带你一起做 “Mini四轴无人机” -- (2)使用立创EDA软件进行电路设计

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选择匿名的用户   2021-6-2 16:21   3653   0

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各位亲爱的博友,感谢各位的关注和点赞。真的非常非常抱歉,本来计划一到两个月完成这套无人接教程的,可是因为我刚刚换了工作,而且到了新的城市,很多事儿要处理,结果,第二篇博文这么久一直没有完成,如今兄弟我已经正式入职,很快会开始新的征程,也能按部就班的完成文章了。再次感谢大家的关注。

1. 前言

随着兔子和老鹰(老是审核不通过)MYZ的开战,种花家和鹰酱关系逐渐恶化!做为我们嵌入式硬件工程师,感触最深的就是,查破解版的电话接连不断,不论是altium designer,auto CAD,还是MDK,MATLAB,都在疯狂的轰炸着各个中小公司的工程师,然而,本来中小为企业生存就非常的艰难,加上疫情的影响,更是雪上加霜。可以说根本没有能力购买这些软件的版权(我支持有能力的企业购买正版软件),我在另一篇博文《RT-Thread Studio使用笔记(十):总结》中也论述了我的观点,近两年,我迈上了从自身做起支持国产的道路,而且,我会坚持不懈的为推广自主软件尽我自己的一点微薄之力,其中就包含立创EDA,和RT-Thread。

2. 熟悉立创EDA

立创EDA,立创商城,深圳嘉立创,以及立创开源广场,形成了一个完整的生态系统,您可以一站式实现元器件选型、电路设计、PCB设计、BOM配单,PCB及SMT加工以及经验分享等所有操作,可以说是嵌入式硬件工程师的样板利器,这也是我主要推荐的原因,它们,真的可以做到让您迅速的完成技术的验证。

如果您以前有AD的设计经验,我相信您可以直接上手,没有什么不适应,基本操作入门教程可以参考帮助《立创EDA使用教程》。您可以使用网页版或离线版,没有什么差别,如果需要再不同场合操作,那就使用网页版。

3. 无人机原理图设计

四轴无人机很多人都做过,不同人有不同的出发点,我们就讲讲作为一个嵌入式工程师是如何思考和设计的。

1. 首先咱们先了解下EDA的界面,最上边1区是菜单栏,里面集合了很多关键操作,有什么功能找不到,就在菜单里翻,一定会有;2区是项目管理区,您可以尝试在不同的地方右键,文件操作都在里面;3区是最重要的元件库,这里直连立创商城,你可以通过简单的操作,了解芯片的价格、数据手册、甚至demo,应该是该软件的亮点;4区是快捷图标,您可以选择鼠标选取,也可以选择键盘操作,重要的一点,LCEDA的快捷键和AD很接近。5区是属性区,您每一步操作的参数细节都在这里修改。正中央的一大块儿就是画布了喽。

2. 要做一架无人机,脑子里首先要将无人机的整体琢磨一遍,无人机怎么组成的呀,无人机有哪些功能呀,每一功能由什么样的器件实现呢...?就这样过一遍之后,您是不是知道干什么了?对,无人机必须有控制芯片,要选单片机;不能插着电源适配器飞行的,要设计电池及电源电路;无人机要飞,要有电机和电机驱动;怎么知道无人机当前的姿态呢,需要陀螺仪、地磁传感器、高度传感器;如何控制无人机的动作呢,WiFi、2.4G或者红外,认你选。那么好,开始你的表演!

2.1. 无人机电源设计

无人机需要用锂电池供电,因为是迷你的,所以电池不能太重,咱们选200mAh左右的小电池,标称电压3.7V,而单片机供电要求为3.3V,常用的LDO无法满足要求,所以我们先进行升压,将电池的电压升压到5V,再由LDO降压到3.3V供单片机及其他芯片使用。另外,为防止电池过放或因不知道电池电量不足导致炸机是很悲催的事情,所以我们设计一组电池电压检测电路,由单片机ADC实时采集。同时,考虑平时使用USB进行调试,为了初期调试方便,我们同样也使用USB进行供电。

2.2. 无人机主控最小系统

最小系统没什么特殊的,你手头有什么单片机或者你喜欢用什么就选什么,我这里使用了比较小的有源晶振,同时为了降低重量,也没有使用标准的JTAG调试接口。减重,减重,减重,记住无人机最关键的是重量。我们这次的设计,争取在35克左右,上一版50克,太重了。

2.3. 电机驱动

我们使用的8520小空心杯电机,控制非常简单,用个电流大点的mos管完全没有问题,需要注意的就是,电机两端要并联个小电容,减少电机的干扰。如果您手头有示波器,可以观察下不同容值对干扰的抑制作用。

2.4. 传感器电路

我们无人接要想平稳的飞行,全靠姿态传感器了。目前市场最便宜、也最常用的是6轴姿态传感器MPU6050,配合HMC5883L实现无人接的姿态监测,有BMP280实现高度监测,当然您也可以使用10轴姿态传感器MPU9250,一颗芯片顶三颗,不过,价格挺高呀!这里特别考验大家的动手能力了,这些芯片,确实都不太容易焊接,QFN、LGA等你来挑战呀!

2.5. 无线通信电路

通讯这块儿,上一版我用的自己原来设计的一款ESP32S的pack,这是这一版设计最大的痛点,他老人家太重了!这一次,我准备使用2.4G模块或者直接使用红外头,目前我还没想好,大家给点建议,今天快23点了,我等大家的建议再设计。换通讯芯片的话,我还得做遥控器,我的天,又增加工作量了。

最后:大家别忘了给我提建议哦!我还等着呢。。。。。。。

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