【正文】 意不是指無刷一定比有刷提供的動(dòng)力強(qiáng)勁。有刷電機(jī)有一對(duì)電刷，使用到一定 次數(shù)，電刷就被磨損殆盡，于是得更換電刷。無刷電機(jī)有三根線?，F(xiàn)在都流行用無刷，一是因?yàn)閯?dòng)力足，二是因?yàn)閴勖L，三是因?yàn)樾矢?，四是因?yàn)橐膊⒉毁F。 圖 38 平衡桿 （ 11）電機(jī)： 航模的發(fā)動(dòng)機(jī)分油動(dòng)和電動(dòng)，是給模型的起飛提供動(dòng)力的設(shè)備，大多數(shù)剛?cè)肽５呐笥汛蟛?分是 從電動(dòng)入門，既然是電動(dòng)版，這里只談?wù)勲姍C(jī)。此外，飛行過程中氣流變化復(fù)雜，即便是穩(wěn)定懸停時(shí)，也會(huì)不斷受到環(huán)境干擾氣流的影響，這些都會(huì)導(dǎo)致上下兩層 槳 的工作 失衡，這時(shí)候，高速旋轉(zhuǎn)的平衡桿的陀螺效應(yīng)就會(huì)干涉這種失衡，以維持原有姿態(tài)。 （ 9） 尾傳動(dòng)軸：（尾傳動(dòng)皮帶） 將尾驅(qū)動(dòng)裝置所產(chǎn)生的動(dòng)力傳達(dá)到尾齒輪組的旋轉(zhuǎn)軸，一般用皮帶和鋼絲（或碳桿）。 （ 7） 起落架：用于起降的裝置。 （ 5） 發(fā)動(dòng)機(jī)固定座：安裝發(fā)動(dòng)機(jī)的固定基座，可分成與機(jī)架一體及分離型兩種。 （ 4） 起落架 ： 供模型飛機(jī)起飛、著陸和停放的裝置。 希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面 十字盤 機(jī) 身方向 風(fēng)向 β 垂直方向 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 （ 3） 機(jī)身 ： 將模型的各部分聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體的主干部分叫機(jī)身。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。 （ 1） 機(jī)翼 ： 是模型飛機(jī)在飛行時(shí)產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機(jī)飛行時(shí)的橫側(cè)安定。還需要其他手段（比如使希拉小翼不太靈敏）來增加穩(wěn)定性。如圖 37 所示： 圖 37 希拉小翼平面與空氣平面之間的 β角 由于 β 角的存在，希拉小翼旋轉(zhuǎn)平面會(huì)向主旋翼旋轉(zhuǎn)平面方 向旋轉(zhuǎn)，最后趨于平行。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。也正是這個(gè)過程，使得遙控直升飛機(jī)避免了被干擾后就陷于進(jìn)動(dòng)的問題。所以此時(shí)主旋翼平面由于與希拉小翼平面有夾角而產(chǎn)生恢復(fù)力矩，抵抗外界干擾。但由于希拉小翼采用對(duì)稱翼型，不會(huì)受到外界干擾。 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。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。這就有效地化解了一般操縱方式舵機(jī)負(fù)荷過重的問題。有主旋翼平面 希臘小翼平面 十字盤 80 100 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(jì)（論文） 13 意思的是，在這一過程中主旋翼操縱的負(fù)荷被希拉小翼完全承擔(dān)。 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。后在圖 33 位置上抬。從而使主旋翼在圖34 位置受力。夾角并穩(wěn)定于此。后在上圖 34 位置上抬。由于空氣的作用，希拉小翼在圖 33位置受力。希拉小翼就與空氣呈 10176。 （ 2）操縱時(shí)： 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(jì)（論文） 12 圖 33 0度、 180度狀態(tài) 圖 34 90度、 270度狀態(tài) 上圖為同一個(gè)視角，主旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)到不同角度時(shí)的狀態(tài)。 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。這個(gè)問題是嚴(yán)重的，會(huì)直接導(dǎo)致遙控直升機(jī)懸停及飛行時(shí)無法穩(wěn)定。第二，當(dāng)直升機(jī)受到輕微擾動(dòng)后，由于陀螺的進(jìn)動(dòng)性，直升機(jī)將不會(huì)恢復(fù)原來狀態(tài)，而是繞著垂線方向進(jìn)動(dòng)。如果用十字盤直接控制的話，強(qiáng)大的、交變的力矩將會(huì)直接作用到舵機(jī)上。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。 dL R F X Y M L L 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 貝爾 希拉操縱方式的初步分析 在遙控直升機(jī)中，主旋翼就是一個(gè)大陀螺，它本身具有陀螺效應(yīng)。例如：要使直升機(jī)仰俯，就必須要使直升機(jī)左右的升力不平衡而不是使其前后不平衡。這就是神奇的陀螺效應(yīng)。由于在力學(xué)中，有 M=dL/dt，所以 M 和 dL方 向相同。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。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺遇到外力時(shí)，它的軸的方向是不會(huì)隨著外力的方向 發(fā)生改變的，而是軸圍繞著 一個(gè)定點(diǎn)進(jìn)動(dòng)。 