SL端與第一微處理器U4的Acce-GS2相連；第一傾角加速度檢測單元U6的0G端與第一微處理器U4的Acce-0G相連；第一傾角加速度檢測單元U6的ST端與第一微處理器U4的Acce-GS1相連；第一傾角加速度檢測單元U6的GS端與第一微處理器U4的Acce-MODE相連；

所述飛行高度檢測模塊包括第一數(shù)字氣壓傳感器U7、第十五電阻R15和第十六電阻R16；第十五電阻R15一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第一數(shù)字氣壓傳感器U7的Altimeter-SDA相連；第十六電阻R16一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第一數(shù)字氣壓傳感器U7的Altimeter-SCL相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的GND端與數(shù)字地DGND相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的EOC端與第一微處理器U4的Altimeter-EOC相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的VDDA端與模擬電源AVCC相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的VDDD端與數(shù)字電源DVCC相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的XCLR端與第一微處理器U4的Altimeter-XCLR相連；第一數(shù)字氣壓傳感器U7的NC端懸空；

所述第一數(shù)字氣壓傳感器U7的型號是BMP085；

所述數(shù)字羅盤模塊包括第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第二十九電容C29、第三十電容C30、第三十一電容C31和第三十二電容C32；第十七電阻的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第一微處理器U4的Cmps-SCL端相連；第十八電阻的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與第一微處理器U4的Cmps-SDA端相連；第二十九電容C29的一端與第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的SETP端相連，另一端與第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的SETC端相連；第三十電容C30的一端與第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的CI端相連，另一端與數(shù)字地相連；第三十一電容C31一端與第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的VDDIO相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第三十二電容C32的一端與第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的VDD相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的VDD端與數(shù)字電源DVCC相連；第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的VDDIO端與數(shù)字電源DVCC相連；第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的SI端與數(shù)字電源DVCC相連；第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的所有GND端都與數(shù)字地DGND相連；

所述第一三軸數(shù)字磁阻傳感器U8的型號是HMC5883L；

所述GPS定位導(dǎo)航模塊包括第一GPS集成芯片U9、第十九電阻R19、第二十電阻R20、第二十一電阻R21、第二十二電阻R22、第三十三電容C33、第三十四電容C34、第三十五電容C35、第三十六電容C36、第三十七電容C37、第二電感L2、第三電感L3、第四發(fā)光二極管DS4、第二肖特基整流管D2、第三肖特基整流管D3、第二備用電池BT2和第一陶瓷天線E1；第十九電阻R19的一端與第一GPS集成芯片U9的PPS相連，另一端與第四發(fā)光二極管DS4相連；第四發(fā)光二極管DS4的一端與第十九電阻R19相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第二十電阻的一端與第一GPS集成芯片U9的TXA相連，另一端與第一微處理器U4的PA3端相連；第二十一電阻R21的一端與第一GPS集成芯片U9的DXA相連，另一端與第一微處理器U4的PA2端相連；第二十二電阻R22的一端與第二備用電池BT2的正極相連，另一端與第一GPS集成芯片U9的VBAT端相連；第三十三電容C33的一端與第一微處理器U4的PA3端相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第三十四電容的一端與第一微處理器U4的PA2端相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第三十五電容C35的一端與第一GPS集成芯片U9的VCC端相連，另一端與第二電感L2的一端相連；第二電感L2的一端與第三十五電容C35相連，另一端與數(shù)字地相連；第三十六電容C6的一端與第一GPS集成芯片U9的VCC端相連，另一端與第二電感L2的一端相連；第三電感L3的一端與第一GPS集成芯片U9的VCC端相連，另一端與數(shù)字電源DVCC相連；第三十七電容C37的一端與數(shù)字電源DVCC相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第一GPS集成芯片U9的RF_IN端與第一陶瓷天線E1相連；第一GPS集成芯片U9的所有GND端都與數(shù)字地DGND相連；?第二肖特基整流管D2的正極與第一GPS集成芯片U9的VBAT端相連，負(fù)極與第二備用電池BT2的正極相連；第二備用電池BT2的負(fù)極與數(shù)字地DGND相連；第三肖特基整流管D3的正極與第一GPS集成芯片U9的VBAT端相連，負(fù)極與第一GPS集成芯片U9的VCC端相連；第一GPS集成芯片U9的所有NC端全部懸空；

