基于單片機的遙控直升飛機系統(tǒng)設計(論文)

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1、摘 要 隨著航空模型的發(fā)展，特別是無線電遙控模型飛機的日臻完善，航空模型的用途越來越廣泛。 本文主要研究了基于單片機的遙控直升飛機控制，以STC89C51作為核心部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。論文首先介紹了單片機的基本理論，然后對軟件設計中所涉及的紅外遙控發(fā)射、接收、調(diào)速等單元的設計流程及工作原理進行了詳細的說明，并闡述了遙控直升飛機的飛行原理。由于飛機配件的選擇及組裝是本次設計的重要內(nèi)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。最后通過對軟硬件的反復調(diào)試，完成直升機的裝機和控制系統(tǒng)設計，達到設計要求，實現(xiàn)對

2、遙控直升飛機平衡、上升、下降、左轉、右轉等簡單的控制。該遙控直升機具有接收信號靈敏，控制簡單等優(yōu)點。 關鍵詞：遙控直升機；單片機；匯編語言；紅外遙控 Abstract With the development of aviation models, especially the radio-controlled model airplanes are becoming perfection, the model airplane is getting more sophisticated and more widely used. In this paper, the mic

3、rocontroller-based remote control helicopter is researched. It takes STC89C51 as the core components to have the logic control and generate signals, in order to achieve the purpose of the infrared remote control helicopter. First, the article introduces the basic theory of the microcontroller; then

4、illustrates the designing process and working principles of infrared remote control transmitter, receiver, and speed control unit involved in software design; and expounds the flight theory of remote control helicopter. Because the selection and assembly of aircraft parts are one of the important pa

5、rts of this design, this paper will pay attention to issues of motors, steering gear, propellers, lithium and other aircraft involved in the main parts and assembly. Finally, after the repeatedly testing of the hardware and software, this paper will complete the installment and control system design

6、 of the helicopter, meet the design requirements, to achieve the balance, up, down, turn left, turn right and some simple control of the remote control helicopter. The remote control helicopter has advantages of received signal sensitively and controlled simply. Keywords: remote control helico

7、pter; microcontroller; assembly language; infrared remote control 目 錄 第1章 概 述 1 1.1 課題研究的背景和意義 1 1.2 國內(nèi)外航模的發(fā)展狀況 1 1.3 論文主要內(nèi)容 3 第2章 單片機簡介 4 2.1 單片機概述 4 2.2 單片機的應用領域 4 2.3 STC89C51單片機的功能及簡介 5 2.4 本章小結 9 第3章 遙控直升飛機組件與安裝 10 3.1 直升機的基本理論 10 3.2 直升飛機各組件名稱與作用 14

8、 3.3 硬件組裝 17 3.4 本章小結 20 第4章 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) 21 4.1 遙控碼的發(fā)射 21 4.2 紅外接收 23 4.3 調(diào)速單元 26 4.4 系統(tǒng)調(diào)試 28 4.5 本章小結 30 結 論 31 致 謝 32 參考文獻 33 附錄1發(fā)射程序 34 附錄2 接收程序 37 附錄3 PWM信號（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 44 東北石油大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第1章 概 述 1.1 課題研究的背景和意義 人類自古以來就幻想著飛行。在載人的航空器出現(xiàn)之前，人類就創(chuàng)造了

9、許多能飛行的航空模型，不斷地探索著飛行的奧秘。距今2000多年前的春秋戰(zhàn)國時期，我們的祖先就制作出能飛的木鳥模型。另外，還制作出種類繁多的孔明燈、風箏和竹蜻蜓等。美國的萊特兄弟是世界上第一架飛機的制造者，他們的飛機在1903年12月17日試飛成功。 在飛機發(fā)明之前，航空模型具有強烈的探索性質(zhì)，在飛機發(fā)明之后，航空模型仍然是研究航空科學的必要工具。每一種新飛機的試制，都要先在風洞里用模型進行試驗，甚至連航天飛機這樣先進的航空器，也要經(jīng)過模型試驗階段，取得必要的數(shù)據(jù)，才能獲得成功。 航空模型是很有實用價值的器具。我國漢代就有用風箏測量距離和傳遞信息的。隨著航空模型的發(fā)展，特別是無線電遙控模型飛

10、機的日臻完善，航空模型的用途越來越廣泛。 可以利用無線電遙控模型飛機作為部隊和民兵對空射擊訓練的靶機。在訓練的時候，通過無線電遙控設備控制航模靶機完成直線飛行、轉彎、上升、俯沖等飛行動作，甚至在靶機上完成空投降落傘、發(fā)射模型火箭、投放炸彈、施放拖靶等特技動作。在實彈射擊時候，可以在航模靶機尾部幾十米遠處拖拽一個彩色靶袋，以靶袋作為目標，避免擊毀靶機。在無線電遙控模型飛機上裝上攝影機，就可以對地面進行航空攝影，拍攝一些人們不容易接近的野生動植物，甚至可以拍攝一些危險性很大 的驚險鏡頭或戰(zhàn)斗場面等。 航空模型是普及航空知識的玩具。航模活動是很多航模愛好者和廣大青少年學生喜歡參加的課外活動。這不