陀螺效應(yīng) 所謂陀螺效應(yīng)，就是旋轉(zhuǎn)著的物體具有像陀螺一樣的效應(yīng)。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。 圖 22 STC89C51基本操作電路 本章 小結(jié) 本章通過對(duì)單片機(jī)的簡介 ，使我們對(duì) 其 有了更深的認(rèn)識(shí)， 本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)STC89C51 為核心的控制系統(tǒng)，本節(jié)著重對(duì) 微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、串行口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 和基本操作等 做了較為詳細(xì)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)。目前看門狗電路已經(jīng)集成到一些處理器監(jiān)控芯片中，集成化程度較高，功能齊全，具有廣闊的應(yīng)用前景。在單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，有可能發(fā)生電源掉電的意外情況，一些重要的數(shù)據(jù)可能丟失。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。脈沖復(fù)位則是利用 RC微分電路產(chǎn)生的脈沖來實(shí)現(xiàn)的。按鍵手動(dòng)復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。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)。所以，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 復(fù)位不影響 RAM 的內(nèi)容。 STC89C51 復(fù)位引腳 RST/Vpd 通過片內(nèi)一個(gè)施密特觸發(fā)器 （ 抑制噪聲作用 ）與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個(gè)機(jī)器周期由復(fù)位電路采樣一次。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。晶振的振蕩頻率的范圍通常是 12MHZ之間。 STC89C51 的基本操作 如圖 22 所示， 在 C2 和 C3 之間接一只石英振蕩晶體構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，電路中的電容 C2 和 C3 典型值通常選擇 為 33pF。 串行口： 1 個(gè)全雙工的串行口，具有 4 種工作方式。 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。如果片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外只讀存儲(chǔ)器，片外最多可擴(kuò)展至 64KB。片內(nèi)的 128B 的 RAM，以高速 RAM 的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，可以加快單片機(jī)的運(yùn)行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的 RAM 還可以降低功耗。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：片內(nèi)為 128B，片外最多可擴(kuò)張到 64KB。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 。如果采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳接地。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端。當(dāng)主電源 Vcc發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時(shí)，將電源自動(dòng)接入 RST端，為內(nèi)部 RAM提供 內(nèi)部電源，以保證片內(nèi) RAM的信息不丟失，從而使單片機(jī)在復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為小于 。 RST/Vpd： RST（ RESET）是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流，也是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。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。作為輸入時(shí)， 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。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 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。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向三態(tài) I/O口，每個(gè)管腳可吸收 8個(gè) TTL門電流。片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖 21 STC89C51基本引腳結(jié)構(gòu)圖 引腳功能說明： Vcc： 接電源?？删幊檀型ǖ? 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 128*8位內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 與 MCS51兼容 如 圖 21為 STC89C51基本引腳結(jié)構(gòu)圖 。