【正文】 發(fā)射電路 紅外接收紅外遙控接收部分的主程序和初始化程序如下：首先進(jìn)行初始化,然后檢查是否有接收標(biāo)志位，若有則調(diào)用相應(yīng)的操作程序，然后清零中斷標(biāo)志位。P1口作為按鍵部分。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通的發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。單片機(jī)選用STC89C51，遙控器信息碼由STC89C51單片機(jī)的定時器1中斷產(chǎn)生38KHZ紅外方波信號，經(jīng)過三極管進(jìn)行放大，由紅外發(fā)射管發(fā)送，改變滑動變阻的阻值大小可以改變紅外發(fā)射的距離。單片機(jī)遙控發(fā)射器主要由單片機(jī)、操作桿、紅外發(fā)射電路三部分組成。在實(shí)踐中，采用紅外線遙控方式時，由于受遙控距離，角度等影響，使用效果不是很好，如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼，可提高遙控距離，并且沒有角度影響。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(jìn)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。 遙控碼的發(fā)射當(dāng)某個操作按鍵按下時，單片機(jī)先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個數(shù)，再調(diào)制成38kHz方波由紅外發(fā)光管發(fā)射出去。紅外接收端普遍采用價格便宜，性能可靠的一體化紅外接收管接收紅外信號，它同時對信號進(jìn)行解調(diào)、放大、檢波、整形，得到相應(yīng)的信號，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)控制相關(guān)的被控對象。第4章 系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)紅外遙控是單工的紅外通信方式，整個通信中，需要一個發(fā)射端和一個接收端。在理想狀態(tài)下，且未計入機(jī)身轉(zhuǎn)動慣量對運(yùn)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(jìn)行簡要分析。所以將貝爾希拉控制過程分為兩類：微擾動過程和一般過程，目的是從易到難，逐個分析，從而簡化難度。（a）（b）圖311 完成裝機(jī)圖（a），（b） 本章小結(jié)本章首先通過對遙控直升飛機(jī)的飛行原理的初步分析，讓我們對遙控直升飛機(jī)的控制原理有了一個大概的了解，對直升機(jī)旋翼頭有了一定的認(rèn)識。（13）尾桿應(yīng)和機(jī)身中線在一條直線上。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）。（11）安裝機(jī)翼時，機(jī)翼中點(diǎn)應(yīng)對準(zhǔn)機(jī)身中線，兩邊夾角相等。（9）用膠帶把連桿套管和尾管固定在一起，因為連桿輕微的晃動都可能引起尾槳槳距的微小變化。（6）電路板的安裝，伺服器需加裝墊片，組裝好后建議用蛇管將伺服器訊號線包覆，以便整線時不意刮傷訊號線（7）在傳動位置涂上潤滑油。（5）安裝發(fā)動機(jī)時，檢查一下，發(fā)動機(jī)的軸線是否與主軸平行。（4）機(jī)身的組裝在一般情況下，這個安裝孔要銼闊一下。（2）準(zhǔn)備好必要的工具。如果出現(xiàn)可動部分不能輕易活動；所裝的零件不對；中心對不準(zhǔn)；尾槳反轉(zhuǎn)等情況，是由于各個零件的配合不好，造成零件磨損加速，往往成為飛機(jī)振動和出故障的原因。（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(jī)身部組裝建議順序：上機(jī)身 → 下機(jī)身 → 上下組合。 裝機(jī)主要步驟遙控直升飛機(jī)有著嚴(yán)格的安裝步驟，必須按照安裝流程進(jìn)行組裝，才能確保飛機(jī)正常工作，為后續(xù)的電路連接做好硬件基礎(chǔ)。由于是后推，轉(zhuǎn)動時有一個前進(jìn)的力，槳不會射出去。再就是常常說前拉和后推，前拉的槳和后推的槳沒有區(qū)別，后推時將槳反裝就行。選槳要注意與電機(jī)的KV值合適。對于雙葉槳（兩片槳葉，這是最常用的槳）恰好是兩片槳葉長度之和；而對于單葉槳，直徑是槳葉的長度*2；而三葉槳，直徑就不是槳葉之和了。槳直徑和螺距越大，槳能提供的拉（推）力越大。螺距則代表槳旋轉(zhuǎn)一周前進(jìn)的距離。即8*＝。（15）螺旋槳：槳有兩個重要的參數(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，充電時間的大致計算方法為(電池容量/適配器電流=小時數(shù))，電池的溫度可以表示充電量，電池沖飽時一般溫度會達(dá)到 40攝氏度左右。能量密度高，重量輕，放電截止電壓3V，是目前好的動力電池，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)（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。舵機(jī)有一個扭力參數(shù)，就是能拉動多大的重量，當(dāng)然是越大越好。將電信號轉(zhuǎn)化為機(jī)械力，驅(qū)動飛機(jī)的各個舵面。它一般是一個小(黑)盒子，盒子兩邊有安裝孔，有個輸出轉(zhuǎn)軸，可以安裝一個圓形(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，因為大槳需要的扭力大，小槳需要的扭力小。KV是一個轉(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，這個參數(shù)不同的廠商是不一樣的。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(qiáng)勁。有刷電機(jī)有一對電刷，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，一是因為動力足，二是因為壽命長，三是因為效率高，四是因為也并不貴。圖38 平衡桿（11）電機(jī)：航模的發(fā)動機(jī)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呐笥汛蟛糠质菑碾妱尤腴T，既然是電動版，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，也會不斷受到環(huán)境干擾氣流的影響，這些都會導(dǎo)致上下兩層槳的工作失衡，這時候，高速旋轉(zhuǎn)的平衡桿的陀螺效應(yīng)就會干涉這種失衡，以維持原有姿態(tài)。