申请人信息
申请人ID:谁叫小明
真实姓名:潘昊明
自我介绍:本人主线爱好为固体燃料火箭及发动机制作,为在该领域有更好的发展空间,曲线着重学习电子设计熟用各类MCU,Altium Designer 画图,Solidworks建模等,制作过火箭发动机测力卡,曾参加数个电子设计比赛,也曾获2021电子设计大赛省奖。
申请方式:个人
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申请人曾经发表的技术文章:
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项目信息
基于STC8G系列芯片的小型空心杯四旋翼无人机制作
学科分类:电子技术研究周期:90 天
摘要
在本项目中主要以STC8G高性能系列芯片的STC8G2K64S4,利用丰富的硬件功能:SPI、IIC、PWM等连接各传感器与执行器件协同完成遥控控制四旋翼飞行。并证明现STC芯片足以完成对四旋翼无人机的控制。
关键词

(1)项目的背景状况,例如研究起点或前人已经做过的相关工作。

    项目背景:

        四旋翼无人机质量轻,体积小,可垂直起降及悬停,在执行飞行任务时具有很强的机动性和很高的灵活性,但其控制其飞行需要姿态解算、自动控制、通信传输等技术支持,属于综合性较强的项目,且对MCU性能有着较大的要求,随着国内MCU的迅速发展,其性能越来越强大,集成了许多硬件设备已经足以支撑该综合性及性能需求较强的项目,但国内的四旋翼飞控成熟开源项目均基于STM32为主,STC芯片未能找到较为成熟的方案。又以随着芯片上涨严重的情形,国内MCU成为了未来电子控制的一大趋势。

        该项目将会使用STC8G2K64S4作为飞控主控芯片,使用其丰富的硬件SPI、IIC、UART、PWM等连接NRF24L01、BMP280、MPU6050、空心杯等外设对四旋翼无人机进行控制。以及基于STC8H3K64S4作为遥控主控芯片控制NRF24L01、OLED屏等外设完成该项目。因个人在电子设计领域日常花销过大,不足以支撑该项目进行,所以需要一定资金帮助。

    相关工作: 

        1. 现已完成飞控的硬件设计,且出来第一版飞控的PCB,经测试PCB,发现还需进行调整以及打板。

        2.飞控相对应的遥控已完成原理图绘制,接下来需要进行PCB绘制及打板。

        3.在软件方面已经完成各传感器、芯片、模块的功能实现并已形成可读性强的库文件。

(2)明确指出研究的目标,希望搞清楚什么问题,达到什么效果等。

    研究的目标:        

        本项目旨在进一步对国产MCU的实操学习,在制作过程中产生的成果提供给大家参考学习使用,验证国产8051内核的单片机足已完成该综合性以及性能需求较强的项目,为芯片选择方案提供方案。

        现发现传感器芯片及模块等提供的库文件均以软件模拟的SPI、IIC、PWM等作为功能实现,且存在较高的冗余度,若直接使用在该项目中会大幅度浪费了MUC的算力,在本项目中需要对传感器芯片以及模块的库函数进行移植以及修改,优化函数以及充分利用MCU的硬件设备。

    达成效果:

        在成品中能完成四旋翼无人机的多种运动控制,移植及优化出可读性极强的库函数供大家参考使用。

(3)为了实现上述研究目标,你做过哪些前期研究和准备工作,具备哪些研究条件(包括设备、信息、合作者及其擅长领域等)。

        现具备一定硬件及软件开发能力,熟悉本项目中各芯片以及传感器的使用操作。现具备软件设计,PCB设计,以及焊接能力,但因芯片需要热风枪焊接,需要购买所需设备。

(4)可行性分析,包括理论预测,初步方案等。

    可行性分析:

        国内以8051内核的MCU虽没有32位MCU的性能强大,但随着发展,其做到了高速的1T运算方式(一个晶振周期为一个机械周期),在内置晶振做到了支持35MHZ的时钟源支持,随其运算能力提高,足以完成四旋翼无人机的姿态解算、运动控制、通信传输等功能,支持其稳定飞行的需求。

    初步方案:

        1.飞控基于STC8G2K64S4作为主控芯片,使用其硬件外设连接MPU-6050,NRF24L01、BMP280等传感器芯片及模块等,完成无人机进行信息采集以及通信传输的功能。

        2.遥控器基于STC8H3K64S4作为主控芯片,使用其丰富的硬件设备,连接OLED屏、摇杆、NRF24L01等模块完成信息显示、控制信号采集、通信传输等功能。

(5)研究计划,打算如何研究,研究过程如何安排。

        在接下来的时间先对飞控的硬件进行改版以及打板测试(15天),继而开发相对应的遥控硬件(15天),在硬件测试完成后(15天),再进行飞控系统以及遥控系统的开发(45天)。