11、僅是學生的年齡層次決定的，更重要的是航?；顒蛹萍夹?、知識性、趣味性、競技性、實踐性等優(yōu)點，對鍛煉青少年動手動腦能力，促進全面素質(zhì)的提高，有著十分積極的作用。 1.2 國內(nèi)外航模的發(fā)展狀況 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”的風箏，被英國和法國的航空先驅(qū)者們，用來探討旋翼原理的竹蜻蜓，采用輕于空氣的原理實現(xiàn)升空的孔明燈，以及具備火箭升空噴氣反應推力原理的流星，相繼在古老的中國出現(xiàn)，他們都是遠古時代的航空模型，其中包涵的飛行原理為載人飛行器的研制開辟了道路。 20世紀前期，隨著第一次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，交戰(zhàn)國紛紛將飛機用到了戰(zhàn)爭中，殘酷的戰(zhàn)火帶動了航空業(yè)的迅速發(fā)展。

12、由于模型飛機對普及航空知識、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導的群眾性航空模型運動。 時至今日在國外，航模產(chǎn)品的質(zhì)量和性能都有較高的水平。航模產(chǎn)品的盛行帶動了航?；顒拥钠占?。在國際上，航模的消費也主要集中在航?；顒悠占暗膰液偷貐^(qū)。 在航模運動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鍵的作用。國外的飛行俱樂部都是愛好者自發(fā)組成的民間組織，注冊于各國的航?？倕f(xié)會下，如美國的AMA（全美航模協(xié)會）、英國的BFMA（大英航模協(xié)會）、澳大利亞的MAAA（澳洲航模協(xié)會）。這些機構與中國的國家體育總局航管中心相似。俱樂部以團

13、體的形式向社會介紹和推廣航模活動，通過媒體對各種活動和賽事的報道提高了社會公眾和政府對航模這項休閑及運動的認知和尊重，為航模運動爭取一個較好的社會環(huán)境，為模友們創(chuàng)造一個良好的飛行氛圍。 1905年國際航空聯(lián)合會誕生，航空模型被列為其管轄的項目之一，隨之成為一項世界性運動。航空模型一詞于1913年流傳到中國，首次出現(xiàn)在上?！稏|方雜志》刊登的《飛行雛形制造》的文章中。中國較大規(guī)模的航空模型運動起步于40年代，1947年舉行了首屆航空模型比賽。1978年10月中國加入國際航空聯(lián)合會，并開始參加世界錦標賽，從此，我國的航空模型運動正式走向世界。隨著我國航空事業(yè)的不斷發(fā)展，航空知識教育日趨受到國家的重

14、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，給航空模型運動的普及和發(fā)展增添了新的活力。 我國航模產(chǎn)業(yè)的集中度不高，沒有形成部分企業(yè)大規(guī)模的絕對優(yōu)勢，但是行業(yè)內(nèi)的競爭在加劇，這為航模企業(yè)提供了發(fā)展空間的同時也增加了緊迫感。 　　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)量及其增長趨勢體現(xiàn)在以下幾個方面： 　　（1）行業(yè)的集中度不高。航模制造企業(yè)主要分布于珠江三角洲的深圳、珠海和上海、天津等地。全國50家企業(yè)，規(guī)模相對不大，勢均力敵的對手比較多，競爭參與者范圍廣泛。 　　（2）市場趨于成熟，雖然每年都在增長，但是速度緩慢。市場增

15、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。中國市場每年在以20%的速度增長。 （3）供需平衡分析 航空模型作為運動休閑類產(chǎn)品，歐美、日本等發(fā)達國家是主要的消費市場。航模生產(chǎn)主要集中在中國珠江三角洲和長江三角洲地區(qū)，尤以深圳為主。隨著行業(yè)生產(chǎn)廠商技術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。 1.3 論文主要內(nèi)容 本設計是以遙控直升飛機為研究對象，主要是研究單片機對直升機的平衡、上升、下降、左轉、右轉等遙控功能。此次設計中的單片機控制器采

