抱歉哈各位，刚才没写完就不小心提交了，现在已写完，欢迎大家批评建议
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无线数传多功能航电系统设计制造
一、概述
本多功能航电系统为CTX Industries团队开发的探空火箭配套设备之一。本款航电系统结合了高点开伞、SD卡记录飞行数据（高度、加速度、飞行时间）、LoRa无线回传飞行数据等多种功能，同时体积较小，PCB尺寸仅为20*33mm，除LoRa模块外，其他元件均集成在PCB上，可以方便地放入小尺寸箭体，具有较好通用性，特发帖介绍。
老规矩，先来团队Logo
二、硬件部分详细介绍
设计方案与元件选型
如上文所述，本航电系统计划具备记录并实时回传高度、加速度、飞行时间数据并进行自动开伞的功能。为了实现这些功能，计划采用ATmega328P-AU作为主控芯片，采用Arduino IDE编写程序；采用BMP180气压计芯片得到高度数据；采用ADXL345芯片得到加速度数据；采用SD卡记录飞行数据并使用LoRa模块（标称通讯距离3km）实时回传数据，使用MCR100-6晶闸管输出脉冲进行点火开伞操作。电源方面，采用两块AMS117芯片提供3.3V电压，为整个系统供电。通信方面，BMP180、ADXL345芯片与主控芯片之间采用I2C接口通信，LoRa模块与主控芯片之间采用UART串口通信。
硬件具体实现
由于需要能够放入小尺寸箭体，本航电除晶闸管外均采用贴片元件，并尽量使航电PCB小型化。同时为了使航电在箭体内部得到有效固定，在PCB两端设计了类似于榫卯结构的部分，可以插入带有缺口的固定座中。PCB Layout图及3D图、实物图如下。
PCB正面2脚排母为点火脉冲输出，背面2脚弯排针为供电排针，6脚排针为LoRa连接排针。
PCB Gerber文件在附件1中。
开发过程中遇到的问题
（1）第一次PCB打板后，发现SD卡无法正常工作，后来发现由于原理图中网络名称输错导致SD卡时钟引脚与主控时钟引脚实际未连接。第二次打板时该问题得到了修复。
（2）第一次打板后，发现LoRa模块一启动，主控芯片就会自动复位。分析得出原因为LoRa模块功率过大，启动后电源电压下降，同时主控芯片RESET引脚上的上拉电阻阻值过大。第二次打板时使用了更小阻值的上拉电阻，问题得到修复。
三、软件部分详细介绍
开发环境与外设操作
本航电使用Arduino IDE对ATmega328P-AU芯片进行开发，原因十分简单：楼主的STM32开发尚处于初级水平
。以后会加强学习，争取能用功能强大的STM32开发电子设备。扯远了，说回来。。。
在操作硬件外设时，使用SD卡库操作SD卡，使用SparkFun开发的ADXL345库与BMP180库操作相应芯片，使用UART库操作LoRa模块，实现相应功能。
代码详细介绍
第一部分（1-26行）：加载库文件，定义全局变量；
第二部分（28-61行）：对外设进行初始化；
第三部分（63-97行）：调用CollectData函数记录并回传数据，根据函数返回值判断飞行状态（静止，上升，下降），并根据飞行状态操作指示灯、进行开伞等；
第四部分（99-152行）：CollectData函数，以每秒约8次的速率写入飞行数据至SD卡，并以每秒约2次的速率回传数据。选择较低的书局回传速率是为了减小功耗，避免电池（3.7V锂电池，仅650mAh）在降落前耗尽；
第五部分（154-168行）：从BMP180及ADXL345芯片读取数据；
第六部分（170-183行）：根据飞行状态进行点火操作；
第七部分（185-241行）：从BMP180芯片读取气压温度，并计算为相对高度。
Arduino源代码在附件2中。
四、备注
此项目为开源项目，可以转载，转载时必须注明原作者(CTX Industries团队)。
感谢团队同志们的宝贵意见与支持！@TonyStark @Marx
如有不足或错误之处，欢迎大家批评斧正！
附件：
[修改于 3年4个月前 - 2021/08/15 19:23:56]
补充一下，LoRa模块为泽耀A39，标称通讯距离3km，两个模块之间透传传输，速率9600bps，地面LoRa模块接受箭上LoRa模块发来的数据后通过串口转USB模块传至作为地面站的笔记本电脑上。
(左侧为箭上LoRa，右侧为地面天线与LoRa，箭上天线增益3dB，地面天线增益12dB)
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晶闸管有点小，需要小电流的点火头。晶闸管不能关断。电路上没有联锁保护，要当心上电瞬间出现误发火。那个天线12dB是不可能的。做好以后一定要进行拉距离实验然后才能装箭使用。
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晶闸管有点小，需要小电流的点火头。晶闸管不能关断。电路上没有联锁保护，要当心上电瞬间出现误发火。那个...
