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1、摘 要 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。 本文主要研究了基于单片机的遥控直升飞机控制，以 STC89C51 作为核心部 件进行逻辑控制及信号产生，实现了红外远程遥控直升机的目的。论文首先介绍 了单片机的基本理论，然后对软件设计中所涉及的红外遥控发射、接收、调速等 单元的设计流程及工作原理进行了详细的说明，并阐述了遥控直升飞机的飞行原 理。由于飞机配件的选择及组装是本次设计的重要内容之一，因此文中对涉及到 的电机、舵机、螺旋桨、锂电池等飞机主要配件及组装注意事项进行了重点讲解。 最后通过对软硬件的反复调试，完成直升机的装机和控制系统设计，达到设
2、计要 求，实现对遥控直升飞机平衡、上升、下降、左转、右转等简单的控制。该遥控 直升机具有接收信号灵敏，控制简单等优点。 关键词：遥控直升机；单片机；汇编语言；红外遥控 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 helicopter;
7、microcontroller; assembly language; infrared remote control 目 录 第第 1 章章 概概 述述.1 1.1 课题研究的背景和意义1 1.2 国内外航模的发展状况1 1.3 论文主要内容3 第第 2 章章 单片机简介单片机简介.4 2.1 单片机概述4 2.2 单片机的应用领域4 2.3 STC89C51 单片机的功能及简介5 2.4 本章小结9 第第 3 章章 遥控直升飞机组件与安装遥控直升飞机组件与安装.10 3.1 直升机的基本理论10 3.2 直升飞机各组件名称与作用14 3.3 硬件组装17 3.4 本章小结20 第第 4 章
8、章 系统的设计与实现系统的设计与实现.21 4.1 遥控码的发射21 4.2 红外接收23 4.3 调速单元26 4.4 系统调试28 4.5 本章小结30 结结 论论.31 致致 谢谢.32 参考文献参考文献.33 附录附录 1 发射程序发射程序.34 附录附录 2 接收程序接收程序37 附录附录 3 PWM 信号（产生移位脉冲）信号（产生移位脉冲）40 附录附录 4 红外发射电路图红外发射电路图42 附录附录 5 红外接收电路图红外接收电路图43 第 1 章 概 述 1.1 课题研究的背景和意义 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
9、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。 在飞机发明之前，航空模型具有强烈的探索性质，在飞机发明之后，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
10、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
11、。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。 1.2 国内外航模的发展状况 经过千年的努力，被美国国家航空和空间博物馆称为“最早的飞行器”的风筝， 被英国和法国的航空先驱者们，用来探讨旋翼原理的竹蜻蜓，采用轻于空气的原 理实现升空的孔明灯，以及具备火箭升空喷气反应推力原理的流星，相继在古老 的中国出现，他们都是远古时代的航空模型，其中包涵的飞行原理为载人飞行器 的研制开辟了道路。 20 世纪前期，随着第一次世界大战的爆发，交战国纷纷将飞机用到了战争 中，残酷的战火带动了航
12、空业的迅速发展。由于模型飞机对普及航空知识、培养 航空人才起着不可替代的作用，美国、俄国、德国、日本等国家相继出现了航空 热，并逐渐形成有组织有领导的群众性航空模型运动。 时至今日在国外，航模产品的质量和性能都有较高的水平。航模产品的盛行 带动了航模活动的普及。在国际上，航模的消费也主要集中在航模活动普及的国 家和地区。 在航模运动的普及和飞行水平的提高方面，国外的各飞行俱乐部起了关键的 作用。国外的飞行俱乐部都是爱好者自发组成的民间组织，注册于各国的航模总 协会下，如美国的 AMA（全美航模协会） 、英国的 BFMA（大英航模协会） 、澳 大利亚的 MAAA（澳洲航模协会） 。这些机构与中国
13、的国家体育总局航管中心相 似。俱乐部以团体的形式向社会介绍和推广航模活动，通过媒体对各种活动和赛 事的报道提高了社会公众和政府对航模这项休闲及运动的认知和尊重，为航模运 动争取一个较好的社会环境，为模友们创造一个良好的飞行氛围。 1905 年国际航空联合会诞生，航空模型被列为其管辖的项目之一，随之成为 一项世界性运动。航空模型一词于 1913 年流传到中国，首次出现在上海东方 杂志刊登的飞行雏形制造的文章中。中国较大规模的航空模型运动起步于 40 年代，1947 年举行了首届航空模型比赛。1978 年 10 月中国加入国际航空联合 会，并开始参加世界锦标赛，从此，我国的航空模型运动正式走向世界
14、。随着我 国航空事业的不断发展，航空知识教育日趋受到国家的重视，1992 年 82 万青少 年参加的首届“飞向北京”全国青少年航空模型竞赛，给航空模型运动的普及和发 展增添了新的活力。 我国航模产业的集中度不高，没有形成部分企业大规模的绝对优势，但是行 业内的竞争在加剧，这为航模企业提供了发展空间的同时也增加了紧迫感。 航模产业属于从朝阳产业向成熟产业过渡的阶段，行业竞争在加剧，我国航 模产业的产量及其增长趋势体现在以下几个方面： （1）行业的集中度不高。航模制造企业主要分布于珠江三角洲的深圳、珠 海和上海、天津等地。全国 50 家企业，规模相对不大，势均力敌的对手比较多， 竞争参与者范围广泛
15、。 （2）市场趋于成熟，虽然每年都在增长，但是速度缓慢。市场增长主要是 一些新兴工业化国家和逐渐走向富裕的国家和地区，如韩国、新加坡、中国。中 国市场每年在以 20%的速度增长。 （3）供需平衡分析 航空模型作为运动休闲类产品，欧美、日本等发达国家是主要的消费市场。 航模生产主要集中在中国珠江三角洲和长江三角洲地区，尤以深圳为主。随着行 业生产厂商技术能力的不断提高和行业竞争的加剧，航模生产厂商只有不断的提 高技术能力，完善产品性能，提高产品品质，降低生产成本，才能在市场竞争中 获得一席之地，取得很好的经营收益。 1.3 论文主要内容 本设计是以遥控直升飞机为研究对象，主要是研究单片机对直升机
16、的平衡、 上升、下降、左转、右转等遥控功能。此次设计中的单片机控制器采用的是 STC89C51，针对单片机的基本理论和直升飞机的飞行原理进行了详细的阐述， 同时对遥控直升机的模型结构也进行了剖析，并对其进行正确的安装，由于红外 技术发展成熟，利用汇编语言进行编辑发射部分、接收部分的程序，所以本设计 是以单片机为基础，通过红外远程遥控实现对直升机的简单控制。 在第二章中，主要对单片机及其应用的领域进行概述，重点阐述了单片机 STC89C51 各个引脚的功能，对微处理器、数据存储器、串行口、中断系统、定 时器和基本操作等做了较为详细的介绍。 在第三章中，首先对遥控直升飞机的飞行原理和贝尔-希拉操纵方法进行了初 步分析，然后阐述了遥控直升飞机的主要部件，重点对直升机组件及安装的注意 事项进行了详细说明，最后完成装机工作。 在第四章中，介绍了基于单片机的遥控直升机控制系统的软件设计，详细介 绍了红外遥控码的发射、红外遥控接收部分、调速单元的调速原理及计算方法， 重点阐述了系统软、硬件的调试中所出现的故障及排除方法。 第 2 章 单片机简介 2.1 单片机概述 二十世纪跨越了三个“电”