16、用的是STC89C51，針對單片機的基本理論和直升飛機的飛行原理進行了詳細的闡述，同時對遙控直升機的模型結構也進行了剖析，并對其進行正確的安裝，由于紅外技術發(fā)展成熟，利用匯編語言進行編輯發(fā)射部分、接收部分的程序，所以本設計是以單片機為基礎，通過紅外遠程遙控實現(xiàn)對直升機的簡單控制。 在第二章中，主要對單片機及其應用的領域進行概述，重點闡述了單片機STC89C51各個引腳的功能，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的介紹。 在第三章中，首先對遙控直升飛機的飛行原理和貝爾-希拉操縱方法進行了初步分析，然后闡述了遙控直升飛機的主要部件，重點對直升機組件及安裝的注

17、意事項進行了詳細說明，最后完成裝機工作。 在第四章中，介紹了基于單片機的遙控直升機控制系統(tǒng)的軟件設計，詳細介紹了紅外遙控碼的發(fā)射、紅外遙控接收部分、調(diào)速單元的調(diào)速原理及計算方法，重點闡述了系統(tǒng)軟、硬件的調(diào)試中所出現(xiàn)的故障及排除方法。 第2章 單片機簡介 2.1 單片機概述 二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算

18、機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。它的出現(xiàn)是近代計算機技術發(fā)展史上的一個重要里程碑，因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在這個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。 單片機具有體積小、功能強、應用面廣等優(yōu)點，目前正以前所未見的速度取代著傳統(tǒng)電子線路構成的經(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地。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機能大大地提高這些產(chǎn)品的智能性，易用性及節(jié)能性等主要性能指標，給我們的生活帶來舒適和方便的同時，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也

19、極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片就成了一臺計算機。 2.2 單片機的應用領域 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： （1）在智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(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、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化

20、、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 （2）在工業(yè)控制中的應用 用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。 （3）在家用電器中的應用 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣讓機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，其無所不在。 （4）在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應

21、用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。 （5）單片機在醫(yī)用設備領域中的應用 單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機在工商、金融、科研、教育、國防航空等領域都有著十分廣泛的用途。 2.3 STC89C51單片機的功能及簡介 STC89C51主要是由微處理器(CPU)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM/EPROM)、4個8位并行I/O口、1個串行

22、口、2個16位定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)組成。如圖2-1為STC89C51基本引腳結構圖。 主要性能參數(shù)： 與MCS-51兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間：10年 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部RAM 32可編程I/O線 兩個16位定時器/計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 P1.0 Vcc P1.1 p0.0 P1.2 p0.1 P1.3

23、 p0.2 P1.4 p0.3 P1.5 p0.4 P1.6 p0.5 P1.7 p0.6 RST/Vpb p 0.7 P3.0 EA/Vpp P3.1 ALE/PROG P3.2 PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7

24、 P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 Vss p2.0 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 64 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 圖2-1 STC89C51基本引腳結構圖 引腳功能說明： Vcc：接電源。 Vss：接地。 P0口：P0口為一個8

25、位漏級開路雙向三態(tài)I/O口，每個管腳可吸收8個TTL門電流。當P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0口外部電位必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(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。P1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I

26、/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，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。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為

27、輸入時，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。 表2-1 P3口功能表 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 INT0（外中斷0） P3.3 INT1（外中斷1） P3.4 T0（定時/計數(shù)器0） P3.5 T1（定時/計數(shù)器1） P3.6 WR（外部存儲器寫選通信號） P3.7 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。 RST/Vpd：RST（RESET）是復位信號輸入端，高電平有效。當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于2個機器周期

28、（24個市中振蕩周期）的高電平時，就可以完成復位操作。在單片機正常工作時，此引腳應為小于0.5V低電平。Vpd為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入端。當主電源Vcc發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將電源自動接入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，從而使單片機在復位后能繼續(xù)正常運行?！　　　? XTAL1：接外部晶體的一個引腳。該引腳內(nèi)部是一個反向放大器的輸入端。這個反向放大器構成了片內(nèi)振蕩器。如果采用外接晶體振蕩器時，此引腳接地。 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。如采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，

29、即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 微處理器：51單片機中有1個8位的CPU，與通用的CPU基本相同，同樣包括了運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)，還可以進行位變量的處理。 數(shù)據(jù)存儲器：片內(nèi)為128B，片外最多可擴張到64KB。數(shù)據(jù)存儲器來存儲單片機運行期間的工作變量、運算的中間結果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。片內(nèi)的128B的RAM，以高速RAM的形式集成在單片機內(nèi)，可以加快單片機的運行的速度，而且這種結構的RAM還可以降低功耗。 程序存儲器：用來存儲程序，8031無此部件；8051為4KBROM；8751則為4KBEPROM。如果片

