【正文】 在完成畢業(yè)設(shè)計的幾個月里，你們給我提出了很多寶貴的意見，給予我不少幫助和支持，在此也真誠的謝謝你們。 本設(shè)計 重點 包括硬件組裝 和 軟件設(shè)計 兩部分： （ 1）硬件組裝作為本次設(shè)計的重要內(nèi)容之一，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。 （ 9）無線電裝置和陀螺的安裝是否可靠；如果是新設(shè)備，在地面拉一下距離是否可以，看一看各個舵機運轉(zhuǎn)是否正常。因此飛機啟動之前必須注意以下幾點： （ 1）檢查發(fā)射機和接收機的電壓。 圖 46 PWM降壓斬波器原理電路及輸出電壓波形 （ a） 原理圖 ，（ b） 輸出電壓波形 UdUdTTUdTT TUa ????? 121 1 41 式 41 中 ， Ua Ud 0 T1 T2 T T （ b） M Ua Ud V1 （ a） 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 2121 1 TTTT T ???? 42 ? 為一個周期 T 中，晶體管 V1 導(dǎo)通時間的比率，稱為負載率或占空比 [17]。 HS0038 可以直接對紅外信號進行解調(diào)，并將解調(diào)后的信號直接給微處理器進行解碼和存儲。 將上述的遙控編碼脈沖對頻率為 38KHz(周期為 26μs)的載波信號進行脈幅調(diào)制 (PAM )，再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。在數(shù)據(jù)幀接收時，將對第一位（起始位）碼的碼寬進行驗證。 開 始 裝入脈沖發(fā)射 個數(shù) 發(fā)射 3ms 脈沖 停 1ms 返 回 Y 發(fā)射 1ms 脈沖 停 1ms N 發(fā)完？ 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為 38KHz（周期為 26us）的載波信號進行脈幅調(diào)制（ PWM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。在理想狀態(tài)下，且未計入機身轉(zhuǎn)動慣量對運動的影響的情況下，利用圖形，比較直觀的對貝爾 希拉操縱方式進行簡要分析 。拉動遙控器方向操縱桿，左右舵擺動應(yīng)相等垂直尾翼應(yīng)垂直水平尾翼，水平尾翼平行地面（垂直尾翼）。 （ 5） 安裝發(fā)動機時， 檢查一下，發(fā)動機的軸線是否與主軸平行。 （ 2） 主旋翼頭部組裝建議順序：主槳夾 → 大 T座 → 蹺蹺板 → SF 臂 → 副翼框 → 穩(wěn)定搖臂 → 十字盤 → 主軸 （ 3） 機身部組裝建議 順序： 上機身 → 下機身 → 上下組合。 選槳要注意與 電機 的 KV值合適 。例如 8060 槳，就是說這個槳直徑是 8 英寸。 鎳氫池也具有較大電流放電的能力，高功率型可以達到 15c上的放電能力！ 而且沒有明顯的記憶效應(yīng)，可隨時進行充電，重量較鎳鎘電池輕，曾被普遍的使用在飛機模型中或者車船模型中，現(xiàn)在逐漸被淘汰。當(dāng)發(fā)射機的遙控桿被推動時，舵機的轉(zhuǎn)軸連動力臂一起轉(zhuǎn)動一定的角度，角度大小取決于遙控桿被推動的幅度。對于無刷而言，最為重要的參數(shù)就是 KV值。無刷是目前的主流，所以這里重點先談?wù)劅o刷電機。 （ 8） 尾部支撐桿：用于防止尾管發(fā)生共振現(xiàn)象；是用來增加機架和尾管強度的部件。水平尾翼上的升降舵能控制模型飛機的升降， 垂直尾翼上的方向舵可控制模型飛機的飛 行方向。原因是希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面保持原來運動狀態(tài)的同時，由于機身的傾斜，小翼與空氣平面會產(chǎn)生夾角，從而破壞小翼原來的運動狀態(tài)。如圖 36 所示： 圖 36 氣流干擾下的主旋翼失衡狀態(tài) 主旋翼平面 水平方向 十字盤 機身方向 風(fēng)向 β 100 垂直方向 主旋翼平面 希臘小翼平面 十字盤 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 在上圖中，飛機機身及主旋翼平面由于干擾而失去平衡位置。我們看到，遙控直升機的傾轉(zhuǎn)總是希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面先傾轉(zhuǎn)，主旋翼平面跟上趨于平行的 過程。 于是希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面與主旋翼平面呈 10176。此時兩片主旋翼升力相等，飛行狀態(tài)不發(fā)生變化。首先， 主旋翼傾角的改變需要較大的力矩。這直接導(dǎo)致了高速轉(zhuǎn)動的陀螺在受到 F 后，整個陀螺以 X 軸為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動而不是以 Y 軸為轉(zhuǎn)軸。遙控直升機的旋翼頭采用貝爾 希拉操縱方式，也就是一對主旋翼，產(chǎn)生升力，同時靠一對小翼控制升力的方向，從而達到控制直升機的目的。