（9）尾傳動軸：（尾傳動皮帶）將尾驅(qū)動裝置所產(chǎn)生的動力傳達(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)動機(jī)固定座：安裝發(fā)動機(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。（3）機(jī)身：將模型的各部分聯(lián)結(jié)成一個整體的主干部分叫機(jī)身。水平尾翼可保持模型飛機(jī)飛行時的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飛機(jī)飛行時的方向安定。（1）機(jī)翼：是模型飛機(jī)在飛行時產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機(jī)飛行時的橫側(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：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。也正是這個過程，使得遙控直升飛機(jī)避免了被干擾后就陷于進(jìn)動的問題。所以此時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稱翼型，不會受到外界干擾。當(dāng)遇到氣流時，由于主旋翼的旋轉(zhuǎn)，會導(dǎo)致左、右主旋翼相對于空氣的速度不同，從而產(chǎn)生力矩，使飛機(jī)偏離平衡位置。此時兩片主旋翼升力相等，飛行狀態(tài)不發(fā)生變化（2）外界氣流對飛機(jī)進(jìn)行干擾。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)主旋翼平面希臘小翼平面十字盤圖35 初始平衡狀態(tài)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：主旋翼平面希臘小翼平面十字盤圖33 0度、180度狀態(tài)主旋翼平面希臘小翼平面十字盤80100圖34 90度、270度狀態(tài)上圖為同一個視角，主旋翼轉(zhuǎn)動到不同角度時的狀態(tài)。操縱過程是這樣的：（1）初始狀態(tài)：主旋翼平面希臘小翼平面十字盤圖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。這個問題是嚴(yán)重的，會直接導(dǎo)致遙控直升機(jī)懸停及飛行時無法穩(wěn)定。第二，當(dāng)直升機(jī)受到輕微擾動后，由于陀螺的進(jìn)動性，直升機(jī)將不會恢復(fù)原來狀態(tài)，而是繞著垂線方向進(jìn)動。如果用十字盤直接控制的話，強(qiáng)大的、交變的力矩將會直接作用到舵機(jī)上。但同時，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。 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：dLRFXYMLL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，它的軸的方向是不會隨著外力的方向發(fā)生改變的，而是軸圍繞著一個定點(diǎn)進(jìn)動。 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。 Vcc RST/Vpb p EA/Vpp ALE/PROG PSEN XTAL2 XTAL1 Vss 403938373635343332313029282726252423222112345678641011121314151617181920VccS3 + CSWPBRs R1 10KGNDC2 33PFY1C3 33PFGNDGND圖 22 STC89C51基本操作電路 本章小結(jié)本章通過對單片機(jī)的簡介，使我們對其有了更深的認(rèn)識，本設(shè)計是以單片機(jī)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(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，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)位還有一個就是“看門狗”技術(shù)，它就是使用一個計數(shù)器不斷的進(jìn)行計數(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。所以，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯或進(jìn)入死循環(huán)時，可按復(fù)位鍵重新啟動。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。電容的大小會影響振蕩頻率器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性?？捎脕磉M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。在單片機(jī)的應(yīng)用中，往往需要精確的定時，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計數(shù)，因而需要在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時器/計數(shù)器部件。中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。程序存儲器：用來存儲程序，8031無此部件；8051為4KBROM；8751則為4KBEPROM。數(shù)據(jù)存儲器來存儲單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。 微處理器：51單片機(jī)中有1個8位的CPU，與通用的CPU基本相同，同樣包括了運(yùn)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(jìn)行位變量的處理。 XTAL2：接外部晶體的另一端，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。這個反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。　　　　XTAL1：接外部晶體的一個引腳。Vpd為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入端。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于2個機(jī)器周期（24個市中振蕩周期）的高電平時，就可以完成復(fù)位操作。表21 P3口功能表端口引腳第二功能RXD（串行輸入口）TXD（串行輸出口）INT0（外中斷0）INT1（外中斷1）T0（定時/計數(shù)器0）T1（定時/計數(shù)器1）WR（外部存儲器寫選通信號）RD（外部存儲器讀選通信號）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作