方案介紹

本設計是基于STM32F4的四軸航拍平臺。以STM32F407為控制核心，四軸飛行器為載體，輔以云臺的航拍系統。硬件上由飛控電路，電源管理，通信模塊，動力系統，機架，云臺伺服系統組成。算法上采用簡潔穩定的四元數加互補濾波作為姿態解算算法，PID作為控制器，實現飛行，云臺增穩等功能。具有靈活輕盈，延展性，適應性強好等特點。

設計采用STM32F4作為核心處理器，該處理器內核架構??ARM???Cortex-M4，具有高性能、低成本、低功耗等特點。主控板包括傳感器MPU6050電路模塊、無線藍牙模塊、電機啟動模塊，電源管理模塊等；遙控使用商品遙控及接收機。控制芯片捕獲接收機的PPM命令信號，傳感器與控制芯片之間采用IIC總線連接，MCU與電調之間用PWM傳遞控制信號。軟件算法才用基于四元數的互補濾波解算姿態叫，控制算法才用經典PID控制器控制云臺舵機和四軸電機。下圖為本設計總體框圖。

• 系統硬件設計：針對前面提出的整體設計方案，本設計采取模塊化策略,將各個功能部分開來設計，最后組合起來。
• 電源管理模塊：四軸飛行器要求整體設計質量較輕，體積較小，因此在電池的選取方面，采用體積小、質量輕、容量大的鋰電池供電最合適。系統的核心芯片為STM32F103，常用工作電壓為3.3V，同時慣性測量傳感器，藍牙通信模塊的常規供電電壓也為3.3V，鋰電池的電壓為11.4V，要使系統正常工作，需要將11.4V的鋰電池電壓穩壓到3.3V。常用的78系列穩壓芯片已不再適用，必須選擇性能更好的穩壓芯片。

經綜合考慮，本電路采用LM1117-3.3和LM2940-5電源部分的核心芯片。電池電源經過LM2940-5降到5V后在輸入LM1117-3.3穩壓為3.3V。由于電機部分電流較大，故在飛控電路部分加入了過流保護，使用500mA的保險絲。