若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設(shè)定時間，則認為系統(tǒng)陷入了死循環(huán)，這是計數(shù)器溢出，然后強迫系統(tǒng)進行復(fù)位，在復(fù)位如東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 后 0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行進入正軌。單片機通常采用上電自 動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性好的電容。在單片機的應(yīng)用中，往往需要精確的定時，或?qū)ν獠渴录M行計數(shù)，因而需要在單片機內(nèi)部設(shè)置定時器 /計數(shù)器部件。 微處理器： 51 單片機中有 1 個 8 位的 CPU，與通用的 CPU 基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增 加了面向控制的處理功能不僅可以處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以進行位變量的處理。 Vpd為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入端。 P2口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。在 FLASH編程時， P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0口外部電位必須被拉高。5 個中斷源 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 （ 3） 在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣讓機、電冰箱 、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，其 無所不在。 單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標(biāo)，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。 論文主要 內(nèi)容 本設(shè)計是以 遙控直升飛機為 研究 對象， 主要是研究單片機對直升機的 平衡、上升、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等遙控 功能 。航模制造企業(yè)主要分布于珠江三角洲的深圳、珠海和上海、天津等地。俱樂部以團體的形式向社會介紹和推廣航?；顒?，通過媒體對各種活動和賽事的報道提高了社會公眾和政府對航模這項休閑及運動的認知和尊重，為航模運動爭取一個較好的社會環(huán)境，為模友們創(chuàng)造一個良好的飛行氛圍。 20 世紀前期，隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，交戰(zhàn)國紛紛將飛機用到了戰(zhàn)爭中，殘酷的戰(zhàn)火帶動了航空業(yè)的迅速發(fā)展。 可以利用無線電遙控模型飛機作為部隊和民兵對空射擊訓(xùn)練的靶機。距今 20xx 多年前的春秋戰(zhàn)國時期，我 們的祖先就制作出能飛的木鳥模型。該 遙控直升機 具有接收信號靈敏 ，控制簡單等優(yōu)點。 論 文 首先 介紹了 單片機的基本理論 ， 然后 對 軟件設(shè)計 中所涉及的紅外遙控發(fā)射、接收、調(diào)速等單元的設(shè)計流程及工作原理 進行了詳細的 說明 ， 并 闡述了遙控直升飛機的飛行原理 。 assembly language。 航空模型是很有實用價值的器具。 航?；顒邮呛芏嗪侥酆谜吆蛷V大青少年學(xué)生喜歡參加的課外活動。 在航模運動的普及和飛行水平的提高方面，國外 的各飛行俱樂部起了關(guān)鍵的作用。隨著我國航空事業(yè)的不斷發(fā)展，航空知識教育日趨受到國家的重視， 1992 年 82 萬青少年參加的首屆 “飛向北京 ”全國青少年航空模型競賽，給航空模型運動的普及和發(fā)展增添了新的活力。 （ 3） 供需平衡分析 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 航空模型作為運動休閑類產(chǎn)品，歐美、日本等發(fā)達國家是主要的消費市場。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 第 2章 單片機簡介 單片機概述 二十世紀跨越了三個 “電 ”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。 單片機具有體積小、功能強、應(yīng)用面廣等優(yōu) 點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構(gòu)成的經(jīng)典系統(tǒng)，代替 著傳統(tǒng)數(shù)字電路與模擬電路固有的領(lǐng)地。例如精密的測量設(shè)備 （ 功率計，示波器，各種分析儀 ） 。如 圖 21為 STC89C51基本引腳結(jié)構(gòu)圖 。128*8位內(nèi)部 RAM P0口： P0口為一個 8位漏級開路雙向三態(tài) I/O口，每個管腳可吸收 8個 TTL門電流。