30、內(nèi)只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外只讀存儲器，片外最多可擴展至64KB。 中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權。 定時器/計數(shù)器：片內(nèi)有2個16位的定時器/計數(shù)器，具有4種工作方式。在單片機的應用中，往往需要精確的定時，或?qū)ν獠渴录M行計數(shù)，因而需要在單片機內(nèi)部設置定時器/計數(shù)器部件。 串行口：1個全雙工的串行口，具有4種工作方式?？捎脕磉M行串行通信，擴展并行I/O口，甚至與多個單片機相連構成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應用更廣。 STC89C51的基本操作 如圖2-2所示，在C2和C3之間接一只石英振蕩晶體構成了單片機的時鐘電路，電路中的電容C2和C3典型值通常選擇為

31、33pF。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。晶振的振蕩頻率的范圍通常是1.2MHZ到12MHZ之間。晶振的頻率越高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也就越高，單片機的運行速度也就越快。晶振和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠的近些，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。為了提高溫度穩(wěn)定性，應采用溫度穩(wěn)定性好的電容。 STC89C51復位引腳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)復位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個機器周期由復位電路采樣一次。當振蕩電路工作，并且在RST引腳上加一個至少保持2個機器周期的高電平時，就能使STC89C51完成一

32、次復位。 復位不影響RAM的內(nèi)容。復位后，PC指向0000H單元，使單片機從起始地址0000H單元開始重新執(zhí)行程序。所以，當單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可按復位鍵重新啟動。 MCS-51的復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。復位引腳RST通過一個施密特觸發(fā)器與復位電路相連，施密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每一個機器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復位操作所需的信號。單片機通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種復位方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的。當電源接通時只要Vcc的上升時間不超過1ms，就可以實現(xiàn)上電自動復位。按鍵手動復位又分為按鍵

33、電平復位和按鍵脈沖復位兩種方式。其中電平復位是通過RST端經(jīng)電阻和電源Vcc接通而實現(xiàn)的；當時鐘頻率選用6MHZ時，C1取22uF，Rs取0.2K歐姆，Rk1歐姆。脈沖復位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的脈沖來實現(xiàn)的。復位電路參數(shù)的選擇應能保證復位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。關于復位還有一個就是“看門狗”技術，它就是使用一個計數(shù)器不斷的進行計數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運行。若發(fā)現(xiàn)時間超過已知的循環(huán)設定時間，則認為系統(tǒng)陷入了死循環(huán)，這是計數(shù)器溢出，然后強迫系統(tǒng)進行復位，在復位如后0000H處安排一段出錯處理程序，使系統(tǒng)運行進入正軌。在單片機系統(tǒng)運行時，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。這

34、時要求系統(tǒng)應首先檢測到電源的變化，然后通過切換電路把備用電池接入系統(tǒng)，以保護RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。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，具有廣闊的應用前景。在單片機系統(tǒng)中使用微處理器監(jiān)控芯片，可以大大提高單片機應用系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 P1.0 Vcc P1.1 p0.0 P1.2 p0.1 P1.3 p0.2 P1.4 p0.3 P1.5 p0.4 P1.6

35、p0.5 P1.7 p0.6 RST/Vpb p 0.7 P3.0 EA/Vpp P3.1 ALE/PROG P3.2 PSEN P3.3 P2.7 P3.4 P2.6 P3.5 P2.5 P3.6 P2.4 P3.7 P2.3 XTAL2 P2.2 XTAL1 P2.1 Vss p2.0

36、40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 64 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vcc S3 + C SW-PB Rs 0.2K R1 10K GND C2 33PF Y1 C3 33PF GND GND 圖 2-2 STC89C51基本

37、操作電路 2.4 本章小結 本章通過對單片機的簡介，使我們對其有了更深的認識，本設計是以單片機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。 第3章 遙控直升飛機組件與安裝 3.1 直升機的基本理論 旋翼頭是直升機中最神奇，也是最關鍵的部件。直升機的絕大多數(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。遙控直升機的旋翼頭采用貝爾-希拉操縱方式，也就是一對主旋翼，產(chǎn)生升力，同時靠一對小翼控制升力的方向，從而達到控制直升機的目的。 3.1.1 陀螺

38、效應 所謂陀螺效應，就是旋轉著的物體具有像陀螺一樣的效應。陀螺有兩個特點：進動性和定軸性。當高速旋轉的陀螺遇到外力時，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進動。陀螺在地上旋轉時軸會不斷地扭動，這就是進動(不考慮章動)。圖3-1是陀螺效應的示意圖： dL R F X Y M L L 圖3-1 陀螺效應示意圖 在上圖中，圓盤是陀螺。L是圓盤的角動量，其大小是RMv或者Iω。由于在力學中，有M=dL/dt，所以M和dL方向相同。這直接導致了高速轉動的陀螺在受到F后，整個陀螺以X軸為轉軸轉動而不是以Y軸為轉軸。這就是神奇的陀螺效應。這種效應一直伴隨

