【導讀】用途越來越廣泛。件進行邏輯控制及信號產(chǎn)生，實現(xiàn)了紅外遠程遙控直升機的目的。由于飛機配件的選擇及組裝是本次設計的重要內容之一，因此文中對涉及到。的電機、舵機、螺旋槳、鋰電池等飛機主要配件及組裝注意事項進行了重點講解。求，實現(xiàn)對遙控直升飛機平衡、上升、下降、左轉、右轉等簡單的控制。直升機具有接收信號靈敏，控制簡單等優(yōu)點。

　　

【正文】 錯誤碼處理。當間隔位的高電平脈寬大于 2ms 時，結束接收，然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個數(shù)，調用相應的操作程序，執(zhí)行相應輸出口的操作。 （ 2） 接收端程序流程圖 GND R12 2K GND 紅外發(fā)射管 Vcc 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 圖 43 遙控接收器主程序流程圖 中斷過程 ： 首先判斷低電平脈沖寬度是否大于 2ms， 若脈寬不到 3ms， 則中斷返回；若低電平脈寬大于 2ms， 則進行接收并對脈沖個數(shù)進行計數(shù) ,然后判斷高電平脈沖寬度是否大于 2ms， 若高電平脈寬不到 2ms， 則返回上一接收計數(shù)過程再次進行計數(shù)；若高電 平脈寬大于 2ms， 則按照統(tǒng)計的脈沖個數(shù)調用相應的操作程序。此時中斷返回。 開 始 初始化 Y 調用應用程序 清零中斷接收標志位 N 有接收標志位？ 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（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、放大、檢波、整形在送到單片機中，從而完成相應的遙控功能。接收電路圖見圖 45。 紅外遙控器將遙控信號 (二進制脈沖碼 )調制在 38KHz 的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號發(fā)射出去 。 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。 根據(jù)遙控信號編碼和發(fā)射過程，遙控信號的識別 ——即解碼過程是去除中斷開始 Y 接收并對脈沖個數(shù)計數(shù) Y 按照脈沖個數(shù)調用相應的功能程序 中斷結束 N N 高電平脈沖 2ms? 低電平脈沖 2ms? 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 26 38KHz 載波信號后識別出二進制脈沖碼中的 0 和 1。由 MCS—51 系列單片機STC89C5一體化紅外接收頭、還原調制與紅外發(fā)光管驅動電路組成。 一體化紅外接收管 HS0038 的解調可以理解為：接收到紅外脈沖串時，輸出低電平，否則輸出高電平，顯然輸出的信號極性與發(fā)送信號的相反。所以解碼時要將接收到的信號 經(jīng)過反向才能和發(fā)送信號編碼一致。當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。紅外遙控器接收部分由主程序、信號解碼子程序和執(zhí)行控制子程序，主程序負責初始化，檢查有無紅外信號?？刂瞥绦騽t隨各設備的不同而不同。 HS0038 可以直接對紅外信號進行解調，并將解調后的信號直接給微處理器進行解碼和存儲。 接收部分主要元件是紅外接收管，它是一種光敏二極管（實際上是三極管，基極為感光部分）。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向 運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。 圖 45 紅外接收電路 調速單元 調速原理 脈寬調制技術是利用數(shù)字輸出對模擬電路進行控制的一種有效技術，尤其是在對電機的轉速控制方面，可大大節(jié)省能量， PWM 控制技術的理論基礎為：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時，其效果基本相同，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需3 2 1 C7 C8 Vcc GND 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 27 要的波形。 調速方法 圖 46 為 PWM 降壓斬波器的原理電路及輸出 電壓波形。