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 （ 4） 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作 中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。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。例如精密的測(cè)量設(shè)備 （ 功率計(jì)，示波器，各種分析儀 ） 。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè) 范疇： （ 1） 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。 單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。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。 單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、應(yīng)用面廣等優(yōu) 點(diǎn)，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。它的出現(xiàn)是近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的 “肚子 ”里。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。它由主機(jī)、鍵盤、顯 示器等組成。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2章 單片機(jī)簡介 單片機(jī)概述 二十世紀(jì)跨越了三個(gè) “電 ”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。 在第三章中， 首先 對(duì)遙控直升飛機(jī)的飛行原理 和貝爾 希拉操縱方法 進(jìn)行 了 初步分析 ， 然后 闡述了遙控直升飛機(jī)的主要部件 ， 重點(diǎn)對(duì)直升機(jī)組件及安裝的注意事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)說明， 最后 完成裝機(jī)工作 。 此次設(shè)計(jì)中的單片機(jī)控制器采用的是STC89C51， 針對(duì) 單片機(jī)的基本理論 和直升飛機(jī)的飛行原理 進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，同時(shí)對(duì) 遙控直升機(jī)的模型結(jié)構(gòu) 也進(jìn)行了剖析 ，并對(duì)其 進(jìn)行正確的安裝， 由于紅外技術(shù)發(fā)展成熟，利用 匯編 語言進(jìn)行編輯發(fā)射部分、接收部分的程序，所以本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為基礎(chǔ)，通過紅外遠(yuǎn)程遙控實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)的簡單控制。隨著行業(yè)生產(chǎn)廠商技術(shù)能力的不斷提高和行業(yè)競爭的加劇，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，才能在市場競爭中獲得一席之地，取得很好的經(jīng)營收益。 （ 3） 供需平衡分析 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 航空模型作為運(yùn)動(dòng)休閑類產(chǎn)品，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家是主要的消費(fèi)市場。市場增長主要是一些新興工業(yè)化國家和逐漸走向富裕的國家和地區(qū)，如韓國、新加坡、中國。全國 50 家企業(yè)，規(guī)模相對(duì)不大，勢(shì)均力敵的對(duì)手比較多，競爭參與者范圍廣泛。 航模產(chǎn)業(yè)屬于從朝陽產(chǎn)業(yè)向成熟產(chǎn)業(yè)過渡的階段，行業(yè)競爭在加劇，我國航模產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量及其增長趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 行業(yè)的集中度不高。隨著我國航空事業(yè)的不斷發(fā)展，航空知識(shí)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(yùn)動(dòng)的普及和發(fā)展增添了新的活力。中國較大規(guī)模的航空模型運(yùn)動(dòng)起步于 40年代， 1947 年舉行了首屆航空模型比賽。 1905 年國際航空聯(lián)合會(huì)誕生，航空模型被列為其管轄的項(xiàng)目之一，隨之成為一 項(xiàng)世界性運(yùn)動(dòng)。這些機(jī)構(gòu)與中國的國家體育總局航管中心相似。 在航模運(yùn)動(dòng)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。航模產(chǎn)品的盛行帶動(dòng)了航?；顒?dòng)的普及。由于模型飛機(jī)對(duì)普及航空知識(shí)、培養(yǎng)航空人才起著不可替代的作用，美國、俄國、德國、日本等國家相繼出現(xiàn)了航空熱，并逐漸形成有組織有領(lǐng)導(dǎo)的群眾性航空模型運(yùn)動(dòng)。 國內(nèi)外航模的發(fā)展?fàn)顩r 經(jīng)過千年的努力，被美國國家航空和空間博物館稱為 “最早的飛行器 ”的風(fēng)箏，被英國和法國的航空先驅(qū)者們，用來探討旋翼原理