一种基于单片机的遥控直升飞机设计制造技术

本发明专利技术涉及遥控直升飞机技术领域，具体涉及一种基于单片机的遥控直升飞机设计。本发明专利技术以单片机STC89C51基础，通过红外控制直升机的平衡、上升、下降、左转、右转，以实现遥控航模直升机的目的，该遥控直升机通过两个操作杆控制遥控器输出的红外信号，当单片机接收有效的输入信号，经过单片机控制处理后，将信号传给电动机，通过前后电动机的正、反转动控制直升飞机的运动。

A remote control helicopter design based on single chip microcomputer

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的遥控直升飞机设计
本专利技术涉及遥控直升飞机
，具体涉及一种基于单片机的遥控直升飞机设计。
技术介绍
人类自古以来就幻想着飞行。在载人的航空器出现之前，人类就创造了许多能飞行的航空模型，不断地探索着飞行的奥秘。距今2000多年前的春秋战国时期，我们的祖先就制作出能飞的木鸟模型。另外，还制作出种类繁多的孔明灯、风筝和竹蜻蜓等。美国的莱特兄弟是世界上第一架飞机的制造者，他们的飞机在1903年12月17日试飞成功。在飞机专利技术之前，航空模型具有强烈的探索性质，在飞机专利技术之后，航空模型仍然是研究航空科学的必要工具。每一种新飞机的试制，都要先在风洞里用模型进行试验，甚至连航天飞机这样先进的航空器，也要经过模型试验阶段，取得必要的数据，才能获得成功。航空模型是很有实用价值的器具。我国汉代就有用风筝测量距离和传递信息的。随着航空模型的发展，特别是无线电遥控模型飞机的日臻完善，航空模型的用途越来越广泛。可以利用无线电遥控模型飞机作为部队和民兵对空射击训练的靶机。在训练的时候，通过无线电遥控设备控制航模靶机完成直线飞行、转弯、上升、俯冲等飞行动作，甚至在靶机上完成空投降落伞、发射模型火箭、投放炸弹、施放拖靶等特技动作。在实弹射击时候，可以在航模靶机尾部几十米远处拖拽一个彩色靶袋，以靶袋作为目标，避免击毁靶机。在无线电遥控模型飞机上装上摄影机，就可以对地面进行航空摄影，拍摄一些人们不容易接近的野生动植物，甚至可以拍摄一些危险性很大的惊险镜头或战斗场面等。航空模型是普及航空知识的玩具。航模活动是很多航模爱好者和广大青少年学生喜欢参加的课外活动。这不仅是学生的年龄层次决定的，更重要的是航模活动集科技性、知识性、趣味性、竞技性、实践性等优点，对锻炼青少年动手动脑能力，促进全面素质的提高，有着十分积极的作用。
技术实现思路
本专利技术涉及遥控直升飞机
，具体涉及一种基于单片机的遥控直升飞机设计。本专利技术以单片机STC89C51基础，通过红外控制直升机的平衡、上升、下降、左转、右转，以实现遥控航模直升机的目的；本专利技术通过两个操作杆控制遥控器输出的红外信号，当单片机接收有效的输入信号，经过单片机控制处理后，将信号传给电动机，通过前后电动机的正、反转动控制直升飞机的运动。附图说明图1：陀螺效应示意图。图2：初始平衡状态图。图3：0度、180度状态图。图4：90度、270度状态图。图5：初始平衡状态图。图6：气流干扰下的主旋翼失衡状态图。图7：希拉小翼平面与空气平面之间的β角图。图8：红外发射电路图。图9：遥控接收器主程序流程图。图10：红外接收电路图。图11：PWM降压斩波器原理电路及输出电压波形图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术涉及遥控直升飞机
，具体涉及一种基于单片机的遥控直升飞机设计。本专利技术以单片机STC89C51基础，通过红外控制直升机的平衡、上升、下降、左转、右转，以实现遥控航模直升机的目的；本专利技术通过两个操作杆控制遥控器输出的红外信号，当单片机接收有效的输入信号，经过单片机控制处理后，将信号传给电动机，通过前后电动机的正、反转动控制直升飞机的运动。进一步的，本专利技术的旋翼头是直升机中最神奇，也是最关键的部件。直升机的绝大多数性质，比如稳定性、灵活性，包括所谓操纵感觉，都是由旋翼头决定的。遥控直升机的旋翼头采用贝尔-希拉操纵方式，也就是一对主旋翼，产生升力，同时靠一对小翼控制升力的方向，从而达到控制直升机的目的。进一步的，所谓陀螺效应，就是旋转着的物体具有像陀螺一样的效应。