在圖 a 中，假定晶體 管 V1 先導通 T1，秒 (忽略 V1 的管壓降，這期間電源電壓 Ud 全部加到電樞上 )，然后關斷 T2 秒 (這期間電樞端電壓為零 )。如此反復，則電樞端電壓波形如圖 b 中所示。電動機電樞端電壓 Ua 為其平均值。 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） 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 28 2121 1 TTTT T ???? 42 ? 為一個周期 T 中，晶體管 V1 導通時間的比率，稱為負載率或占空比 [17]。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變 ? 的值，從而達到調壓的目的： (1)定寬調頻法： T1 保持一定，使 T2 在 0～ ∞范圍內變化； (2)調寬調頻法： T2 保持一定，使 T1 在 0～ ∞范圍內變化 (3)定頻調寬法： T1+T2=T保持一定，使 T，在 0～ T范圍內變化。 不管哪種方法， ? 的變化范圍均為 0≤? ≤l，因而電樞電壓平均值 Ua 的調節(jié)范圍為 0～ Ud，均為正值，即電動機只能在某一方向調速，稱為不可逆調速。本設計采用定頻調寬法， STC89C51 產(chǎn)生可控硅的移相脈沖，移相的改變可以實現(xiàn)導通角的改變。假如設 T=50ms,將 導通時間可以多級等分，以 5 等分為例，使 T1在 15 之間變化，從而達到 5 級調速的目的，如圖 47 所示。 圖 47 調速示意圖 系統(tǒng)調試 在完成系統(tǒng)硬件的檢查后主要是對軟件進行編寫調試，對遙控器的調試主要是用示波器觀察能否在遙控接收器中輸出 相應 的波形，調整發(fā)射電阻 的大小可以改變紅外線發(fā)射的作用距離。 硬件電路制作完成并調試好后，便可將程序編譯好東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 29 下載到單片機中運行。 起動前的注意事項 飛行前檢查是不可缺少的重要準備，未經(jīng)過合理調試的模型不但無法正常飛行還有可能導致事故的發(fā)生。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。 （ 2）飛機每個部件必須加潤滑油。 （ 3）所有的舵機是否靈活，功能開關的位置是否正確，旋轉方向是否正確。 （ 4）用手轉動旋翼，是否旋轉輕快。 （ 5）操縱桿是否靈活。 （ 6）可動部分是否圓滑。 （ 7）螺母和小螺絲是否擰緊 了。 （ 8）旋翼 和尾槳的螺矩變化是否正確。 （ 9）無線電裝置和陀螺的安裝是否可靠；如果是新設備，在地面拉一下距離是否可以，看一看各個舵機運轉是否正常。 常見故障及分析 在飛機工作的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)強烈震動；無方向控制；直升機不能升空等故障，因而針對這些故障及排除方法進行如下分析 。 表 41 常見故障分析及排除方法 故障現(xiàn)象 原因分析 排除方法 發(fā)生強烈振動 主軸彎曲 尾槳驅動裝置變形 左右槳葉重量不等 更換 更換 使左右槳葉平衡 無方向控制 尾槳驅動接頭螺釘松動 尾槳夾頭安裝錯誤 尾槳 連接頭螺釘松動 陀螺儀操縱方向顛倒 擰緊螺釘 注意方向，并糾正 擰緊螺釘 按遙控器說明書糾正 直升機不能升空 主旋翼螺距太低 調整螺距 主旋翼槳葉軌跡不在同一平面上 主旋翼螺距不等 平衡桿彎曲 主旋翼夾頭的滾珠軸承有問題 左右槳葉重量不等 調整螺距 更換 更換 使左右槳葉平衡 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 本章 小 結 本章 詳細介紹了基于單片機的遙控直升機控制系統(tǒng)的軟件設計， 首先介紹 紅外遙控碼的發(fā)射 和 紅外 遙控 接收 部分，并通過繪制流程圖 、電路圖 對紅外遙控碼的發(fā)射程序、接收器的主程序及中斷程序進行詳細的闡述，其次詳細說明了調速單 元的調速原理 及計算方法，由于 STC89C51 產(chǎn)生可控硅的移相脈沖，移相的改變可以實現(xiàn)導通角的改變，確定本設計采用定頻調寬法，最后重點闡述了系統(tǒng)軟、硬件的調試中所出現(xiàn)的故障及排除方法。 采用單片機設計的紅外遙控發(fā)揮了軟件的優(yōu)點，使電路簡化，可靠性高、易于維護、功能擴展性好、降低了成本，適應范圍廣等特點，具有廣泛的應用前景。 通過完成本章 ，我了解并掌握了紅外的基本理論知識，更深入的掌握單片機在實際電路中的開發(fā)和應用。