基于ARM,的航模控制器设计

时间:2022-07-01 15:10:03 阅读:

内容摘要:摘要:飞机模型的遥控器是指利用无线电波传送操作者对摇杆的操作指令模型,从而指令航模飞机做出各种飞行姿

摘要:飞机模型的遥控器是指利用无线电波传送操作者对摇杆的操作指令模型,从而指令航模飞机做出各种飞行姿态。文主要介绍一种基于ARM芯片的航模遥控器设计,给出硬件系统的电路设计及软件设计。该控制器采用STM32F103T8U6作为主控芯片,硬件电路包括2.4GHz的无线收发模块,电源模块以及摇杆模块。测试结果表明,该遥

控器符合设计要求,系统稳定,实用性强,具有很好的市场推广价值。关键词:航模遥控器;ARM;STM32F103T8U6;摇杆;电源

中图分类号:TL503.5 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)11-0201-02

Abstract:Remote control aircraft model refers to the use of radio waves transmit the operator to the operation of the rocker arm instruction model, thus instruction rc airplane do all kinds of flight attitude.This paper mainly introduces a kind of model aircraft remote control design based on ARM chip circuit design and software design of the hardware system is given.The controller adopts the STM32F103T8U6 as main control chip, the hardware circuit includes a 2.4 GHz wireless transceiver module, power module and a handle module.Comply with the design requirements, the test results show that the remote control system is stable, practical strong, has the very good market value.

Key words: remote control;ARM;STM32F103T8U6;rocker;power source

远程控制技术又称为遥控技术,是指实现对被控目标的遥远控制,在工业控制,航空航天,家电领域应用广泛[1]。目前国内学习型遥控器大部分采用复制遥控器红外波形的思想,方法很多[2]。针对目前市面上已有的学习型遥控器都只能对一些特定的红外遥控编码进行学习的情况,本文设计了一种基于STM32的无线电波的航模遥控器,该遥控器通过对摇杆的指令传输到发射模块上发射,再由接收模块对接收到的指令进行编译,完成对航模飞机各种动作的操控。该航模遥控器具有体积小、操作简单、可靠性高、可扩展性强等优点,能够较好地满足对可靠遥控的要求,具有较大的应用推广价值。

1 系统总体设计方案

本文主要研究基于ARM的航模遥控器,主要包括相关硬件电路的设计和软件设计。硬件电路设计包括:主控芯片模块,电源模块,2.4GHz无线收发模块和摇杆模块。软件设计方面包括:遥控信号的接收,存储,指示灯显示,遥控信号发射等功能。完成硬件电路各个模块的设计,通过Altium Designer[3]软件画好PCB版图,同时对相应的模块进行调试。软件程序方面协调硬件电路,同步进行测试分析,共同完成调试结果。

2 系统硬件电路设计

航模遥控器分为四个大模块:主控芯片模块,电源控制模块,无线收发模块和摇杆模块。

如图1所示。

2.1 主控芯片模块

主控芯片模块采用的是STM32103FT8U6的芯片。STM32系列的芯片优点是:采用ARM最新的,先进架构的Cortex-M3核;低功耗;集成度高;易于开发,可使产品快速进入市场[4]。主控芯片模块如图2所示。

2.2 电源模块

电源模块主要为主控芯片的正常工作提供稳定的电压,模块里面的电容主要起到滤波作用,晶体振荡器的作用是为了给单片机正常工作提供稳定的时钟信号,通过基准频率来控制电路中频率的正确性。电源模块如图3所示

2.3 无线收发模块

nRF24L01是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4 GHz~2.5 GHz ISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01功耗低,在以-6 dBm的功率发射时,工作电流也只有9 mA;接收时,工作电流只有12.3 mA,多种低功率工作模式(掉电模式和空闲模式)使节能设计更方便。RFX2401C射频前端放大芯片增加了双天线功能,不会影响输出功率和效率,也不会增加封装尺寸。拥有高性能,低的成本和最高的集成度等优点。无线收发模块如图4所示。

2.4 摇杆模块

航模遥控器一般是有两个摇杆,操纵常用的升降,方向,副翼,油门四个通道,摇杆下面有四个电位,依靠电位器进行线性操作。遥控器最重要的就是这两个摇杆和四个通道还有收发系统,收发系统一般采用2.4GHz。

3 系统软件设计

初始化显示灯参数,设置为熄灭状态,系统时钟设置,每隔1ms响应一次,采用STM32的ADC的某几个通道进行摇杆模拟数据进行采集,各个接口的初始化为数据传输做准备 ,然后通过传感器将数据传送到各个模块,即进入主循环,进行相应的数据处理。

软件设计流程图:

4 结束语

通过多次实验测试,该方案设计的航模遥控器安全可靠,操作方便。同时,随着我国航模爱好者越来越多以及无线遥控器的快速发展,本次研制的航模遥控器也会随之发展,更会有很好的市场推广价值。

参考文献:

[1] 刘莹, 张恺. 应用单片机实现多通道无线比例控制[J]. 电气传动自动化, 2003,25(1).

[2] 李和平. 一直基于STM32的嵌入式遥控器设计[J]. 吉林大学学报, 2012,33(4): 66-68.

[3] 付强. Altium Designer软件在电路设计中的应用[J]. 科技传播, 2011(14).

[4] 李多, 叶桦. 一种基于STM32的嵌入式低功耗无线手持控制器设计[J]. 电子设计工程, 2012, 22(18): 101-103.


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