空心杯四旋翼飞行器设计与应用电子书

内容简介

前　言

第一篇　基础篇

第1章　无人机概述

1.1　无人机的发展历史

1.2　什么是无人机

1.2.1　固定翼无人机

1.2.2　旋翼无人机

1.2.3　旋翼无人机与固定翼无人机的优缺点

1.3　归纳总结

1.4　科学精神的培养

第2章　四旋翼飞行器结构和原理

2.1　四旋翼飞行器的分类

2.2　四旋翼飞行器坐标系的建立

2.3　四旋翼飞行器的结构特性

2.4　四旋翼飞行器的运动模式分析

2.4.1　垂直上升与下降运动

2.4.2　俯仰运动

2.4.3　横滚运动

2.4.4　偏航运动

2.4.5　水平运动

2.5　四旋翼飞行器的基本组成

2.5.1　电机

2.5.2　电调

2.5.3　电池

2.5.4　正反螺旋桨

2.5.5　机架

2.5.6　飞行控制器

2.5.7　遥控器

2.6　归纳总结

2.7　科学精神的培养

第二篇　硬件篇

第3章　开发环境之AD、Keil

3.1　开发环境的搭建和介绍

3.2　元件封装库的建立

3.2.1　元件库的建立

3.2.2　封装库的建立

3.2.3　第三方元件库和封装库的导入

3.3　建立工程指导

3.3.1　建立第一个工程

3.3.2　创作遥控器PCB

3.4　Keil μVision4集成开发环境（IDE）介绍和获取

3.5　stc-isp-15xx-v6.85的获取

3.5.1　软件安装

3.5.2　Keil μVision4软件的使用

3.6　归纳总结

3.7　科学精神的培养

第4章　空心杯小四轴无人机电路板制作

4.1　制作小四轴飞行器所需的工具与元器件

4.1.1　飞行控制器电路板元器件材料清单

4.1.2　空心杯小四轴飞行控制器电路板

4.1.3　制作工具

4.2　飞控原理图绘制

4.2.1　主控与指示灯

4.2.2　电源电路的选择

4.2.3　姿态角度获取电路

4.2.4　电机驱动部分电路

4.2.5　无线模块接口电路

4.2.6　下载接口

4.2.7　气压计电路

4.3　制作遥控器所需的元器件

4.3.1　制作遥控器所需的元器件清单

4.3.2　遥控器电路板

4.4　遥控器原理图绘制

4.4.1　主控与下载电路

4.4.2　摇杆电位器电路

4.4.3　遥控器电源电路

4.4.4　微调电路

4.4.5　体感控制电路

4.4.6　按键模块

4.4.7　无线模块接口电路

4.4.8　蜂鸣器电路

4.5　归纳总结

4.6　科学精神的培养

第5章　四轴PCB手工焊接方法

5.1　手工焊接所需工具

5.1.1　焊台和电烙铁

5.1.2　其他工具

5.2　手工焊接表面贴片流程

5.3　PCB 实物图

5.4　MPU-6050的焊接方法

5.4.1　MPU-6050的封装形式

5.4.2　MPU-6050手工焊接方法

5.5　主控芯片手工焊接流程

5.5.1　主控芯片实物图

5.5.2　主控芯片的手工焊接方法

5.5.3　其他芯片手工焊接方法

5.6　其他器件的焊接

5.6.1　电阻和电容的焊接

5.6.2　贴片LED正负极的判断方法

5.6.3　电机的焊接问题

5.6.4　焊接完成效果

5.7　归纳总结

5.8　科学精神的培养

第三篇　飞控篇

第6章　MPU-6050六轴（陀螺仪+加速度计）传感器介绍及通信

6.1　MPU-6050六轴（陀螺仪+加速度计）传感器介绍

6.1.1　概述

6.1.2　特征

6.1.3　MPU-6050的应用领域

6.1.4　引脚介绍

6.1.5　硬件连接

6.2　I2C总线的介绍与使用

6.3　I2C总线硬件结构和时序

6.3.1　I2C总线硬件结构图

6.3.2　I2C总线通信时序

6.4　I2C总线4个信号的程序分析

6.4.1　启动信号的程序

6.4.2　停止信号的程序

6.4.3　应答信号的程序

6.4.4　I2C设备发送一个字节数据的程序

6.4.5　I2C设备接收一个字节数据的程序

6.4.6　I2C设备写入一个字节数据的程序

6.4.7　I2C设备读取一个字节数据的程序

6.5　MPU-6050内部寄存器设置

6.6　归纳总结

6.7　科学精神的培养

第7章　基于STC15系列单片机飞控核心算法研究

7.1　姿态解算

7.1.1　姿态解算对于飞行器的作用

7.1.2　姿态解算涉及的传感器

7.1.3　四元数预备知识

7.1.4　利用四元数计算欧拉角

7.2　滤波算法

7.2.1　算术平均滤波法

7.2.2　滑动平均滤波法

7.2.3　互补滤波算法

7.2.4　卡尔曼滤波算法介绍

7.2.5　卡尔曼滤波算法

7.3　PID 控制算法

7.3.1　比例控制

7.3.2　比例-积分控制

7.3.3　比例-微分控制

7.3.4　比例-积分-微分控制

7.4　常见定高方式和选择

7.4.1　常见气压计介绍

7.4.2　为什么选择气压计定高方式

7.5　归纳总结

7.6　科学精神的培养

第8章　PID参数调节方法和整定

8.1　PID 各参数的含义及其重要性

8.2　PID 在实际中的使用

8.3　超声波程序分析与讲解

8.3.1　模块介绍

8.3.2　超声波时序图分析

8.3.3　超声波程序

8.4　使用PID调节定高

8.4.1　PID 调节定高程序

8.4.2　PID 程序分析

8.4.3　调节定高问题分析

8.5　PID 参数在飞行器上的整定

8.5.1　调试前的准备

8.5.2　飞行器方向的设定

8.5.3　调节内环

8.5.4　程序分析

8.5.5　串级PID的程序分析

8.6　归纳总结

8.7　科学精神的培养

第9章　油门补偿

9.1　A/D 转换器

9.2　A/D 转换测试程序详解

9.3　归纳总结

9.4　科学精神的培养

第10章　四旋翼飞行器的上位机调试

10.1　串行口内部结构

10.2　串口通信的原理

10.3　串行口1的相关寄存器

10.4　飞行器与上位机通信测试代码

10.4.1　uart.h代码

10.4.2　uart.c代码

10.5　上位机查看数据操作步骤

10.5.1　程序的下载

10.5.2　串口调试参数的方法

10.6　归纳总结

10.7　科学精神的培养

第11章　PWM信号和15系列单片机PWM信号的产生

11.1　PWM介绍

11.2　软件模拟PWM

11.3　15系列单片机内部PWM设置

11.3.1　I/O 口模式设置

11.3.2　寄存器设置

11.4　程序的编写与实现

11.4.1　15系列单片机PWM.h程序

11.4.2　PWM 初始化程序

11.4.3　调节占空比输出程序

11.5　归纳总结

11.6　科学精神的培养

第12章　基于STC15系列单片机遥控器控制算法

12.1　2.4GHz无线发送

12.2　摇杆控制飞行模式

12.3　体感控制飞行模式

12.4　OLED 显示屏

12.5　归纳总结

12.6　科学精神的培养

参考文献