范琪++顧斌++謝星++楊玲玲++孫玲

摘要：飛機(jī)模型的遙控器是指利用無線電波傳送操作者對(duì)搖桿的操作指令模型，從而指令航模飛機(jī)做出各種飛行姿態(tài)。文主要介紹一種基于ARM芯片的航模遙控器設(shè)計(jì)，給出硬件系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。該控制器采用STM32F103T8U6作為主控芯片，硬件電路包括2.4GHz的無線收發(fā)模塊，電源模塊以及搖桿模塊。測(cè)試結(jié)果表明，該遙

控器符合設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，具有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：航模遙控器；ARM；STM32F103T8U6；搖桿；電源

中圖分類號(hào)：TL503.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）11-0201-02

Abstract：Remote control aircraft model refers to the use of radio waves transmit the operator to the operation of the rocker arm instruction model， thus instruction rc airplane do all kinds of flight attitude.This paper mainly introduces a kind of model aircraft remote control design based on ARM chip circuit design and software design of the hardware system is given.The controller adopts the STM32F103T8U6 as main control chip， the hardware circuit includes a 2.4 GHz wireless transceiver module， power module and a handle module.Comply with the design requirements， the test results show that the remote control system is stable， practical strong， has the very good market value.

Key words： remote control；ARM；STM32F103T8U6；rocker；power source

遠(yuǎn)程控制技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制，航空航天，家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[1]。目前國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)型遙控器大部分采用復(fù)制遙控器紅外波形的思想，方法很多[2]。針對(duì)目前市面上已有的學(xué)習(xí)型遙控器都只能對(duì)一些特定的紅外遙控編碼進(jìn)行學(xué)習(xí)的情況，本文設(shè)計(jì)了一種基于STM32的無線電波的航模遙控器，該遙控器通過對(duì)搖桿的指令傳輸?shù)桨l(fā)射模塊上發(fā)射，再由接收模塊對(duì)接收到的指令進(jìn)行編譯，完成對(duì)航模飛機(jī)各種動(dòng)作的操控。該航模遙控器具有體積小、操作簡(jiǎn)單、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠較好地滿足對(duì)可靠遙控的要求，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

本文主要研究基于ARM的航模遙控器，主要包括相關(guān)硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)包括：主控芯片模塊，電源模塊，2.4GHz無線收發(fā)模塊和搖桿模塊。軟件設(shè)計(jì)方面包括：遙控信號(hào)的接收，存儲(chǔ)，指示燈顯示，遙控信號(hào)發(fā)射等功能。完成硬件電路各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，通過Altium Designer[3]軟件畫好PCB版圖，同時(shí)對(duì)相應(yīng)的模塊進(jìn)行調(diào)試。軟件程序方面協(xié)調(diào)硬件電路，同步進(jìn)行測(cè)試分析，共同完成調(diào)試結(jié)果。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

航模遙控器分為四個(gè)大模塊：主控芯片模塊，電源控制模塊，無線收發(fā)模塊和搖桿模塊。

如圖1所示。

2.1 主控芯片模塊

主控芯片模塊采用的是STM32103FT8U6的芯片。STM32系列的芯片優(yōu)點(diǎn)是：采用ARM最新的，先進(jìn)架構(gòu)的Cortex-M3核；低功耗；集成度高；易于開發(fā)，可使產(chǎn)品快速進(jìn)入市場(chǎng)[4]。主控芯片模塊如圖2所示。

2.2 電源模塊

電源模塊主要為主控芯片的正常工作提供穩(wěn)定的電壓，模塊里面的電容主要起到濾波作用，晶體振蕩器的作用是為了給單片機(jī)正常工作提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中頻率的正確性。電源模塊如圖3所示

2.3 無線收發(fā)模塊

nRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 GHz～2.5 GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA；接收時(shí)，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。RFX2401C射頻前端放大芯片增加了雙天線功能，不會(huì)影響輸出功率和效率，也不會(huì)增加封裝尺寸。擁有高性能，低的成本和最高的集成度等優(yōu)點(diǎn)。無線收發(fā)模塊如圖4所示。

2.4 搖桿模塊

航模遙控器一般是有兩個(gè)搖桿，操縱常用的升降，方向，副翼，油門四個(gè)通道，搖桿下面有四個(gè)電位，依靠電位器進(jìn)行線性操作。遙控器最重要的就是這兩個(gè)搖桿和四個(gè)通道還有收發(fā)系統(tǒng)，收發(fā)系統(tǒng)一般采用2.4GHz。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

初始化顯示燈參數(shù)，設(shè)置為熄滅狀態(tài)，系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置，每隔1ms響應(yīng)一次，采用STM32的ADC的某幾個(gè)通道進(jìn)行搖桿模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，各個(gè)接口的初始化為數(shù)據(jù)傳輸做準(zhǔn)備 ，然后通過傳感器將數(shù)據(jù)傳送到各個(gè)模塊，即進(jìn)入主循環(huán)，進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

軟件設(shè)計(jì)流程圖：

4 結(jié)束語(yǔ)

通過多次實(shí)驗(yàn)測(cè)試，該方案設(shè)計(jì)的航模遙控器安全可靠，操作方便。同時(shí)，隨著我國(guó)航模愛好者越來越多以及無線遙控器的快速發(fā)展，本次研制的航模遙控器也會(huì)隨之發(fā)展，更會(huì)有很好的市場(chǎng)推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉瑩， 張愷. 應(yīng)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多通道無線比例控制[J]. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化， 2003，25（1）.

[2] 李和平. 一直基于STM32的嵌入式遙控器設(shè)計(jì)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012，33（4）： 66-68.

[3] 付強(qiáng). Altium Designer軟件在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 科技傳播， 2011（14）.

[4] 李多， 葉樺. 一種基于STM32的嵌入式低功耗無線手持控制器設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程， 2012， 22（18）： 101-103.