目录
遥控原理图设计
电源稳压:
裸片最小系统:
晶振电路:
摇杆电路:
蜂鸣器电路:
按键:
OLED:
AT24C02电路:
板载接口:
遥控PCB设计
PCB绘制注意事项:
无人机主板原理图设计
电源设计
电机驱动:
最小系统板:
MPU6050:
对外接口:
激光接口:
激光测距模块:
无人机主板PCB设计
PCB绘制注意事项:
演示视频:
无人机试飞
遥控原理图设计
电源稳压:
稳压电路选用 MIC5219 低压差线性稳压芯片,输入为 3.7V 锂电池,经 LDO 稳压后输出 3.3V 电压。电路在输入侧放置 104 电容,输出侧采用 10μF 钽电容 + 104 电容进行滤波,抑制电压纹波;同时设计 LED 指示灯回路,用于电源上电状态指示,为遥控主控电路提供稳定可靠的 3.3V 电源。
裸片最小系统:
本部分为 STM32F103C8T6 单片机最小系统。电路包含主电源供电、NRST 复位电路、外部晶振电路,以及 BOOT 启动配置引脚;预留 SWD 下载调试接口,可完成程序烧录与在线调试。芯片引出多组 GPIO 引脚,分配给按键、串口、I2C、SPI 等外设接口,并配置一颗 LED 作为系统状态指示灯,可外接传感器、无线模块与执行器件,实现遥控信号采集、逻辑运算与输出控制。
晶振电路:
本模块为 STM32 双晶振时钟电路,包含 8MHz 高速外部晶振与 32.768kHz 低速 RTC 晶振。8MHz 主晶振搭配 20pF 起振电容,提供系统主时钟,保障单片机内核、外设稳定运行;32.768kHz 晶振同样配置 20pF 负载电容,接入 PC14、PC15 引脚,作为 RTC 实时时钟源,为系统提供精确计时,满足遥控装置定时相关功能需求。
摇杆电路:
本模块为双摇杆模拟采集电路,由两个 5kΩ 双轴电位器摇杆组成,作为遥控装置的人机输入单元。摇杆供电 3.3V,输出四路模拟信号:左摇杆前后滑动输出油门 THR、左右滑动输出偏航 YAW;右摇杆前后滑动输出俯仰 PITCH、左右滑动输出横滚 ROLL。四路模拟电压接入 STM32 单片机 ADC 引脚,采集摇杆位置信息,将手动操作转换为数字控制量,实现飞行器姿态与油门的操控指令输入。
蜂鸣器电路:
本模块为 NMOS 管驱动蜂鸣器电路,作为遥控系统声音提示单元。主控引脚输出 BUZZ 控制信号,10K 下拉电阻保障 NMOS 管在无信号时可靠关断;当单片机输出高电平,NMOS 导通,蜂鸣器接入 VBAT 电源开始鸣响。该电路利用 MOS 管提升驱动能力,实现上电、按键触发、告警等场景的声音提示反馈。
按键:
本模块为 8 路独立按键输入电路,作为遥控装置辅助人机交互单元。按键一端统一接 GND,另一端分别接入 STM32 单片机 IO 口,采用下拉输入检测方式。当按键按下时对应引脚电平拉低,单片机扫描 IO 电平识别按键动作,可用于功能切换、模式选择、参数微调等拓展控制功能。
OLED:
本模块为 I2C 接口 OLED 显示电路,选用 HS96L03W2C03 屏幕,由 3.3V 电源供电。SCL、SDA 引脚分别连接 STM32 的 PB8、PB9,通过 I2C 通信协议与主控芯片完成数据交互,用于实时展示遥控系统的油门、姿态、电量等运行参数,实现人机可视化信息输出。
AT24C02电路:
本模块为 AT24C02 EEPROM 存储电路,采用 I2C 通信协议,3.3V 供电。SDA、SCL 引脚配置 3.9kΩ 上拉电阻保障总线电平稳定;WP 引脚接地,关闭写保护。主控芯片可通过 I2C 总线对 AT24C02 读写数据,用于保存遥控装置的参数、校准值等信息,断电后数据不丢失,上电可读取保存的配置。
板载接口:
本模块为板载外设接口电路,包含 NRF24L1 无线模块插座、备用串口接口与 SWD 仿真烧录接口。NRF24L1 接口采用 SPI 总线,引出 CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、N_IRQ 信号,用于无线数据收发,实现遥控器与接收端通信;UART1 备用串口引出收发引脚,可用于调试信息打印或外接扩展设备;SWD 接口提供 SWCLK、SWDIO 信号,支持程序烧录与在线调试,方便开发阶段固件下载与故障排查。
遥控PCB设计
PCB绘制注意事项:
1.电源线要走15mil以上,图中是20mil
2.stm32的两个晶振要离芯片近一些,可以做包地处理(图中没有)
3.NRF24L01底下不能铺铜和走线,否则会出现信号干扰,导致接收不良
无人机主板原理图设计
电源设计
