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zhang-heng/Pterosauria

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#Pterosauria

这是一个基于Arduino开发的四轴飞行器,整套飞行器分为飞控端和遥控端。

TodoList:

四轴飞行器分为两种基本飞行模式:X模式和十模式,模式的区别体现在做俯仰和横滚的中心轴不一样,暂选择实现十模式。

四轴平衡控制:根据三轴角速度、陀螺仪数据, 控制状态分为 平衡态:俯仰(pitch)、横滚(roll)、航向(raw)、高度(elevation),平衡态主要以锁定以上四种状态的绝对值实现。遥控端的指令分为:悬停、前平移、后平移、左平移、右平移、左旋、右旋、上升、下降。遥控指令与控制状态存在对应关系。表现在悬停即保持基本的四平衡态;前后平移与pitch目标值关联;左右平移与roll目标值关联;左右旋与raw目标值相关;升降与elevation目标值相关。遥控端的指令输入两个joystick对应,左摇杆上下为前后平移、左摇杆左右为左右平移、右摇杆上下为升降平移、右摇杆左右为左右旋。pitch/roll值来源:三轴加速度计、陀螺仪。raw值来源:电子罗盘。elevation值来源:气压传感器。

启停过程:以面朝地面的超声波测距来感知是否已悬空和是否已接地。

#飞控端: 机架及动力部分:网购的成品四轴飞行器机架、无刷电机、电调、正反浆。 控制部分: arduino mini pro(Atamga328) 2.4GHz无线通讯模块(NRF24L01) 超声波测距模块(HC-SR04) 气压传感器(BMP180) 三轴加速度计、陀螺仪(MPU-6050) 电子罗盘(GY-271 HMC5883L)

#遥控端: arduino mini pro(Atamga328) 2.4GHz无线通讯模块(NRF24L01) PS2游戏摇杆控制器(Joystick) 1602液晶显示屏 自锁、无锁按钮若干 各色led小灯若干

┌ └ ┐ ┘ ─ │ ├ ┤ ┬ ┴ ┼

#Arduino mini:

                                    ┌──────┐
                   ┌───── USB ──────┤  PC  │
                   │                └──────┘
      ┌───────────***───────────┐
      │        micro usb        │
      │      # USB─TTL 5v #     │
      └──┬───┬───┬───┬───┬───┬──┘
         │   │   │   │   │   │
         │   │   │   │       │
     ┌───*───*───*───*───*───*───┐
     │  DTR TXD RXD VCC GND GND  │
     ┤*TXD                   RAW*├
     ┤*RXD                   GND*├
     ┤*RESET               RESET*├
     ┤*GDN                   VCC*├
     ┤*2                      A3*├
     ┤~3  ## Arduino mini ##  A2*├ 
     ┤*4                      A1*├ 
     ┤~5                      A0*├
     ┤~6                      13*├
     ┤*7                      12*├ 
     │    RES SCK MIS A6  A7     │
     ┤*8 ──*┬──*┬──*┬──*┬──*┬ 11~├
     │   GND│MOS│VCC│ A4│ A5│    │
     ┘~9 ┐*─│┐*─│┐*─│┐*─│┐*─│ 10~└
         └┐ │└┐ │└┐ │└┐ │└┐ │

#Aircraft:

LinkForm:
     ┌───────┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
     │Arduino│GND│  2 │ ~3 │  4 │ ~5 │ ~6 │  7 │  8 │ ~9 │~10 │~11 │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │MPU6050│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ RF24  │GND│    │    │    │    │    │ CSN│ CE │    │    │MOSI│
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │HC-SR04│GND│    │    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │GY-271 │GND│    │    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ BMP180│GND│    │    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Motor │GND│    │    │    │ MW │ MS │    │    │ MA │ MD │    │
     └───────┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
     ┌───────┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
     │Arduino│VCC│ 12 │ 13 │ A0 │ A1 │ A2 │ A3 │ A4 │ A5 │ A6 │ A7 │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │MPU6050│VCC│    │    │    │    │    │    │ SDA│ SCL│    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ RF24  │VCC│MISO│ SCK│    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │HC-SR04│VCC│    │    │    │    │    │    │    │    │TRIG│ECHO│
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │GY-271 │VCC│    │    │    │    │    │    │ SDA│ SCL│    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ BMP180│VCC│    │    │    │    │    │    │ SDA│ SCL│    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Motor │VCC│    │    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     └───────┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
     

MUP6050:
     ┌───────────────────────────┐ 
 VCC ┤*VCC     ##MUP6050##       │
 GND ┤*GND                       │
  A5 ┤*SCL                       │
  A4 ┤*SDA                       │
     ┤*XDA                       │
     ┤*XCL                       │
     ┤*ADO                       │
  *2 ┤*INT                       │
     └───────────────────────────┘

RF24:
     ┌───────────────────────────┐
     ┤*IRQ     ##RF24##     MISO*├ 12
  11 ┤*MOSI                  SCK*├ 13
   7 ┤*CSN                    CE*├ 8
 VCC ┤*VCC                   GND*├ GND
     └───────────────────────────┘
 

#RemoteControl:

LinkForm:
     ┌───────┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
     │Arduino│GND│  2 │ ~3 │  4 │ ~5 │ ~6 │  7 │  8 │ ~9 │~10 │~11 │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     └───────┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘
     ┌───────┬───┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┐
     │Arduino│VCC│ 12 │ 13 │ A0 │ A1 │ A2 │ A3 │ A4 │ A5 │ A6 │ A7 │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│GND│ INT│    │    │    │    │    │    │    │    │    │
     ├───────┼───┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤
     │ Jstick│VCC│    │    │    │    │    │    │ SDA│ SCL│    │    │
     └───────┴───┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

Joystick:
     ┌───────────────────────────┐
     ┤*VCC     ##Joystick##      │
     ┤*GND       ##Left##        │
     ┤*I-X                       │
     ┤*I-Y                       │
     ┤*I-Z                       │
     └───────────────────────────┘
     ┌───────────────────────────┐
     ┤*VCC     ##Joystick##      │
     ┤*GND      ##Right##        │
     ┤*I-X                       │
     ┤*I-Y                       │
     ┤*I-Z                       │
     └───────────────────────────┘
     
1602:

     ┌──────────────────────────┐       ┌──────────────────────────┐      ┌──────────────────────────┐
     ┤*QB    ##74HC595##   VCC* ├       ┤*QB   ##74HC595##    VCC* ├      ┤*QB   ##74HC595##    VCC* ├
     ┤*QC                   QA* ├       ┤*QC                   QA* ├      ┤*QC                   QA* ├
     ┤*QD                   SI* ├       ┤*QD                   SI* ├      ┤*QD                   SI* ├ 
     ┤*QE                   OE* ├       ┤*QE                   OE* ├      ┤*QE                   OE* ├ 
     ┤*QF                  RCK* ├       ┤*QF                  RCK* ├      ┤*QF                  RCK* ├
     ┤*QG                  SCK* ├       ┤*QG                  SCK* ├      ┤*QG                  SCK* ├
     ┤*QH                 SCLR* ├       ┤*QH                 SCLR* ├      ┤*QH                 SCLR* ├
     ┤*GND                 SQH* ├       ┤*GND                 SQH* ├      ┤*GND                 SQH* ├
     └──────────────────────────┘       └──────────────────────────┘      └──────────────────────────┘
                                     
           
               ┌─┴───┴───┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴───┴──┐
               │VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK │ 
               │                       ##1602##                     │
               └────────────────────────────────────────────────────┘
     

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DIY的四旋翼飞控,遥控。

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