原標題：基于STC15W408AS單片機實現(xiàn)圓形遙控飛機自制方案

基于STC15W408AS單片機實現(xiàn)圓形遙控飛機自制方案

一、引言

隨著科技的發(fā)展，遙控飛機在娛樂、教育、科研等領域的應用越來越廣泛。自制遙控飛機不僅可以提升動手能力，還能深入理解飛行控制原理。本文將詳細介紹基于STC15W408AS單片機實現(xiàn)圓形遙控飛機的自制方案，包括主控芯片的選型、作用及其在具體設計中的應用。

二、主控芯片選型及作用

1. 主控芯片型號

本文選擇STC15W408AS單片機作為主控芯片。STC15W408AS是一款基于8051內核的高性能、低功耗單片機，廣泛應用于工業(yè)自動化、智能儀表、汽車電子、智能家居等領域。

2. STC15W408AS特點

• 高性能：STC15W408AS采用先進的RISC指令集，運行速度快，能夠實現(xiàn)復雜的控制功能。

• 低功耗：具備多種工作模式，可根據(jù)實際需求調整功耗，延長電池使用壽命。

• 集成度高：集成了定時器、串行通信接口等多種功能模塊，減少了外部元件的使用，降低了系統(tǒng)成本。

• 易于開發(fā)：采用標準的8051指令集和開發(fā)工具，開發(fā)者可以便捷地進行程序設計和調試。

3. 在設計中的作用

STC15W408AS單片機在圓形遙控飛機的設計中起到了核心控制作用。其主要功能包括：

• 飛行控制：通過接收遙控器發(fā)送的信號，控制飛機的飛行姿態(tài)，如上升、下降、前進、后退、左轉、右轉等。

• 信號處理：對傳感器（如超聲波傳感器）采集的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)自動避障、高度保持等功能。

• 通信接口：通過串行通信接口與遙控器、傳感器等外部設備通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。

• 電源管理：根據(jù)系統(tǒng)需求調整功耗，延長飛行時間。

三、硬件設計

1. 總體結構

圓形遙控飛機的總體結構包括機身、機翼、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等部分。其中，控制系統(tǒng)以STC15W408AS單片機為核心，通過接收遙控器信號，控制動力系統(tǒng)實現(xiàn)飛行姿態(tài)的調整。

2. 動力系統(tǒng)

動力系統(tǒng)包括電機和螺旋槳。電機選擇無刷直流電機，具有效率高、噪音低、壽命長等優(yōu)點。螺旋槳的選擇需要考慮直徑、螺距等因素，以確保足夠的升力和推力。

3. 控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)由STC15W408AS單片機、傳感器和執(zhí)行機構組成。

• 傳感器：包括超聲波傳感器、陀螺儀等，用于檢測飛機的飛行高度、姿態(tài)等信息。

• 執(zhí)行機構：包括舵機和電機，用于調整飛機的飛行姿態(tài)和動力輸出。

4. 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)包括遙控器和接收機。遙控器用于發(fā)送控制信號，接收機用于接收并解碼信號，然后將解碼后的信號傳輸給STC15W408AS單片機。

四、軟件設計

1. 軟件開發(fā)環(huán)境

STC15W408AS單片機的軟件開發(fā)環(huán)境可以選擇Keil C51等集成開發(fā)環(huán)境。Keil C51提供了豐富的庫函數(shù)和調試工具，方便開發(fā)者進行程序設計和調試。

2. 程序結構

程序結構主要包括初始化模塊、通信模塊、控制模塊和信號處理模塊等部分。

• 初始化模塊：對STC15W408AS單片機的定時器、串行通信接口等模塊進行初始化配置。

• 通信模塊：實現(xiàn)與遙控器、傳感器等外部設備的通信功能。

• 控制模塊：根據(jù)接收到的控制信號和傳感器數(shù)據(jù)，控制飛機的飛行姿態(tài)和動力輸出。

• 信號處理模塊：對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)自動避障、高度保持等功能。

3. 關鍵代碼示例

以下是一個簡單的代碼示例，用于演示STC15W408AS單片機如何通過串口接收數(shù)據(jù)并控制飛機的飛行姿態(tài)。

#include "stc15.h"

#include "set.h"



// 串口初始化配置

void UartInit(void)

{

IE |= 0x90; // 總中斷開關 和串口中斷開關

SCON = 0x50; // 8位數(shù)據(jù), 可變波特率

AUXR |= 0x01; // 串口1選擇定時器2為波特率發(fā)生器

AUXR &= 0xFB; // 定時器2時鐘為Fosc/12, 即12T

T2L = 0xE8; // 設定定時初值

T2H = 0xFF; // 設定定時初值

AUXR |= 0x10; // 啟動定時器2

}



// 串口發(fā)送數(shù)據(jù)

void UartSend(char dat)

{

SBUF = dat;

while (busy);

busy = 1;

}



// 串口接收數(shù)據(jù)中斷處理

void Uart() interrupt 4

{

if (RI) // 接收數(shù)據(jù), 手動將RI清0

{

RI = 0;

// 此處可以添加接收數(shù)據(jù)處理代碼

}

if (TI)

{

TI = 0;

busy = 0;

}

}



// 主函數(shù)

void main()

{

UartInit(); // 初始化串口

// 其他初始化代碼



while (1)

{

// 主循環(huán)代碼

// 此處可以添加控制邏輯和信號處理代碼

}

}

在實際應用中，需要根據(jù)具體需求對代碼進行擴展和完善。例如，可以添加超聲波傳感器的數(shù)據(jù)處理代碼，實現(xiàn)自動避障功能；可以添加陀螺儀的數(shù)據(jù)處理代碼，實現(xiàn)姿態(tài)控制功能等。

五、調試與測試

1. 調試步驟

• 硬件連接：確保所有硬件連接正確，包括電機、螺旋槳、傳感器、遙控器等。

• 軟件下載：將編譯好的程序下載到STC15W408AS單片機中。

• 功能測試：分別測試各個模塊的功能，如串口通信、傳感器數(shù)據(jù)采集、電機控制等。

• 聯(lián)合調試：將所有模塊連接起來，進行聯(lián)合調試，確保系統(tǒng)能夠正常工作。

2. 測試方法

• 飛行測試：在空曠的場地進行飛行測試，觀察飛機的飛行姿態(tài)和穩(wěn)定性。

• 避障測試：在設有障礙物的場地進行避障測試，觀察飛機的避障效果。

• 高度保持測試：在不同高度進行高度保持測試，觀察飛機的高度穩(wěn)定性。

六、結論

本文詳細介紹了基于STC15W408AS單片機實現(xiàn)圓形遙控飛機的自制方案。通過合理選擇主控芯片、設計硬件電路、編寫軟件程序、進行調試與測試等步驟，成功實現(xiàn)了一款具有基本飛行功能的圓形遙控飛機。該方案不僅提高了動手能力，還深入理解了飛行控制原理和相關技術。未來，可以進一步優(yōu)化設計，提高飛機的飛行性能和穩(wěn)定性，拓展更多功能和應用場景。