本模块为无人机机载电源管理电路,采用BL8530 升压芯片搭配662K LDO稳压芯片的先升压后降压架构。电池输入经电源开关 S1、肖特基二极管送入 BL8530 升压电路,配合 47uH 储能电感、续流肖特基二极管,将电池电压升压至稳定 5V;5V 输入 662K 低压差线性稳压器,输出 3.3V,给主控单片机、NRF24L01无线模块、OLED、激光、电机、陀螺仪等机载外设供电。电路配置多组滤波电容抑制电源纹波,0Ω 电阻作为数字地分割测试点。先升压再稳压的设计,可在电池电压跌落阶段,依然保障后端 3.3V 供电稳定,提升无人机主控与外设的电源质量,避免电压跌落造成飞控死机、无线断连。
电机驱动:
本模块为四轴无人机四路电机驱动电路,采用 2302 N 沟道 MOS 管作为功率开关,共 4 路完全一致的驱动通道。单片机输出 PWM 信号,经 100Ω 栅极限流电阻驱动 MOS 管;10K 下拉电阻保证 MCU 无输出时 MOS 管可靠关断,防止电机误启动;电源端并联 104 电容用于滤波,抑制电机启停产生的电源尖峰干扰。通过调节 PWM 占空比控制 MOS 管导通时长,从而调节四路电机的平均电压与转速,实现四旋翼的升力控制,完成无人机姿态与位置调节。右下角标注四旋翼电机布局,对应机头方向,方便飞控逻辑编写。
最小系统板:
本模块为STM32F103C8T6 单片机最小系统。电路搭载 8MHz 外部晶振与 20pF 匹配电容,为主芯片提供系统时钟;BOOT0 引脚通过 10k 电阻下拉至地,默认选择主闪存启动模式;NRST 复位引脚搭配 104 电容实现上电复位。芯片供电引脚并联多组 104 退耦电容,滤除电源噪声,保障主控供电稳定。芯片引出全部外设引脚:四路 PWM 输出用于电机调速,I2C 引脚外接 OLED 与 AT24C02,SPI 引脚对接 NRF24L1 无线模块,预留 UART 串口、SWD 调试接口与 LED 状态指示灯,可完成姿态解算、遥控信号解析、电机 PWM 输出等无人机核心控制任务。
MPU6050:
本模块为 MPU6050 六轴传感器电路,负责无人机姿态采集。MPU6050 集成三轴加速度计与三轴陀螺仪,采用 I2C 通信接口,3.3V 供电。电路配置 104 电源滤波电容、10nF 数字滤波电容以及 2.2nF 内部泵升电容,用于稳定芯片内部电源,抑制传感器采集噪声。SDA、SCL 引脚接入主控 STM32 的 I2C 总线,芯片采集飞行器的加速度与角速度数据,上传至单片机进行姿态解算,输出俯仰、横滚、偏航角度,为无人机姿态闭环控制提供原始传感数据。
对外接口:
本模块为飞控板板上对外接口电路,包含 NRF24L01 无线模块插座、两组扩展排针以及 USB 接口。NRF24L01 接口采用 SPI 总线,引出 CE、CSN、SCK、MOSI、MISO、IRQ 信号,配套电源滤波电容,用于接收遥控器无线控制指令,实现无人机远距离无线通信;P2 排针集成 SWD 烧录调试引脚、UART 串口、电源引脚,支持固件下载、在线调试与串口信息输出;P3 为通用 IO 扩展排针,引出 BOOT 配置引脚与预留 IO 口,方便后期功能拓展;USB 接口增加 2.2K 上拉电阻,可实现 USB 通信,同时支持板卡供电。整套接口实现无线遥控、程序调试、外设拓展功能,完善四轴无人机飞控板外部交互能力。
激光接口:
本模块为激光负载驱动接口电路,用于外接激光模块。主控 STM32 的 PA8 引脚输出控制信号,经 100Ω 栅极限流电阻驱动 AO3400 N 沟道 MOS 管;10K 下拉电阻保证主控 IO 无输出时 MOS 管可靠关断,防止激光误触发。MOS 管作为电子开关控制 H1 接口通断,接口供电为 5V,单片机输出高低电平即可打开 / 关闭激光模块。可在无人机飞行时控制激光开启,用于标记、定位等拓展功能。
激光测距模块:
本模块为 VL53L0X 激光测距传感器接口电路。VL53L0X 是 ToF测距芯片,采用 I2C 通信。接口 H2 提供 3.3V 供电、数字地,PB8、PB9 作为 I2C 的 SCL、SDA 引脚与 STM32 主控相连。该传感器可以测量无人机与障碍物、地面的距离,数据传入飞控主控,用于定高、避障等功能拓展,提升无人机飞行安全性。
无人机主板PCB设计
PCB绘制注意事项:
1.电源线要走25mil以上,由于电池直连电机,最好电源线走30mil以上
2.升压电路和降压电路的走线需要铺铜处理(或者走40mil以上的电源线)
3.如果觉得MPU6050(QFN封装)不好焊接,可以将焊盘拉长
4.NRF24L01地下不要走线或者铺铜
5.数字地和电源地之间需要飞线短接,不用0欧电阻相连
升压和降压电路详细绘制: