【正文】 ............................................................................. 3 第 2章 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................................................................................ 4 單片機(jī)概述 .................................................................................................... 4 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ........................................................................................ 4 STC89C51 單片機(jī) 的功能及簡(jiǎn)介 .................................................................. 5 本章小結(jié) ........................................................................................................ 9 第 3章 遙控直升飛機(jī)組件與安裝 .............................................................................. 10 直升機(jī)的基本理論 ...................................................................................... 10 直升飛機(jī)各組件名稱與作用 ...................................................................... 14 硬件組裝 ...................................................................................................... 17 本章小結(jié) ...................................................................................................... 20 第 4章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .......................................................................................... 21 遙控碼的發(fā)射 .............................................................................................. 21 紅外接收 ...................................................................................................... 23 調(diào)速單元 ...................................................................................................... 26 系統(tǒng)調(diào)試 ...................................................................................................... 28 本章小結(jié) ...................................................................................................... 30 結(jié) 論 ............................................................................................................................... 31 致 謝 ............................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 33 附錄 1發(fā)射程序 ............................................................................................................. 34 附錄 2 接收程序 ............................................................................................................ 37 II 附錄 3 PWM 信號(hào)（產(chǎn)生移位脈沖） ......................................................................... 40 附錄 4 紅外發(fā)射電路圖 ............................................................................................... 42 附錄 5 紅外接收電路圖 ............................................................................................... 43 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 概 述 課題研究的 背景 和意義 人類自古以來就幻想著飛行。由于飛機(jī)配件的選擇及組裝是本次設(shè)計(jì)的 重要內(nèi)容之一 ，因此文中 對(duì)涉及到的電機(jī)、舵機(jī)、螺旋槳、鋰電池等飛機(jī)主要配件及組裝注意事項(xiàng)進(jìn)行了重點(diǎn)講 解。最后通過 對(duì)軟硬件的反復(fù)調(diào)試，完成直升機(jī)的裝機(jī) 和控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)， 達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控直升飛機(jī) 平衡、 上升 、下降、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn) 等 簡(jiǎn)單 的 控制 。 在載人的航空器出現(xiàn)之前，人類就創(chuàng)造了許多能飛行的航空模型，不斷地探索著飛行的奧秘。隨著航空模型的發(fā)展，特別是無線電遙控模型 飛機(jī)的日臻完善，航空模型的用途越來越廣泛。 國(guó)內(nèi)外航模的發(fā)展?fàn)顩r 經(jīng)過千年的努力，被美國(guó)國(guó)家航空和空間博物館稱為 “最早的飛行器 ”的風(fēng)箏，被英國(guó)和法國(guó)的航空先驅(qū)者們，用來探討旋翼原理的竹蜻蜓，采用輕于空氣的原東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 理實(shí)現(xiàn)升空的孔明燈，以及具備火箭升空噴氣反應(yīng)推力原理的流星，相繼在古老的中國(guó)出現(xiàn)，他們都是遠(yuǎn)古時(shí) 代的航空模型，其中包涵的飛行原理為載人飛行器的研制開辟了道路。這些機(jī)構(gòu)與中國(guó)的國(guó)家體育總局航管中心相似。 航模產(chǎn)業(yè)屬于從朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)向成熟產(chǎn)業(yè)過渡的階段，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)在加劇，我國(guó)航模產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量及其增長(zhǎng)趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 行業(yè)的集中度不高。