39、著直升機的飛行。例如：要使直升機仰俯，就必須要使直升機左右的升力不平衡而不是使其前后不平衡?；谶@種原理我們下面就來解釋遙控直升機的所謂貝爾-希拉操縱方式。 3.1.2 貝爾-希拉操縱方式的初步分析 在遙控直升機中，主旋翼就是一個大陀螺，它本身具有陀螺效應。當我們改變主旋翼傾角時，直升機的運動狀態(tài)就會發(fā)生改變。但同時，如果用舵機直接改變主旋翼的傾角來控制飛機，問題是很多的。首先，主旋翼傾角的改變需要較大的力矩。如果用十字盤直接控制的話，強大的、交變的力矩將會直接作用到舵機上。這樣舵機將會受到很大負荷，操縱精度會嚴重下降。第二，當直升機受到輕微擾動后，由于陀螺的進動性，直升機將不會恢復原來

40、狀態(tài)，而是繞著垂線方向進動。由于重力不通過旋翼頭中心，所以造成力矩的產(chǎn)生，從而導致主旋翼發(fā)生進動。這個問題是嚴重的，會直接導致遙控直升機懸停及飛行時無法穩(wěn)定?；谝陨蠁栴}，貝爾-希拉操縱方式產(chǎn)生了。 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3-2 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。此時兩片主旋翼升力相等，飛行狀態(tài)不發(fā)生變化。 （2）操縱時： 主旋翼平面 希臘小翼平面 十字盤 圖3-3 0度、180度狀態(tài) 主旋翼平面 希臘小翼平面 十字盤 80 100 圖3-4 90度、270度狀態(tài)

41、上圖為同一個視角，主旋翼轉動到不同角度時的狀態(tài)。在圖3-3中，操縱者將十字盤傾斜。希拉小翼就與空氣呈10傾角。由于空氣的作用，希拉小翼在圖3-3位置受力。由于陀螺效應，希拉小翼不會在圖3-3位置立即上抬，而是在轉過90后在上圖3-4位置上抬。 于是希拉小翼旋轉平面與主旋翼平面呈10夾角并穩(wěn)定于此。 在圖3-4中，我們清晰地看見，由于希拉小翼通過連桿控制著主旋翼的傾角，所以希拉小翼旋轉平面的改變導致了主旋翼與空氣產(chǎn)生夾角。從而使主旋翼在圖3-4位置受力。由于陀螺效應，主旋翼不會在圖3-4位置立即上抬，而是在轉過90后在圖3-3位置上抬。從而使得主旋翼平面趨于平行于希拉小翼。 至此，遙控直升

42、機主旋翼平面的傾轉過程已經(jīng)分析完畢。我們看到，遙控直升機的傾轉總是希拉小翼旋轉平面先傾轉，主旋翼平面跟上趨于平行的過程。有意思的是，在這一過程中主旋翼操縱的負荷被希拉小翼完全承擔。舵機只需承擔操縱希拉小翼的負荷。這就有效地化解了一般操縱方式舵機負荷過重的問題。 下面再來初步分析希拉小翼對遙控直升飛機穩(wěn)定性帶來的好處。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3-5 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。此時兩片主旋翼升力相等，飛行狀態(tài)不發(fā)生變化 （2）外界氣流對飛機進行干擾。 當遇到氣流

43、時，由于主旋翼的旋轉，會導致左、右主旋翼相對于空氣的速度不同，從而產(chǎn)生力矩，使飛機偏離平衡位置。如圖3-6所示： 主旋翼平面 水平方向 十字盤 機身方向 風向 β 100 垂直方向 圖3-6 氣流干擾下的主旋翼失衡狀態(tài) 在上圖中，飛機機身及主旋翼平面由于干擾而失去平衡位置。但由于希拉小翼采用對稱翼型，不會受到外界干擾。由于陀螺效應的定軸性，希拉小翼平面保持不變。所以此時主旋翼平面由于與希拉小翼平面有夾角而產(chǎn)生恢復力矩，抵抗外界干擾。這就是貝爾-希拉控制方式的自穩(wěn)定過程。也正是這個過程，使得遙控直升飛機避免了被干擾后就陷于進動的問題。同時，當直升飛機高速前進時，由于左、右

44、主旋翼相對空氣的速度不同，會導致力矩的產(chǎn)生，使飛機抬頭的現(xiàn)象也被這種貝爾-希拉控制方式有效抑制，從而有效地提高了遙控直升飛機的可操縱性。值得注意的是，貝爾-希拉自穩(wěn)定過程不能抑制過強的干擾。原因是希拉小翼旋轉平面保持原來運動狀態(tài)的同時，由于機身的傾斜，小翼與空氣平面會產(chǎn)生夾角，從而破壞小翼原來的運動狀態(tài)。如圖3-7所示： 希拉小翼旋轉平面 十字盤 機身方向 風向 β 垂直方向 圖3-7 希拉小翼平面與空氣平面之間的β角 由于β角的存在，希拉小翼旋轉平面會向主旋翼旋轉平面方向旋轉，最后趨于平行。所以貝爾-希拉的自穩(wěn)定過程是有限的。還需要其他手段（比如使希拉小翼不太靈敏）來增加