所述第一GPS集成芯片U9的型號是VK2525；

所述無線收發(fā)模塊包括第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的1端與數(shù)字地DGND相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的2端與數(shù)字電源DVCC相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的3端與第一微處理器U4的24L01-CE相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的4端與第一微處理器U4的24L01-CSN相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的5端與第一微處理器U4的24L01-SCK相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的6端與第一微處理器U4的24L01-MOSI相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的7端與第一微處理器U4的24L01-MISO相連；第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1的8端與第一微處理器U4的24L01-IRQ相連；

所述第一高速無線數(shù)據(jù)收發(fā)集成模塊JP1中的核心芯片型號是nRF24L01；

所述串口/SWD調(diào)試接口電路包括第一串口調(diào)試接口JP2、第一SWD調(diào)試接口JP3；第一串口調(diào)試接口JP2的1端與+5V電源相連；第一串口調(diào)試接口JP2的2端與第一微處理器U4的UART1-TX端相連；第一串口調(diào)試接口JP2的3端與第一微處理器U4的UART1-RX端相連；第一串口調(diào)試接口JP2的4端與數(shù)字地DGND相連；第一SWD調(diào)試接口U5的1端與數(shù)字電源DVCC相連；第一SWD調(diào)試接口JP3的2端與第一微處理器U4的SWDIO端相連；第一SWD調(diào)試接口JP3的3端與第一微處理器U4的SWDCLK端相連；第一SWD調(diào)試接口JP3的4端與數(shù)字地DGND相連；

所述信號輸入/輸出接口包括遙控信號輸入接口、四通道油門信號輸出接口和功能轉(zhuǎn)換按鍵電路；

所述遙控信號輸入接口包括第一遙控信號輸入接口JP8；第一遙控信號輸入接口JP8的1端與數(shù)字地DGND相連；第一遙控信號輸入接口JP8的2端與+5V電源相連；第一遙控信號輸入接口JP8的3端與第一微處理器U3的Rev-PPM相連；?

所述四通道油門信號輸出接口包括第一信號輸出接口JP4、第二信號輸出接口JP5、第三信號輸出接口JP6和第四信號輸出接口JP7；第一信號輸出接口JP4的1端與第一微處理器U4的PWM-CH1相連；第二信號輸出接口JP4的3端與電源地DGND相連；第二信號輸出接口JP4的2端懸空；第二信號輸出接口JP5的1端與第一微處理器U4的PWM-CH2相連；第二信號輸出接口JP5的3端與電源地DGND相連；第二信號輸出接口JP5的2端懸空；第三信號輸出接口JP6的1端與第一微處理器U4的PWM-CH3相連；第三信號輸出接口JP6的3端與電源地DGND相連；第三信號輸出接口JP6的2端懸空；第四信號輸出接口JP7的1端與第一微處理器U4的PWM-CH4相連；第四信號輸出接口JP7的3端與電源地DGND相連；第四信號輸出接口JP7的2端懸空；

所述功能轉(zhuǎn)換按鍵電路包括第九電阻R9、第十電阻R10、第二開關(guān)按鍵S2和第三開關(guān)按鍵S3；第九電阻R9的一端與第一微處理U4的KEY1端相連，另一端與第二按鍵S2相連；第二按鍵S2的一端與第九電阻R9相連，另一端與數(shù)字地DGND相連；第十電阻R10的一端與第一微處理U4的KEY2端相連，另一端與第三按鍵3相連；第三按鍵S3的一端與第十電阻R10相連，另一端與數(shù)字地DGND相連。