隨著行業(yè)生產(chǎn)廠商技術(shù)能力的不斷提高和行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，航模生產(chǎn)廠商只有不斷的提高技術(shù)能力，完善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得一席之地，取得很好的經(jīng)營(yíng)收益。它由主機(jī)、鍵盤、顯 示器等組成。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控 制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。與 MCS51兼容 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在給出地址 “ 1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于 。如采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)，即把此信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器：片內(nèi)有 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，具有 4 種工作方式。晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠的近些，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器的穩(wěn)定性、可靠的工作。復(fù)位引腳 RST通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每一個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需的信號(hào)。關(guān)于復(fù)位還有一個(gè)就是 “ 看門狗 ” 技術(shù)，它就是使用一個(gè)計(jì)數(shù)器不斷的進(jìn)行 計(jì)數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行。直升機(jī)的絕大多數(shù)性質(zhì)，比如穩(wěn)定性、靈活性，包括所謂操縱感覺，都是由旋翼頭決定的。由于在力學(xué)中，有 M=dL/dt，所以 M 和 dL方 向相同。但同時(shí)，如果用舵機(jī)直接改變主旋翼的傾角來控制飛機(jī)，問題是很多的。 操縱過程是這樣的： （ 1）初始狀態(tài)： 圖 32 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。后在上圖 34 位置上抬。 至此，遙控直升機(jī)主旋翼平面的傾轉(zhuǎn)過程已經(jīng)分析完畢。 當(dāng)遇到氣流時(shí)，由于主旋翼的旋轉(zhuǎn) ，會(huì)導(dǎo)致左、右主旋翼相對(duì)于空氣的速度不同，從而產(chǎn)生力矩，使飛機(jī)偏離平衡位置。值得注意的是，貝爾 希拉自穩(wěn)定過程不能抑制過強(qiáng)的干擾。水平尾翼可保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的方向安定。 （ 7） 起落架：用于起降的裝置。現(xiàn)在都流行用無刷，一是因?yàn)閯?dòng)力足，二是因?yàn)閴勖L(zhǎng)，三是因?yàn)樾矢撸氖且驗(yàn)橐膊⒉毁F。 無刷電機(jī)有什么 2208， 2408， 2822， 1806，這個(gè)參數(shù)不同的廠商是不一樣的。它 一般是一個(gè)小 (黑 )盒子，盒子兩邊有安裝孔，有個(gè)輸出轉(zhuǎn)軸，可以安裝一個(gè)圓形 (十字或一字形 )力臂，還有一條和電子調(diào)速器一樣的 3 芯信號(hào)連接線，連接于接收機(jī)上相應(yīng)的通道接口。能量密度高，重量輕，單體標(biāo)稱電壓 ，充電截止電壓 ，放電截止電壓 3V，是目 前好的 動(dòng)力電池，但是鋰聚合物電池 過充或過放則 會(huì) 電池立即損壞，甚至燃燒爆炸。 （ 15） 螺旋槳 ： 槳有兩個(gè)重要的參數(shù)，槳直徑（槳徑）和槳螺距（螺距），單位均為英寸。 槳截?cái)嗪髽睆綍?huì)變小，但槳距是不會(huì)變化的。 （ 1） 主旋翼頭部 → 機(jī)身部 → 尾旋翼部 → 其他部 → 調(diào)試 → 完成。 首先 確認(rèn)側(cè)板 的內(nèi) /外 ，然后 將主軸軸承座先組裝好 ， 將主軸軸承固定座先套入一邊側(cè)板 后 ，再將另一片側(cè)板 套上，并將兩邊的固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后鎖入 ， 機(jī)身底板裝上后并用螺絲固定 ，最后 將機(jī)身鋁柱裝上后 ,把 固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后鎖上 ， 將機(jī)頭照固定柱裝上 。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 12） 尾翼：遙控器右方微調(diào)放在中央時(shí)，舵面是否應(yīng)和尾翼在一個(gè)平面。從 中，我們已經(jīng)知道直升飛機(jī)的操縱主要過程是：小翼與空氣產(chǎn)生夾角 → 小翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜 → 主旋翼與空氣產(chǎn)生夾角 → 主旋翼旋轉(zhuǎn)平面傾斜。 通常，紅外遙控是將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在 38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去的。 在確定選擇 STC89C51 作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵后，加上一個(gè)簡(jiǎn)單紅外發(fā)射電 路和 12M 晶體震蕩器便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。 （ 1）數(shù)據(jù)幀的接收處理 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼的低電平 (3ms)將啟動(dòng)中斷程序，實(shí)施接收數(shù)據(jù)幀的操作。 紅外遙控器將遙控信號(hào) (二進(jìn)制脈沖碼 )調(diào)制在 38KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號(hào)發(fā)射出去 ?？刂瞥绦騽t隨各設(shè)備的不同而不同。電動(dòng)機(jī)電樞端電壓 Ua 為其平均值。 起動(dòng)前的注意事項(xiàng) 飛行前檢查是不可缺少的重要準(zhǔn)備，未經(jīng)過合理調(diào)試的模型不但無法正常飛行還有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。 （ 8）旋翼 和尾槳的螺矩變化是否正確。 該遙控直升機(jī)通過兩個(gè)操作桿控制 遙控器 輸出 的紅外 信號(hào)， 當(dāng) 單片機(jī) 接收有效的輸入信號(hào) ，經(jīng)過單片機(jī) 控制 處理后，將信號(hào)傳 給電動(dòng)機(jī) ，通過 前后電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)動(dòng)控制直升飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)。 其次，我要感謝和我一起完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué) 。同時(shí)，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個(gè)團(tuán)結(jié)友愛、相互促進(jìn)的環(huán)境中，在他們的幫助下和啟發(fā)中，使我才有今天的收獲。文中闡述了 遙控直升飛機(jī)的飛行原理及貝爾 希拉操作系統(tǒng) ， 重點(diǎn) 介紹 遙控直升飛機(jī)的螺旋槳、電動(dòng)機(jī)、電池、 舵機(jī)、平衡桿等 主要部件，并詳細(xì)闡述 安裝的步驟及 安裝時(shí)具體的 注意事項(xiàng) ，經(jīng)過各個(gè)配件反復(fù)調(diào)試，完成直升機(jī)的安裝。 常見故障及分析 在飛機(jī)工作的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈震動(dòng)；無方向控制；直升機(jī)不能升空等故障，因而針對(duì)這些故障及排除方法進(jìn)行如下分析 。 （ 2）飛機(jī)每個(gè)部件必須加潤(rùn)滑油。使用下面三種方法中的任何一種，