45、穩(wěn)定性。 3.2 直升飛機各組件名稱與作用 模型飛機一般與載人的飛機一樣，主要由機翼、尾翼、機身、起落架和發(fā)動機等幾部分組成。 （1）機翼：是模型飛機在飛行時產(chǎn)生升力的裝置，并能保持模型飛機飛行時的橫側安定。 （2）尾翼：包括水平尾翼和垂直尾翼兩部分。水平尾翼可保持模型飛機飛行時的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飛機飛行時的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飛機的升降， 垂直尾翼上的方向舵可控制模型飛機的飛行方向。 （3）機身：將模型的各部分聯(lián)結成一個整體的主干部分叫機身。同時機身內(nèi)可以裝載必要的控制機件，設備和燃料等。 （4）起落架：供模型飛機起飛、著陸和停放的裝置。前部一個起落

46、架 ，后面兩面三個起落架叫前三點式；前部兩面三個起落架，后面一個起落架叫后三點式。 （5）發(fā)動機固定座：安裝發(fā)動機的固定基座，可分成與機架一體及分離型兩種。 （6）尾管：支承尾部傳動的部分。 （7）起落架：用于起降的裝置。 （8）尾部支撐桿：用于防止尾管發(fā)生共振現(xiàn)象；是用來增加機架和尾管強度的部件。 （9）尾傳動軸：（尾傳動皮帶）將尾驅(qū)動裝置所產(chǎn)生的動力傳達到尾齒輪組的旋轉軸，一般用皮帶和鋼絲（或碳桿）。 （10）平衡桿：同軸雙槳遙控直升機在飛行過程中，是依靠上下兩層槳的共同作用而保持姿態(tài)平衡的，但當直升機做需要前進、后退等動作時，下層槳會在舵機的作用下改變姿態(tài)，這時上下兩層槳的平

47、衡被打破，這時高速旋轉的平衡桿，就如同一個陀螺一樣，具有干涉這種變化，力圖恢復平衡的趨向，通過球頭拉桿自動控制上層槳的姿態(tài)，以使上下兩層槳恢復平衡。此外，飛行過程中氣流變化復雜，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，這些都會導致上下兩層槳的工作失衡，這時候，高速旋轉的平衡桿的陀螺效應就會干涉這種失衡，以維持原有姿態(tài)。如圖3-8所示。 圖3-8 平衡桿 （11）電機：航模的發(fā)動機分油動和電動，是給模型的起飛提供動力的設備，大多數(shù)剛入模的朋友大部分是從電動入門，既然是電動版，這里只談談電機。 目前航模用的電機目前有兩種類型：有刷和無刷?，F(xiàn)在都流行用無刷，一是因為動力足，二是因

48、為壽命長，三是因為效率高，四是因為也并不貴。無刷是目前的主流，所以這里重點先談談無刷電機。無刷電機有三根線。沒有像有刷那樣的一對電刷，故稱無刷。有刷電機有一對電刷，使用到一定次數(shù)，電刷就被磨損殆盡，于是得更換電刷。無刷電機沒有電刷，這是它壽命遠大于有刷電機的主要原因。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勁。效率高指耗費同樣的電力無刷比有刷能提供更大的動力。 無刷電機有什么2208，2408，2822，1806，這個參數(shù)不同的廠商是不一樣的。對于無刷而言，最為重要的參數(shù)就是KV值。KV是一個轉速單位，就是每1V電壓獲得的每一分鐘的空載轉速。電機的轉速（空載）=KV值*電壓，一

49、般而言KV值越大扭力就越小，KV值低扭力大。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。 另外，重量也是選電機時要重點考慮的。功率一樣當然越輕越好！ 圖3-9 遙控直升飛機的電機 （12）舵機：任何遙控模型都離不開舵機。它是應用最多最重要的最終執(zhí)行操控者指令的執(zhí)行者。它一般是一個小(黑)盒子，盒子兩邊有安裝孔，有個輸出轉軸，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，連接于接收機上相應的通道接口。當發(fā)射機的遙控桿被推動時，舵機的轉軸連動力臂一起轉動一定的角度，角度大小取決于遙控桿被推動的幅度。將電信號轉化為機械力，驅(qū)動飛

