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大学生创业项目金点子竞赛 项目结题报告书 项目名称： 微型多旋翼飞行器 负 责 人： 何昌昕 学院（中心）： 自动化与电气工程学院 专业年级： 电气1410班 起止年月： 2016 年 9 月至 2017 年 6 月 填写日期： 2016 年 6 月 7 日 一 项目基本情况 项 目 名 称 微型多旋翼飞行器 项目编号 负 责 人 姓 名 何昌昕 学 号 20140311066 电 话 14761060610 专业年级 电气1410班 E-mail 实际参加人员 姓 名 孙亦然 年级专业 14级电气类 姓 名 陈晨 年级专业 14级电气类 姓 名 董兴 年级专业 14级电气类 姓 名 郭文浩 年级专业 14级电气类 研究经费 总经费 项目推广经费 作品改进经费 实际支出经费 1000元 500元 1500元 2000元 研究期限 计划完成年月 2017年6月 实际完成年月 2017年5月 计划完成情况 √1.提前完成 2 .按期完成 3.延期完成 4.终止 未按期完成的原因： 研究成果形式 创业报告 0份 作品展示 1套 制作报告 1份 市场调查 0份 申请专利 0份 二、作品简介与研制过程 研究内容与方案： 1.研究目的与内容 随着时代的发展，四轴飞行器越来越多地出现在人们的视野中，但由于市面上的消费级无人机体积大，存在安全隐患，成本高等顾虑，让一些对多旋翼感兴趣的人望而却步，为了解决这样的问题，我们结合自身团队的技术和条件，设计了该款微型四轴飞行器，体积小巧，造价低廉，其以高性能的32位STM32微处理器作为主控，结合PCB板，六轴传感器，数字气压计，MOS管驱动等，来实现自主飞行，遥控飞行，定高飞行等功能，拥有极佳的观赏性和可玩性。 为了完成微型四轴飞行器，有三个问题是需要解决的：第一，应该用何种手段来检测四轴的惯性参数；第二，当获取到惯性反馈时，如何向地面站发送信息，遥控器该如何控制；第三，应该用什么方式来进行飞行控制。制作的思路应该以这三个问题为中心，来逐步完善。 首先，检测问题，我们通过六轴传感器来检测加速度和陀螺仪，通过数字气压计来计算高度。 然后，信息传送问题，我们可以用NRF24L01+和蓝牙模块来解决。 最后，飞行控制问题，我们结合所学自动控制原理的知识，采用PID算法来实现稳定飞行、定高等功能。 以上，就是本作品的研究思路。 软件设计 2.1系统框图 本产品以PCB板的硬件结构为基础，32位高性能STM32为控制中枢，以MPU6500来采集加速度和陀螺仪数据并进行姿态解算，进而通过串级PID算法进行控制，使用MS5611气压计采集大气压进行定高，要求控制中枢与各个模块协调工作，具备极高的观赏性和操作性。 作品框架大致可分为中央处理、信息采集、动作执行三个大类，细分则由七个主要部分构成，每个模块都有自己的功能和职责，相互协调工作，构成了完整的嵌入式系统。作品整体框架图如图 1所示。 我们力求产品的功能实用性与观赏性，用户操作性极佳，能够实现翻滚、定高、抛飞等视觉特技。 图 1作品系统框架图 2.2 模块分析与选择 2.2.1单片机选取 方案一：使用飞思卡尔公司的MK60DN512ZVLQ10处理器。K60基于ARM-Cortex-M4内核架构，处理速度100MHz，广泛应用于智能车比赛和汽车电子等领域，但其价格成本相对较高。 方案二：使用ST公司的STM32F103C8T6单片机[1]。这款单片机采用3.3V供电，性能出色，价格非常便宜，运算速度72MHz，有3个通用串行接口，4路定时器，定时精准，市面上使用最为广泛的一款单片机，在经济和性能上完全符合要求。 结论：两款单片机的性能都很强劲，其处理速度也都能达到我们的要求。但考虑到成本与二次开发，为了更好地满足我们的设计需求，最终选择STM32单片机来作为我们的主控芯片。 2.2.2通信模块选取 方案一：使用Wi-Fi模块进行警报信息传递。基于ESP8266的Wi-Fi模块，属于物联网传输层，无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议协议栈以及TCP/IP协议栈。传统的硬件设备嵌入Wi-Fi模块可以直接利用Wi-Fi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分。 方案二：使用BLE低功耗蓝牙模块进行警报信息传递。即蓝牙低能耗技术，利用许多智能手段最大限度地降低功耗。被称