作為輸入時， P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 RST/Vpd： RST（ RESET）是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。如果采用外接晶體振蕩器時，此引腳接地。如果片內(nèi)只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外只讀存儲器，片外最多可擴展至 64KB。晶振的振蕩頻率的范圍通常是 12MHZ之間。所以，當(dāng)單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可按復(fù)位鍵重新啟動。脈沖復(fù)位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的脈沖來實現(xiàn)的。 圖 22 STC89C51基本操作電路 本章 小結(jié) 本章通過對單片機的簡介 ，使我們對 其 有了更深的認識， 本設(shè)計是以單片機STC89C51 為核心的控制系統(tǒng)，本節(jié)著重對 微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、串行口、中斷系統(tǒng)、定時器 和基本操作等 做了較為詳細的介紹，為后續(xù)編輯程序、電路連接等工作奠定 了理論基礎(chǔ)。圖 31 是陀螺效應(yīng)的示意圖： 圖 31 陀螺效應(yīng)示意圖 在上圖中，圓盤是陀螺。 dL R F X Y M L L 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 貝爾 希拉操縱方式的初步分析 在遙控直升機中，主旋翼就是一個大陀螺，它本身具有陀螺效應(yīng)。這個問題是嚴重的，會直接導(dǎo)致遙控直升機懸停及飛行時無法穩(wěn)定。由于空氣的作用，希拉小翼在圖 33位置受力。后在圖 33 位置上抬。為此，我們來看貝爾 希拉操縱系統(tǒng)的干擾 穩(wěn)定過程： （ 1）初始狀態(tài) 圖 35 初始平衡狀態(tài) 希拉小翼由于空氣和離心力作用，和主旋翼平面平行。也正是這個過程，使得遙控直升飛機避免了被干擾后就陷于進動的問題。 （ 1） 機翼 ： 是模型飛機在飛行時產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機飛行時的橫側(cè)安定。 （ 5） 發(fā)動機固定座：安裝發(fā)動機的固定基座，可分成與機架一體及分離型兩種。 圖 38 平衡桿 （ 11）電機： 航模的發(fā)動機分油動和電動，是給模型的起飛提供動力的設(shè)備，大多數(shù)剛?cè)肽５呐笥汛蟛?分是 從電動入門，既然是電動版，這里只談?wù)勲姍C。無刷效率比有刷高，注意不是指無刷一定比有刷提供的動力強勁。功率一樣當(dāng)然越輕越好！ 圖 39 遙控直升飛機的電機 （ 12）舵機： 任何遙控模型都離不開舵機。 圖 310 舵機 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 （ 13）電池： 一般普遍使用的動力電池類型有鎳鎘，鎳氫電池，近期鋰聚合物也已經(jīng)普及起來了。 （ 14） 充電器 ： 雖然模型飛機飛行時用不著它，但無論是鎳氫，還是鋰電，用完了都得充電。注意槳直徑是指槳轉(zhuǎn)動所形成的圓的直徑，而不是槳葉的總長度。 硬件組裝 遙控模型 決非玩具，它在運轉(zhuǎn)過程中存在危險，若安裝不當(dāng)會導(dǎo)致零件、電子設(shè)備損壞、操控失控等，由此導(dǎo)致墜毀事故甚至引發(fā)人身傷害，因而正確的組裝直升飛機尤為重要。 （ 3） 固定球頭的螺釘一定要擰緊，球頭不能 轉(zhuǎn)動。 （ 10） 電池組和設(shè)備一定要用強力的雙面膠固定，再綁扎牢固；電線也要捆好。由于 大動作操作的運動方程比較復(fù)雜，需要用模擬軟件對方程進行曲線模擬才能得出具體結(jié)論。 該系統(tǒng)的軟件主要可以分為紅外發(fā)射、紅外接收和電機控制三部分，其中具體有單片機初始 化程序、紅外發(fā)射編碼和紅外接收解碼程序和產(chǎn)生 PWM 信號等模塊。單片機部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過程的控制。 電路圖如圖 42所示。 開 始 初始化 Y 調(diào)用應(yīng)用程序 清零中斷接收標(biāo)志位 N 有接收標(biāo)志位？ 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 圖 44 遙控接收器中斷程序流程圖 紅外接收電路：在接收過程中，信號經(jīng)過 HS0038 紅外一體化紅外接收管，此信號經(jīng)過解調(diào)、放大、檢波、整形在送到單片機中，從而完成相應(yīng)的遙控功能。當(dāng)接收端接收到表示傳輸開始的同步幀后，接收單片機進入解碼過程，解碼采用軟件抽樣判決。在圖 a 中，假定晶體 管 V1 先導(dǎo)通 T1，秒 (忽略 V1 的管壓降，這期間電源電壓 Ud 全部加到電樞上 )，然后關(guān)斷 T2 秒 (這期間電樞端電壓為零 )。 圖 47 調(diào)速示意圖 系統(tǒng)調(diào)試 在完成系統(tǒng)硬件的檢查后主要是對軟件進行編寫調(diào)試，對遙控器的調(diào)試主要是用示波器觀察能否在遙控接收器中輸出 相應(yīng) 的波形，調(diào)整發(fā)射電阻 的大小