50、機的各個舵面。在小型電動飛機（1KG左右），一般使用的微型舵機，重量大概在8g~12g，更輕的在5g左右。舵機有一個扭力參數(shù)，就是能拉動多大的重量，當然是越大越好。不過同等情況下扭力越大，舵機也越重。 圖3-10 舵機 （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。鋰聚合物電池具有大電流放電的能力，高功率型可以達到30c上的放電能力！沒有記憶效應，普遍使用在車輛、艦船、航空模型中。能量密度高，重量輕，單體標稱電壓3.7V，充電截止電壓4.2V，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。

51、鎳氫池也具有較大電流放電的能力，高功率型可以達到 15c上的放電能力！而且沒有明顯的記憶效應，可隨時進行充電，重量較鎳鎘電池輕，曾被普遍的使用在飛機模型中或者車船模型中，現(xiàn)在逐漸被淘汰。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到 40攝氏度左右。當然使用自動充電器效果更好。 同等情況下，電池容量越大，重量越重，為了機身的重量控制。所以買電池不要貪容量大，要適中。 （14）充電器：雖然模型飛機飛行時用不著它，但無論是鎳氫，還是鋰電，用完了都得充電。充電就必須用到充電器，鋰電

52、最好用平衡充電器。 （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。例如8060槳，就是說這個槳直徑是8英寸。即8*2.54＝20.32厘米。螺距則為6英寸。螺距則代表槳旋轉一周前進的距離。 槳直徑和螺距越大，槳能提供的拉（推）力越大。注意槳直徑是指槳轉動所形成的圓的直徑，而不是槳葉的總長度。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。槳截斷后槳直徑會變小，但槳距是不會變化的。 選槳要注意與電機的KV值合適。另外，選槳時有慢速槳和直驅(qū)槳之分，其實慢速槳不是指慢，主要是說

53、慢速槳一般是用在減速組上的，當然也可以直驅(qū)。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。當然也有專門的后推槳，這類槳直接將電機軸插進槳孔中，不用槳保器或螺絲帽固定。由于是后推，轉動時有一個前進的力，槳不會射出去。 3.3 硬件組裝 遙控模型決非玩具，它在運轉過程中存在危險，若安裝不當會導致零件、電子設備損壞、操控失控等，由此導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尤為重要。 3.3.1 裝機主要步驟 遙控直升飛機有著嚴格的安裝步驟，必須按照安裝流程進行組裝，才能確保飛機正常工作，為后續(xù)的電路連接做好硬件基礎。 （1）主旋翼頭部 → 機身部

54、→ 尾旋翼部 → 其他部 → 調(diào)試 → 完成。 （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）機身部組裝建議順序：上機身 → 下機身 → 上下組合。 （4）尾旋翼部組裝建議順序：尾保箱 → 導線 → 尾管 3.3.2 裝機的注意事項 有了一整套的直升機套件后，如果認真地按照流程組裝，經(jīng)過調(diào)整，就能順利飛行。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；尾槳反轉等情況，是由于各個零件的配合不好，造成零件磨損加速，往往成為飛機振動和出故障的原因。因此，對直升機進行安裝時必須注意下列幾點

55、： （1）要清點一下零件的數(shù)量，看看是否齊全。 （2）準備好必要的工具。 （3）固定球頭的螺釘一定要擰緊，球頭不能轉動。 （4）機身的組裝在一般情況下，這個安裝孔要銼闊一下。首先確認側板的內(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板后，再將另一片側板套上，并將兩邊的固定螺絲點上螺絲膠后鎖入，機身底板裝上后并用螺絲固定，最后將機身鋁柱裝上后,把固定螺絲點上螺絲膠后鎖上，將機頭照固定柱裝上。 （5）安裝發(fā)動機時，檢查一下，發(fā)動機的軸線是否與主軸平行。首先將馬達先固定在馬達固定座上，并將固定螺絲點上螺絲膠后再將馬達固定座固定在機身，最后裝上電池固定座，裝上陀螺儀固定座，

56、并用螺絲固定。 （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。 （8）固定舵機時，只安裝橡膠減震墊，這樣減震效果最佳。 （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。 （10）電池組和設備一定要用強力的雙面膠固定，再綁扎牢固；電線也要捆好。 （11）安裝機翼時，機翼中點應對準機身中線，兩邊夾角相等。 （12）尾翼：遙控器右方微調(diào)放在中央時，舵面是否應和尾翼在一個平面。拉動遙控器方向操縱桿，左右舵擺動應相等垂直尾翼應垂直水平尾翼，水平尾翼平行地面（垂直尾翼）

