《空心杯四旋翼飛行器設計與套用》是2018年5月電子工業出版社出版的圖書，作者是彭建盛。
基本介紹
- 中文名：空心杯四旋翼飛行器設計與套用
- 作者：彭建盛
- ISBN：9787121341380
- 頁數：284頁
- 定價：68元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2018年5月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書以編程相對簡單的51單片機作為平台來製作一款四軸飛行器，內容包括無人機的歷史發展、四旋翼飛行器的結構和原理、無人機的開發環境、小四軸空心杯無人機電路板製作、PCB板手工焊接方法、MPU-6050 六軸（陀螺儀+加速度計）感測器介紹及通信、基於STC15系列單片機飛控核心算法研究、調節PID參數方法和整定、油門補償、四旋翼飛行器的上位機調試、PWM信號介紹以及15系列單片機PWM信號的產生、基於STC15系列單片機遙控器控制算法，全書圖文並茂，敘述清晰，操作步驟詳實，選用的平台、軟體上手容易，是一本容易上手的無人機DIY學習手冊。
圖書目錄
第一篇 基礎篇 1
第1章 無人機概述 2
1.1 無人機的發展歷史 3
1.2 什麼是無人機 7
1.2.1 固定翼無人機 7
1.2.2 旋翼無人機 8
1.2.3 旋翼無人機與固定翼無人機的優缺點 9
1.3 歸納總結 13
1.4 科學精神的培養 13
第2章 四旋翼飛行器結構和原理 14
2.1 四旋翼飛行器的分類 14
2.2 四旋翼飛行器坐標系的建立 15
2.3 四旋翼飛行器的結構特性 16
2.4 四旋翼飛行器的運動模式分析 16
2.4.1 垂直上升與下降運動 16
2.4.2 俯仰運動 18
2.4.3 橫滾運動 19
2.4.4 偏航運動 20
2.4.5 水平運動 22
2.5 四旋翼飛行器的基本組成 23
2.5.1 電機 24
2.5.2 電調 25
2.5.3 電池 28
2.5.4 正反螺旋槳 31
2.5.5 機架 35
2.5.6 飛行控制器 40
2.5.7 遙控器 43
2.6 歸納總結 44
2.7 科學精神的培養 45
第二篇 硬體篇 47
第3章 開發環境之AD、Keil 48
3.1 開發環境的搭建和介紹 48
3.2 元件封裝庫的建立 50
3.2.1 元件庫的建立 50
3.2.2 封裝庫的建立 55
3.2.3 第三方元件庫和封裝庫的導入 58
3.3 建立工程指導 59
3.3.1 建立第一個工程 59
3.3.2 創作遙控器PCB 61
3.4 Keil ?Vision4集成開發環境（IDE）介紹和獲取 67
3.5 stc-isp-15xx-v6.85的獲取 68
3.5.1 軟體安裝 68
3.5.2 Keil ?Vision4軟體的使用 68
3.6 歸納總結 74
3.7 科學精神的培養 74
第4章 空心杯小四軸無人機電路板製作 75
4.1 製作小四軸飛行器所需的工具與元器件 75
4.1.1 飛行控制器電路板元器件材料清單 75
4.1.2 空心杯小四軸飛行控制器電路板 76
4.1.3 製作工具 77
4.2 飛控原理圖繪製 77
4.2.1 主控與指示燈 77
4.2.2 電源電路的選擇 80
4.2.3 姿態角度獲取電路 82
4.2.4 電機驅動部分電路 83
4.2.5 無線模組接口電路 84
4.2.6 下載接口 85
4.2.7 氣壓計電路 86
4.3 製作遙控器需要的元器件清單 87
4.3.1 焊接遙控器所需要的元器件清單 87
4.3.2 遙控器電路板 88
4.4 遙控器原理圖繪製 89
4.4.1 主控與下載電路 89
4.4.2 搖桿電位器電路 90
4.4.3 遙控器電源電路 92
4.4.4 微調電路 92
4.4.5 體感控制電路 93
4.4.6 按鍵模組 94
4.4.7 無線模組接口電路 95
4.4.8 蜂鳴器電路 95
4.5 歸納總結 95
4.6 科學精神的培養 96
第5章 四軸PCB手工焊接方法 98
5.1 所需工具 98
5.1.1 焊台和電烙鐵 98
5.1.2 其他工具 99
5.2 手工焊接表面貼片流程 100
5.3 PCB實物圖 100
5.4 MPU-6050的焊接方法 101
5.4.1 MPU-6050的封裝形式 101
5.4.2 MPU-6050手工焊接方法 102
5.5 主控晶片手工焊接流程 103
5.5.1 主控晶片實物圖 103
5.5.2 主控晶片的手工焊接方法 104
5.5.3 其他晶片手工焊接方法 106
5.6 其他器件的焊接 106
5.6.1 電阻和電容的焊接 106