(6)研究成果的主要固定方式(实物,论文,视频等)。

        做出实物,并将在开发过程中产生的一切代码、工程文件等开源至论坛供大家参考学习使用。


开源协议
整体项目过程产生包括:原理图文件、PCB文件、建模文件、软件工程文件等均在论坛中开源。
资金预算
用途 规格型号 单价(元) 数量 单位 合计(元) 专家建议(元) 实际批准(元)
电烙铁+热风枪焊台 [淘宝]安立信862D双数显热风枪拆焊台 365 1 365 365 365
低温焊膏 [淘宝]维修佬低温焊膏40g 22 1 22 0 0
助焊膏 [淘宝]维修佬BGA助焊膏 24.8 1 24.8 24.8 24.8
陀螺仪+加速度计 [嘉立创商城]MPU-6050 48.1 2 96.2 96.2 96.2
气压计 [嘉立创商城]BMP280 14.45 2 28.9 28.9 28.9
四旋翼主控芯片 [淘宝]STC8G2K64S4 3.85 2 7.7 7.7 7.7
遥控主控芯片 [淘宝]STC8H3K64S4 3.95 2 7.9 7.9 7.9
遥控模块 [淘宝]NRF24L01 4.2 4 16.8 16.8 16.8
OLED屏 [淘宝]0.96寸OLED屏 13 2 26 26 26
航模锂电池 [淘宝]无人机电池航模锂电池 15.3 2 30.6 30.6 30.6
各种小原件+芯片 电阻电容排针充电芯片等 30 1 30 30 30
打板 [嘉立创PCB]打板 20 2 40 40 40
申请金额 695.9 元,专家建议 673.9 元,实际批准 673.9 元
拨款详情
序号 金额 状态
第 1 期 673.9 元 已拨款
项目状态
提交申请
专家审核
管理员复核
第 1 期拨款 673.9 元
结题
最新进展
提交申请表
用户信息通过审核
项目信息未通过审核,等待申请人修改。 审核意见:1、摘要里面废话超过一半。摘要不是引言。 2、多个关键词在正文中未出现。 3、申报文书语病太多,且未正确使用标点符号。 4、项目背景根本不是项目背景。 5、缺少研究目标,没有预期的指标、规模或创新点,无法看出相较于常见的无人机有何先进或不同之处,或研究方法有何优势。 6、缺少初步方案,没有总体设计,没有理论依据,没有仿真计算,没有基于初步方案的可行性分析。 7、研究计划不完整,只涉及飞控,与项目名称的关系不明。 科创基金H对项目质量有初步的要求,请申请人加以规范。
资金预算未通过审核,等待申请人修改。 审核意见:预算中没有钢网,那么要锡膏干什么。
提交申请表
用户信息通过审核
项目信息通过审核。 审核评语:申报材料修回后有所改善,但仍未解决上次审核指出的全部问题。项目信息缺少对仿真计算的披露,表明该项目有做到哪里算哪里的嫌疑,存在失控风险。
资金预算通过审核
管理员复核通过,开始项目。 审核评语:申请人在回复中对焊锡膏的解释并未响应第一次审核中提出的问题。
申请第 1 期拨款
第 1 期拨款成功
第 1 期申请人确认收款
项目现完成了基本代码的搭建,能用遥控器正常控制无人机,但调参未完成。前段时间为提高飞行器的机动性,修改的驱动电压,整体无人机电路方案进行了大改,现在新的PCB已完成。但由于最近临近期末考试以及准备比赛和实习的事情比较繁忙,项目有些停滞,待有时间再将所有文件开源出来
来自:电子信息 / 电子技术自助服务区 / 科创基金
2
谁叫小明 作者
3个月7天前 修改于 3个月7天前
1楼

关于审核意见中:“预算中没有钢网,那么要锡膏干什么。”的回复
在实际测试中发现MPU6050不能使用电烙铁进行焊接,芯片会因其静电造成芯片内部的永久损坏,具体寻错过程参考:https://www.kechuang.org/t/87604

所以需要焊锡膏与热风枪完成对其的焊接


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谁叫小明作者
3个月7天前
2楼

关于审核评语中:“申请人在回复中对焊锡膏的解释并未响应第一次审核中提出的问题。”的回复

使用焊锡膏不一定需要配合钢网使用,可以直接用针筒式焊锡膏挤至焊点后放置芯片,再使用热风枪焊接。若使用焊锡条不可避免使用焊笔,会造成上述芯片击穿报废的现象。


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评论(2)
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谁叫小明
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