57、。V形尾翼與地面兩邊的夾角應相等（V形尾翼）。 （13）尾桿應和機身中線在一條直線上。首先尾電機固定座先套入尾管，然后接著將尾連桿固定環(huán)也套入尾管。 （a） （b） 圖3-11 完成裝機圖（a），（b） 3.4 本章小結 本章首先通過對遙控直升飛機的飛行原理的初步分析，讓我們對遙控直升飛機的控制原理有了一個大概的了解，對直升機旋翼頭有了一定的認識。由于大動作操作的運動方程比較復雜，需要用模擬軟件對方程進行曲線模擬才能得出具體結論。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。從3.1.2中，我們已經(jīng)知道直升飛機的操縱主要過程

58、是：小翼與空氣產(chǎn)生夾角→小翼旋轉平面傾斜→主旋翼與空氣產(chǎn)生夾角→主旋翼旋轉平面傾斜。在理想狀態(tài)下，且未計入機身轉動慣量對運動的影響的情況下，利用圖形，比較直觀的對貝爾-希拉操縱方式進行簡要分析。 重點介紹了遙控直升飛機的主要部件，然后對直升機組件安裝的步驟及注意事項進行了詳細闡述，這是完成裝機工作的前提，最后按照規(guī)范流程進行操作，完成遙控直升機的組件安裝。 第4章 系統(tǒng)的設計與實現(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。發(fā)送端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(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。紅外接收端普遍采用價格便宜，性能可靠的一體化

59、紅外接收管接收紅外信號，它同時對信號進行解調(diào)、放大、檢波、整形，得到相應的信號，再送給單片機，經(jīng)單片機控制相關的被控對象。 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，其中具體有單片機初始化程序、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。 4.1 遙控碼的發(fā)射 當某個操作按鍵按下時，單片機先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設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。 通常，紅外遙控是將遙控信號（二進制脈沖碼）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，轉化為紅外信號發(fā)射出去的。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

60、頻率為38KHz（周期為26us）的載波信號進行脈幅調(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。 紅外信號發(fā)射過程:首先裝入發(fā)射脈沖個數(shù)(發(fā)射時為3ms脈沖，停發(fā)時為1ms脈沖)，此時若發(fā)射脈沖個數(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，這樣便結束整個發(fā)射過程。 在實踐中，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。 開 始 裝入脈沖發(fā)射 個數(shù) 發(fā)射3ms脈沖 停1ms 返 回 Y 發(fā)射1ms脈沖 停1ms N 發(fā)完？ 圖

61、4-1 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。單片機遙控發(fā)射器主要由單片機、操作桿、紅外發(fā)射電路三部分組成。單片機部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過程的控制。單片機選用STC89C51，其中P0.7用于輸出方波信號控制紅外發(fā)射電路的工作，遙控器信息碼由STC89C51單片機的定時器1中斷產(chǎn)生38KHZ紅外方波信號，由P0.7口輸出，經(jīng)過三極管進行放大，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。 在確定選擇STC89C51作為本設計發(fā)射電路核心芯片和點觸式開

62、關作為控制鍵后，加上一個簡單紅外發(fā)射電路和12M晶體震蕩器便可實現(xiàn)紅外發(fā)射。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實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，它發(fā)出的便是紅外線而不是可見光。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。 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的遙控接收器。P1口作為按鍵部分，P0.7口作為紅外發(fā)射部分。電路圖如圖4-2所示。 GND R1

63、2 2K P0.7 GND 紅外發(fā)射管 Vcc 圖4-2 紅外發(fā)射電路 4.2 紅外接收 紅外遙控接收部分的主程序和初始化程序如下：首先進行初始化,然后檢查是否有接收標志位，若有則調(diào)用相應的操作程序，然后清零中斷標志位。 （1）數(shù)據(jù)幀的接收處理 當紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時，第一位碼的低電平(3ms)將啟動中斷程序，實施接收數(shù)據(jù)幀的操作。在數(shù)據(jù)幀接收時，將對第一位（起始位）碼的碼寬進行驗證。若第一位低電平碼的脈寬小于3ms，將作為錯誤碼處理。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(diào)用相應的操作程序，執(zhí)行相應輸出口的操作。 （2）接

64、收端程序流程圖 開 始 初始化 Y 調(diào)用應用程序 清零中斷接收標志位 N 有接收標志位？ 圖4-3 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(diào)用相應的操作程序。此時中斷返回。 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(diào)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

65、>2ms? 圖4-4 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、整形在送到單片機中，從而完成相應的遙控功能。接收電路圖見圖4-5。 紅外遙控器將遙控信號(二進制脈沖碼)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。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(diào)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38KHz載波信號后識別出二進制脈沖碼中的0和1。由

66、MCS—51 系列單片機STC89C51、一體化紅外接收頭、還原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。 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，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(diào)，并將解調(diào)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。 3 2 1 P3.2 C7 0.01uF C8 2.2uF Vcc GND 圖4-5 紅外接收電路 4.