5.6.2 貼片LED正負極的判斷方法 107
5.6.3 電機的焊接問題 107
5.6.4 焊接完成效果 108
5.7 歸納總結 109
5.8 科學精神的培養 109
第三篇 飛控篇 111
第6章 MPU-6050六軸（陀螺儀+加速度計）感測器介紹及通信 112
6.1 MPU-6050六軸（陀螺儀+加速度計）感測器介紹 112
6.1.1 概述 112
6.1.2 特徵 113
6.1.3 MPU-6050的套用領域 114
6.1.4 引腳介紹 114
6.1.5 硬體連線 116
6.2 I2C匯流排的介紹與使用 118
6.3 I2C匯流排硬體結構和時序 119
6.3.1 I2C匯流排硬體結構圖 119
6.3.2 I2C匯流排通信時序 120
6.4 I2C匯流排4個信號的程式分析 121
6.4.1 啟動信號的程式 123
6.4.2 停止信號的程式 123
6.4.3 應答信號的程式 124
6.4.4 I2C設備傳送一個位元組數據的程式 124
6.4.5 I2C設備接收一個位元組數據的程式 125
6.4.6 I2C設備寫入一個位元組數據的程式 126
6.4.7 I2C設備讀取一個位元組數據的程式 127
6.5 MPU-6050內部暫存器設定 128
6.6 歸納總結 150
6.7 科學精神的培養 150
第7章 基於STC15系列單片機飛控核心算法研究 151
7.1 姿態解算 151
7.1.1 姿態解算對於飛行器的作用 151
7.1.2 姿態解算涉及的感測器 152
7.1.3 四元數預備知識 152
7.1.4 利用四元數計算歐拉角 153
7.2 濾波算法 167
7.2.1 算術平均濾波法 167
7.2.2 滑動平均濾波法 168
7.2.3 互補濾波算法 168
7.2.4 卡爾曼濾波算法的介紹 169
7.2.5 卡爾曼濾波算法 169
7.3 PID控制算法 170
7.3.1 比例控制 170
7.3.2 比例-積分控制 171
7.3.3 比例-微分控制 172
7.3.4 比例-積分-微分控制 172
7.4 常見定高方式和選擇 173
7.4.1 常見氣壓計介紹 173
7.4.2 為什麼選擇氣壓計定高方式 176
7.5 歸納總結 176
7.6 科學精神的培養 177
第8章 PID參數調節方法和整定 178
8.1 PID各參數的含義及其重要性 178
8.2 PID在實際中的使用 180
8.3 超音波程式分析與講解 183
8.3.1 模組介紹 183
8.3.2 超音波時序圖分析 184
8.3.3 超音波程式 185
8.4 使用PID調節定高 187
8.4.1 PID調節定高程式 187
8.4.2 PID程式分析 189
8.4.3 調節定高問題分析 191
8.5 PID參數在飛行器上的整定 192
8.5.1 調試前的準備 192
8.5.2 飛行器方向的設定 192
8.5.3 調節內環 193
8.5.4 程式分析 195
8.5.5 串級PID的程式分析 199
8.6 歸納總結 200
8.7 科學精神的培養 201
第9章 油門補償 202
9.1 A/D轉換器 202
9.2 A/D轉換測試程式詳解 205
9.3 歸納總結 210
9.4 科學精神的培養 211
第10章 四旋翼飛行器的上位機調試 212
10.1 串列口內部結構 212
10.2 串口通信的原理 213
10.3 串列口1的相關暫存器 216
10.4 飛行器與上位機通信測試代碼 218
10.4.1 uart.h代碼 218
10.4.2 uart.c代碼 219
10.5 上位機查看數據操作步驟 224
10.5.1 程式的下載 224
10.5.2 串口調試參數的方法 226
10.6 歸納總結 231
10.7 科學精神的培養 231
第11章 PWM信號和15系列單片機PWM信號的產生 232
11.1 PWM介紹 232
11.2 軟體模擬PWM 233
11.3 15系列單片機內部PWM設定 235
11.3.1 I/O口模式設定 236
11.3.2 暫存器設定 237
11.4 程式的編寫與實現 245
11.4.1 15系列單片機PWM.h程式 245
11.4.2 PWM初始化程式 246
11.4.3 調節占空比輸出程式 251
11.5 歸納總結 252
11.6 科學精神的培養 252
第12章 基於STC15系列單片機遙控器控制算法 253
12.1 2.4GHz無線傳送 254
12.2 搖桿控制飛行模式 259
12.3 體感控制飛行模式 262
12.4 OLED顯示屏 263
12.5 歸納總結 268
12.6 科學精神的培養