陀螺有两个特点：进动性和定轴性。当高速旋转的陀螺遇到外力时，它的轴的方向是不会随着外力的方向发生改变的，而是轴围绕着一个定点进动。陀螺在地上旋转时轴会不断地扭动，这就是进动。图1是陀螺效应的示意图，在图1中，圆盘是陀螺。L是圆盘的角动量，其大小是R×Mv或者Iω。由于在力学中，有M=dL/dt，所以M和dL方向相同。这直接导致了高速转动的陀螺在受到F后，整个陀螺以X轴为转轴转动而不是以Y轴为转轴。这就是神奇的陀螺效应。这种效应一直伴随着直升机的飞行。例如：要使直升机仰俯，就必须要使直升机左右的升力不平衡而不是使其前后不平衡。基于这种原理我们下面就来解释遥控直升机的所谓贝尔-希拉操纵方式。进一步的，在遥控直升机中，主旋翼就是一个大陀螺，它本身具有陀螺效应。当我们改变主旋翼倾角时，直升机的运动状态就会发生改变。但同时，如果用舵机直接改变主旋翼的倾角来控制飞机，问题是很多的。首先，主旋翼倾角的改变需要较大的力矩。如果用十字盘直接控制的话，强大的、交变的力矩将会直接作用到舵机上。这样舵机将会受到很大负荷，操纵精度会严重下降。第二，当直升机受到轻微扰动后，由于陀螺的进动性，直升机将不会恢复原来状态，而是绕着垂线方向进动。由于重力不通过旋翼头中心，所以造成力矩的产生，从而导致主旋翼发生进动。这个问题是严重的，会直接导致遥控直升机悬停及飞行时无法稳定。基于以上问题，贝尔-希拉操纵方式产生了。操纵过程是这样的：（1）初始状态如图2所示，希拉小翼由于空气和离心力作用，和主旋翼平面平行。此时两片主旋翼升力相等，飞行状态不发生变化；（2）操纵状态：图2为同一个视角，主旋翼转动到不同角度时的状态。在图3中，操纵者将十字盘倾斜。希拉小翼就与空气呈10°倾角。由于空气的作用，希拉小翼在图3位置受力。由于陀螺效应，希拉小翼不会在图3位置立即上抬，而是在转过90°后在上图4位置上抬。于是希拉小翼旋转平面与主旋翼平面呈10°夹角并稳定于此。在图4中，我们清晰地看见，由于希拉小翼通过连杆控制着主旋翼的倾角，所以希拉小翼旋转平面的改变导致了主旋翼与空气产生夹角。从而使主旋翼在图4位置受力。由于陀螺效应，主旋翼不会在图4位置立即上抬，而是在转过90°后在图3位置上抬。从而使得主旋翼平面趋于平行于希拉小翼。至此，遥控直升机主旋翼平面的倾转过程已经分析完毕。我们看到，遥控直升机的倾转总是希拉小翼旋转平面先倾转，主旋翼平面跟上趋于平行的过程。有意思的是，在这一过程中主旋翼操纵的负荷被希拉小翼完全承担。舵机只需承担操纵希拉小翼的负荷。这就有效地化解了一般操纵方式舵机负荷过重的问题。进一步的，贝尔-希拉操纵系统的干扰-稳定过程：（1）初始状态如图5所示，希拉小翼由于空气和离心力作用，和主旋翼平面平行。此时两片主旋翼升力相等，飞行状态不发生变化；（2）外界气流对飞机进行干扰。当遇到气流时，由于主旋翼的旋转，会导致左、右主旋翼相对于空气的速度不同，从而产生力矩，使飞机偏离平衡位置。如图6所示，飞机机身及主旋翼平面由于干扰而失去平衡位置。但由于希拉小翼采用对称翼型，不会受到外界干扰。由于陀螺效应的定轴性，希拉小翼平面保持不变。所以此时主旋翼平面由于与希拉小翼平面有夹角而产生恢复力矩，抵抗外界干扰。这就是贝尔-希拉控制方式的自稳定过程。也正是这个过程，使得遥控直升飞机避免了被干扰后就陷于进动的问题。同时，当直升飞机高速前进时，由于左、右主旋翼相对空气的速度不同，会导致力矩的产生，使飞机抬头的现象也被这种贝尔-希拉控制方式有效抑制，本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术以单片机STC89C51基础，通过红外控制直升机的平衡、上升、下降、左转、右转，以实现遥控航模直升机的目的。

【技术特征摘要】
1.本发明以单片机STC89C51基础，通过红外控制直升机的平衡、上升、下降、左转、右转，以实现遥控航模直升机的目的。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的遥控直升飞机设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙乐昌林电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43