感谢虎哥指教，晶闸管确实是选小了，不过实测市售的红色点火头能点着，以后设计时会选大电流的。晶闸管可以关断啊
IO口输出低电平就关了，开伞时是输出0.5s的脉冲电流。误发火确实会出现...很蠢的解决方法是上电后再插点火头，不过确实很不安全，以后会改进的。那个吸盘天线卖家标的是12dB，可能是虚标（？）苦于手头没有测试设备... 虎哥能否指教下这种情况如何判断？感谢！距离测试已做，实测市区道路下通讯距离可达2.1km左右，可以满足探空火箭的要求了。
再次感谢虎哥批评哈！
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感谢虎哥指教，晶闸管确实是选小了，不过实测市售的红色点火头能点着，以后设计时会选大电流的。晶闸管可以...
晶闸管半控型器件，不能关断。应该是你的测试条件有问题。
选两颗mos吧，加个驱动好用不贵。
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晶闸管半控型器件，不能关断。应该是你的测试条件有问题。选两颗mos吧，加个驱动好用不贵。
啊...我查了一下好像确实无法关断但是实测确实输出低电平就能关断...不晓得是咋回事儿
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啊...我查了一下好像确实无法关断😅但是实测确实输出低电平就能关断...不晓得是咋回事儿
应该是你测试条件的问题。
DMN10H099SFG
随手筛了一下，这款mos看起来不错，不知道买不买的到
mos的话，栅极外接一个小一点的下拉电阻就能防止意外的开启了。？你可以试试
如果用驱动芯片的话，使能输入端接下拉就行了
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应该是你测试条件的问题。DMN10H099SFG随手筛了一下，这款mos看起来不错，不知道买不买的到
那估计就是我测试条件不对劲...
这款管子真挺棒，电流也蛮大，谢谢大佬推荐！
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那估计就是我测试条件不对劲...这款管子真挺棒，电流也蛮大，谢谢大佬推荐！
不一定买的着
选他主要图他小封装，比较小的栅极电容，挺高的耐压和电流
选个类似性能的都行，最好找找那些爆款的，好买、便宜
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可控硅在电流小于维持电流的情况下是可以关断的。用万用表测量，阻抗通常达到1MΩ，电流很小，故可关断。在选用器件时，需要对器件的特性有深入的理解。
单用MOS管也不稳当，上电瞬间各部分的电压电流关系与稳定后不同，可能某一时刻就是要导通的，因此对上电时序有要求。稳妥起见还应该与第二套电路有联锁保护，例如没发射时，另有开关分断点火回路。甚至在长征的发射中，极个别情况下依然允许用拉绳剪线之类办法确保不出事。楼主上电后再接线，办法并不算Low。
点火电流较大，对电压有冲击，一般宜使用单独的电池，使点火电路隔离。
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LZ的PCB绘制能力有待提高...看起来从头到尾都是一个线宽,还有各种直角走线.不知道LZ的这个电路有没有高频大电流,至少看起来是完全没考虑EMC.
不知道点火系统能不能用NMOS带法拉电容放电.上电时电容没电,然后通过RC充电,一段时间(可以调整时间常数)后达到额定电压允许发射.
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鉴于atmega变得好贵，建议lz用国产stm32 - 配合arduino ide绕过各种编程器限制（前提是1：1完全兼容的国产化）
点火部分想了个烂主意——做一个类似半桥的玩意，低侧开关默认打开。若是高侧开关故障，电源短路，系统进入过流保护。至于判别故障还是开伞——就有些复杂了（感觉这个系统越简单越好）
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楼上的办法好，可以考虑给mos的驱动芯片的使能引脚接rc延时，控制部分成功上电之后驱动芯片才能够动作。
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可控硅在电流小于维持电流的情况下是可以关断的。用万用表测量，阻抗通常达到1MΩ，电流很小，故可关断。...
谢谢虎哥，以后设计会用保护电路+mos的方案。这次点火和设备是同一块电池，因为箭体内部空间不太够，以后大箭体空间够就会做成独立点火电池。
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LZ的PCB绘制能力有待提高...看起来从头到尾都是一个线宽,还有各种直角走线.不知道LZ的这个电路...
pcb是用的自动布线...布线挺乱的，抱歉哈
点火系统这个方法确实好，谢谢大佬
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引用GiroPetrenko发表于13楼的内容鉴于atmega变得好贵，建议lz用国产stm32 - 配合arduino ide绕过各种编程器限制...
啊...atmega328也就十块钱一片左右...国产gd32f103c8t6要二十来块
点火部分，楼下大佬的方法好像更好(？)
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STM32配合HAL库+CubeIDE图形化界面配置，不会比Arduino复杂很多，而且性能和扩展性都是吊打
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STM32配合HAL库+CubeIDE图形化界面配置，不会比Arduino复杂很多，而且性能和扩展性...
嗯嗯，最近正在学stm32，等水平够了就会用stm32开发设备的
不过stm32的I2C好像有点玄学...有的设备能用，有的就不能用，大概率是我水平问题
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嗯嗯，最近正在学stm32，等水平够了就会用stm32开发设备的😀不过stm32的I2C好像有点玄...
有些设备的硬件I2C确实有问题，ST官方专门发过一个库解决硬件I2C问题。
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zx-90143
进士 学者
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