胡启迪 何婷

摘要：四轴飞行器作为对称式动力分布多旋翼飞行平台中结构最为简单，成本及能效比最高，但可靠性最低的一种，其非常适合作为一种多旋翼飞行器的练习、学习及研究平台。本设计合理利用STC15系列单片机的片上外设资部署必需的传感器及通信模块的同时预留扩展接口，最终形成四轴飞行控制器的硬件体系。其配合相应的软件可实现对微型四轴飞行器的遥控及半自主飞行控制。实验表明，该设计成本低廉，运行稳定，可扩展能力强，适用于多旋翼飞行器爱好者入门学习及51单片机的教学。

关键词：四轴；飞行控制器；STC15

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）17-0246-02

Abstract： Four?axis aircraft is the simplest structure， cheapest price and highest energy efficiency one in symmetrical multi rotor flight platform. Although its reliability is low But can be used for training and studying. By rational use of on-chip peripherals of STC15 and Reserves extension interface， designed one hardware of system micro Four?axis aircraft. Combine with proper software， can control it flying automatically or by controller. The practice results show that this design has the advantages of low cost，stable flight attitude and easy for updated， apply to beginning learners of multi rotor flight and teaching of MCS-51.

Key words： Four-axis； Flight controller； STC15

1 前言

飞行器可分为多旋翼及固定翼两大类，前者相较于后者的最突出优势为垂直起降及定点悬停，因此很容易摆脱场地限制及实现高精度作业。基于该优势，其非常适用于执行诸如侦察、跟随以及低匀速空中作业等任务。可以看出，其可应用的领域相较于固定翼来说要广泛得多，因此受到相关行业各类人员的广泛关注，且关注点大都集中于4旋翼（四轴）飞行器上。在此背景下，结合国内高校普遍采用51内核单片机进行MCU教学的现状，基于其中性能及外设均相对领先的STC15系列单片机设计一款微型四轴（最大轴距小于15cm，起飛重量小于500g）飞行控制器，无论是对单片机教学还是培养新一代无人机研发工程师均有积极的促进作用。

2 整体设计

本设计分为硬件和软件两个部分，其中硬件部分构成如图1 所示，软件部分构成如图2所示。……