為以后從事單片機軟硬件產(chǎn)品的設計開發(fā)打下了一定的基礎，培養(yǎng)了從事產(chǎn)品研發(fā)的信心。 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 31 結 論 本 設 計 以 單片機 STC89C51 基礎， 通過 紅外 控制 直升機的平衡、上升、下降、左轉、右轉 ，以實現(xiàn) 遙控航模直升機的目的 。 該遙控直升機通過兩個操作桿控制 遙控器 輸出 的紅外 信號， 當 單片機 接收有效的輸入信號 ，經(jīng)過單片機 控制 處理后，將信號傳 給電動機 ，通過 前后電動機的正、反轉動控制直升飛機的運動。 本設計 重點 包括硬件組裝 和 軟件設計 兩部分： （ 1）硬件組裝作為本次設計的重要內容之一，發(fā)揮著至關重要的作用。文中闡述了 遙控直升飛機的飛行原理及貝爾 希拉操作系統(tǒng) ， 重點 介紹 遙控直升飛機的螺旋槳、電動機、電池、 舵機、平衡桿等 主要部件，并詳細闡述 安裝的步驟及 安裝時具體的 注意事項 ，經(jīng)過各個配件反復調試，完成直升機的安裝。 （ 2）軟件設計在本設計中也尤為重要， 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， 文中通過流程圖、電路圖對 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 信號等模塊進行了 詳細的闡述 ，最后利用匯編語言編輯程序， 燒入單片機， 經(jīng)反復調試，完成該系統(tǒng)的軟件設計。 通過本次設計，不僅讓自己對自己學習的單片機有一個好的總結，而且對直升機的作用和工作原理有一定的了解，更好的是通過對硬件電 路的設計以及軟件知識的應用來提升自己對單片機的認識，歸納各種單片機的應用，同時對軟件的應用開發(fā)打下一個堅實的基礎 。 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 32 致 謝 首先，我要感謝楊惠敏 導師 在畢業(yè)設計中給我悉心的指導和嚴格的要求，同時也要感謝本校的一些老師在畢業(yè)設計期間所給予我的幫助和指導。特別感謝我的母校給我這次自己設計制作的機會。在畢業(yè)論文寫作期間，老師不僅給我專業(yè)知識上的指導，而且日常生活也給予幫助和關懷，沒有老師的幫助和關懷，我不可能這么順利的完成畢業(yè)設計，借此機會，向您們表示由衷的感激。 其次，我要感謝和我一起完成畢業(yè)設計的同學 。在完成畢業(yè)設計的幾個月里，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。同時，我還要感謝我的寢室同學和身邊的朋友，正是在這樣一個團結友愛、相互促進的環(huán)境中，在他們的幫助下和啟發(fā)中，使我才有今天的收獲。 最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學習上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種種困難，順利的完成大學學業(yè)。還有許許多多給予我學業(yè)上鼓勵和幫助的朋友，在此無法一一列舉，對于大家的幫助和鼓勵支持表示忠心的感謝！ 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 參考文獻 [1] 華成英，童詩白 ． 模擬電子技術基礎 [M]． 高等教育出版社， 20xx ： 1215． [2] 楊路明 ． C語言程序設計教程 [M]． 北京郵電大學出版社， 20xx ： 23 26． [3] 黃穎松 ， 吳皓東 ． 用 “積木式 ”實驗板學習 51單片機 [J]． 電子制作 ， 20xx， 12(08) ：18 ． [4] 胡漢才 ． 單片機原理及其接口技術 [M]． 清華大學出版社， 20xx： 112． [5] 陸東旭，甄釗博 ． 自制簡單的 51開發(fā)板 [J]． 電子制作 ， 20xx， 3(01) ： 28． [6] 吳金戌 ． 8051單片機實踐與應用研究 [M]． 清華大學出版社， 20xx： 211． [7] 王曉明，胡曉柏 ． 電動機的單片機控制 [M]． 北京 航空航天大學出版社 ， 20xx：181195． [8] 王玉洲 ． 自制航海模型 [M]． 中國青年出版社 ， 20xx： 1316． [9] 肖景和， 趙健 ． 無線電遙控組件及其應用電路 [M]． 人民郵電出版社 ， 20xx：2228． [10] 何書森． 實用遙控電路原理