【正文】 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵(lì)和幫助的朋友，在此無法一一列舉，對于大家的幫助和鼓勵(lì)支持表示忠心的感謝！ 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1] 華成英，童詩白 ． 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]． 高等教育出版社， 2020 ： 1215． [2] 楊路明 ． C語言程序設(shè)計(jì)教程 [M]． 北京郵電大學(xué)出版社， 2020 ： 23 26． [3] 黃穎松 ， 吳皓東 ． 用 “積木式 ”實(shí)驗(yàn)板學(xué)習(xí) 51單片機(jī) [J]． 電子制作 ， 2020， 12(08) ：18 ． [4] 胡漢才 ． 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) [M]． 清華大學(xué)出版社， 2020： 112． [5] 陸東旭，甄釗博 ． 自制簡單的 51開發(fā)板 [J]． 電子制作 ， 2020， 3(01) ： 28． [6] 吳金戌 ． 8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用研究 [M]． 清華大學(xué)出版社， 2020： 211． [7] 王曉明，胡曉柏 ． 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制 [M]． 北京 航空航天大學(xué)出版社 ， 2020：181195． [8] 王玉洲 ． 自制航海模型 [M]． 中國青年出版社 ， 2020： 1316． [9] 肖景和， 趙健 ． 無線電遙控組件及其應(yīng)用電路 [M]． 人民郵電出版社 ， 2020：2228． [10] 何書森． 實(shí)用遙控電路原理與設(shè)計(jì)速成 [M]．。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。 其次，我要感謝和我一起完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué) 。特別感謝我的母校給我這次自己設(shè)計(jì)制作的機(jī)會。 通過本次設(shè)計(jì)，不僅讓自己對自己學(xué)習(xí)的單片機(jī)有一個(gè)好的總結(jié)，而且對直升機(jī)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(shè)計(jì)以及軟件知識的應(yīng)用來提升自己對單片機(jī)的認(rèn)識，歸納各種單片機(jī)的應(yīng)用，同時(shí)對軟件的應(yīng)用開發(fā)打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 。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。 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， 當(dāng) 單片機(jī) 接收有效的輸入信號 ，經(jīng)過單片機(jī) 控制 處理后，將信號傳 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)。為以后從事單片機(jī)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)打下了一定的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了從事產(chǎn)品研發(fā)的信心。 采用單片機(jī)設(shè)計(jì)的紅外遙控發(fā)揮了軟件的優(yōu)點(diǎn)，使電路簡化，可靠性高、易于維護(hù)、功能擴(kuò)展性好、降低了成本，適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 常見故障及分析 在飛機(jī)工作的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)強(qiáng)烈震動(dòng)；無方向控制；直升機(jī)不能升空等故障，因而針對這些故障及排除方法進(jìn)行如下分析 。 （ 8）旋翼 和尾槳的螺矩變化是否正確。 （ 6）可動(dòng)部分是否圓滑。 （ 4）用手轉(zhuǎn)動(dòng)旋翼，是否旋轉(zhuǎn)輕快。 （ 2）飛機(jī)每個(gè)部件必須加潤滑油。 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。 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(jìn)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 的大小可以改變紅外線發(fā)射的作用距離。本設(shè)計(jì)采用定頻調(diào)寬法， STC89C51 產(chǎn)生可控硅的移相脈沖，移相的改變可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通角的改變。使用下面三種方法中的任何一種，都可以改變 ? 的值，從而達(dá)到調(diào)壓的目的： (1)定寬調(diào)頻法： T1 保持一定，使 T2 在 0～ ∞范圍內(nèi)變化； (2)調(diào)寬調(diào)頻法： T2 保持一定，使 T1 在 0～ ∞范圍內(nèi)變化 (3)定頻調(diào)寬法： T1+T2=T 保持一定，使 T，在 0～ T 范圍內(nèi)變化。電動(dòng)機(jī)電樞端電壓 Ua 為其平均值。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 45 紅外接收電路 調(diào)速單元 調(diào)速原理 脈寬調(diào)制技術(shù)是利用數(shù)字輸出對模擬電路進(jìn)行控制的一種有效技術(shù)，尤其是在對電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制方面，可大大節(jié)省能量， PWM 控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)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(shí)，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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 要的波形。 接收部分主要元件是紅外接收管，它是一種光敏二極管（實(shí)際上是三極管，基極為感光部分）。控制程序則隨各設(shè)備的不同而不同。當(dāng)接收端接收到表示傳輸開始的同步幀后，接收單片機(jī)進(jìn)入解碼過程，解碼采用軟件抽樣判決。 一體化紅外接收管 HS0038 的解調(diào)可以理解為：接收到紅外脈沖串時(shí)，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。 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(gè)數(shù)計(jì)數(shù) Y 按照脈沖個(gè)數(shù)調(diào)用相應(yīng)的功能程序 中斷結(jié)束 N N 高電平脈沖 2ms? 低電平脈沖 2ms? 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 38KHz 載波信號后識別出二進(jìn)制脈沖碼中的 0 和 1。 紅外遙控器將遙控信號 (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)生紅外信號發(fā)射出去 。 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(jì)（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(jī)中，從而完成相應(yīng)的遙控功能。 （ 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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jìn)行接收并對脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)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(jì)數(shù)過程再次進(jìn)行計(jì)數(shù)；若高電 平脈寬大于 2ms， 則按照統(tǒng)計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)調(diào)用相應(yīng)的操作程序。若第一位低電 平碼的脈寬小于 3ms，將作為錯(cuò)誤碼處理。 （ 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。 電路圖如圖 42所示。 遙控發(fā)射通過操作桿產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號調(diào)制在38KHz 的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的便是紅外線而不是可見光。 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。單片機(jī)部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過程的控制。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 41 遙控發(fā)射器遙控碼發(fā)射程序流程圖 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼 （不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。 紅外 信號發(fā)射過程 :首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù) (發(fā)射時(shí)為 3ms 脈沖 ， 停發(fā)時(shí)為 1ms脈沖 )， 此時(shí)若發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)為 1 則返回主程序 ， 若不為 1 則發(fā) 1ms 脈沖 ， 然后停發(fā) 1ms 脈沖 ， 這樣便結(jié)束整個(gè)發(fā)射過程 。 通常，紅外遙控是將遙控信號（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)化為紅外信號發(fā)射出去的。 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(jī)控制三部分，其中具體有單片機(jī)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。 發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。 重點(diǎn)介紹 了遙控直升飛機(jī)的主要部件， 然后對直升機(jī)組件 安裝 的步驟及注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，這是 完成裝機(jī)工作的前提，最后按照規(guī)范流程進(jìn)行操作，完成遙控直升機(jī)的組件安 裝 。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。由于 大動(dòng)作操作的運(yùn)動(dòng)方程比較復(fù)雜，需要用模擬軟件對方程進(jìn)行曲線模擬才能得出具體結(jié)論。 首先 尾電機(jī)固定座先套入尾管 ，然后接著將尾連桿固定環(huán)也 套入尾管 。 V形尾翼與地面兩邊的夾角應(yīng)相等（ V形尾翼）。 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。 （ 10） 電池組和設(shè)備一定要用強(qiáng)力的雙面膠固定，再綁扎牢固；電線也要捆好。 （ 8） 固定舵機(jī)時(shí)，只安裝橡膠減震墊， 這樣減震效果最佳。 首先 將馬達(dá)先固定在馬達(dá)固定座上 ，并 將固定螺絲點(diǎn)上螺絲膠后再將馬達(dá)固定座固定在機(jī)身 ，最后 裝上電池固定座 ， 裝上陀螺儀固定座 ， 并用螺絲固定 。 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 。 （ 3） 固定球頭的螺釘一定要擰緊，球頭不能 轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，對直升機(jī)進(jìn)行安裝時(shí)必須注意下列幾點(diǎn)： （ 1） 要清點(diǎn)一下零件的數(shù)量，看看是否齊全。 （ 4） 尾旋翼部組裝建議順序：尾保箱 → 導(dǎo)線 → 尾管 裝機(jī)的注意事項(xiàng) 有了一整套的直升機(jī)套件后，如果認(rèn)真地按照流程組裝，經(jīng)過調(diào)整，就能順利飛行。 （ 1） 主旋翼頭部 → 機(jī)身部 → 尾旋翼部 → 其他部 → 調(diào)試 → 完成。 硬件組裝 遙控模型 決非玩具，它在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中存在危險(xiǎn)，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(jī)尤為重要。當(dāng)然也有專門的后推槳，這類槳直接將電機(jī)軸插進(jìn)槳孔中，不用槳保器或螺絲帽固定。另外，選槳時(shí)有慢速槳和直驅(qū)槳之分，其實(shí)慢速槳不是指慢，主要是說慢速槳一般是用在減速組上的， 當(dāng)然也可以直驅(qū)。 槳截?cái)嗪髽睆綍冃。珮嗍遣粫兓?。注意槳直徑是指槳轉(zhuǎn)動(dòng)所形成的圓的直徑，而不是槳葉的總長度。螺距則代表槳旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離。即 8*＝ 厘米。 （ 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。 （ 14） 充電器 ： 雖然模型飛機(jī)飛行時(shí)用不著它，但無論是鎳氫，還是鋰電，用完了都得充電。 同等情況下，電池容量越大，重量越重，為了 機(jī)身 的重量控制。這類電池的充電比較方便，可以使用普通的電源適配器即可，充電時(shí)間的大致計(jì)算方法為(電池容量 /適配器電流 =小時(shí)數(shù) )，電池的溫度可以表示充電量，電池沖飽時(shí)一般溫度會達(dá)到 40 攝氏度左右。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 電池立即損壞，甚至燃燒爆炸。 圖 310 舵機(jī) 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 （ 13）電池： 一般普遍使用的動(dòng)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。舵機(jī)有一個(gè)扭力參數(shù)，就是能拉動(dòng)多大的重量，當(dāng)然是越大越好。將電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的各 個(gè)舵面。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 芯信號連接線，連接于接收機(jī)上相應(yīng)的通道接口。功率一樣當(dāng)然越輕越好！ 圖 39 遙控直升飛機(jī)的電機(jī) （ 12）舵機(jī)： 任何遙控模型都離不開舵機(jī)。所以 KV值決定你配什么樣的槳，因?yàn)榇髽枰?扭力大，小槳需要的扭力小。 KV是 一個(gè)轉(zhuǎn)速單位 ， 就是每 1V電壓獲得的每一分鐘的空載轉(zhuǎn)速。 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。無刷效率比有刷高，注