超聲波自動(dòng)起落架

【摘要】超聲波是頻率高于20KHz 的聲波，在相同強(qiáng)度下，聲波的頻率越高，它所具有的功率就越大。由于超聲波頻率很高，功率大，所以與一般的聲波相比不容易損耗。超聲波在傳播時(shí)，方向性強(qiáng)，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，能量易于集中?？捎糜跍y距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫(yī)學(xué)、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)上有很多的應(yīng)用。運(yùn)用在測距上，準(zhǔn)確，方便。超聲波受環(huán)境干擾小，不會(huì)因?yàn)楣庹?、溫度改變而受影響，測距較準(zhǔn)確，可準(zhǔn)確的感知飛機(jī)與地面距離。將超聲波測距技術(shù)和單片機(jī)結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行高度的測量而自動(dòng)控制起落架的打開和收回。

【關(guān)鍵詞】超聲波；起落架；測距

1.簡介航空飛行器

1.1 航空飛行器起落架現(xiàn)狀

目前航空飛行器上的起落架有三種情況，第一種是沒有起落架，比如滑翔機(jī)；第二種是固定的起落架，航模上大多數(shù)起落架就是這種不可收放的；第三種是可以收放的起落架，載人飛行器便是典型代表，這種起落架可以收放，但需要人來控制。在航空航天的領(lǐng)域，起落架對(duì)于飛機(jī)而言，有很重要的意義。起落架能夠承受飛機(jī)在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時(shí)的重力；承受、消耗和吸收飛機(jī)在著陸與地面運(yùn)動(dòng)時(shí)的撞擊和顛簸能量；因此它的工作性能的好壞，直接影響著飛機(jī)的起飛、著陸性能和安全。

1.2 自動(dòng)起落架的意義

由于目前航模上的不可收放起落架，影響外觀，在高速飛行時(shí)，增加飛行阻力，這時(shí)，暴露在外的起落架就嚴(yán)重影響了飛機(jī)的氣動(dòng)性能；而另一種可以收放的起落架，也是需要人來手動(dòng)控制的，當(dāng)飛機(jī)降落遇到突發(fā)情況時(shí)沒人控制的話就不會(huì)打開起落架，從而造成事故。所以，如果能夠制作出一種通過單片機(jī)控制的自動(dòng)收放的起落架，那么無論是運(yùn)用于航空模型上還是真實(shí)的運(yùn)用于小型飛機(jī)中，都可以大大降低危險(xiǎn)事故發(fā)生可能性，保證飛行安全。

1.3 特色及創(chuàng)新性

一種新的收放控制方式，利用超聲波測距原理技術(shù)，超聲波受環(huán)境干擾小，不會(huì)因?yàn)楣庹盏拳h(huán)境因素改變而受影響，測距較準(zhǔn)確。運(yùn)用單片機(jī)為核心的自動(dòng)收放系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)起落架收放的自動(dòng)化，該系統(tǒng)成本低廉，運(yùn)行可靠，方便擴(kuò)展。靈活的供電方式，既可接2-6S鋰電，也可直接利用接收機(jī)供電整個(gè)系統(tǒng)電路板體積小巧，節(jié)能，全部采用貼片元件，體積為33mm×35mm，主控芯片能耗低成本低廉，制作簡單。制作簡單，成本低廉，所有元件不超過20個(gè)。可控制多路舵機(jī)，便于擴(kuò)展，如結(jié)合襟翼、副翼等，實(shí)現(xiàn)襟翼、副翼的自動(dòng)控制等。與單片機(jī)結(jié)合，可方便增加其他功能，如安全距離報(bào)警，定高等。

由于超聲波模塊的測距高度有一定限制，再加上測距的角度為15°，因此理論計(jì)算出我們的超聲波模適于飛行速度在240.48km/h以內(nèi)的模型飛機(jī)。

2.航空飛行器的硬件結(jié)構(gòu)

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械結(jié)構(gòu)自動(dòng)起落架包括三部分：超聲波測距模塊、控制板、起落架。整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)便是起落架這個(gè)機(jī)械機(jī)構(gòu)，起落架采用成品的可收放起落架加裝兩個(gè)舵機(jī)帶動(dòng)。將起落架和舵機(jī)安裝在合適的位置，讓起落架的輪子可自由縮放便可。

2.2 硬件電路

有了起落架這個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)，當(dāng)然還得有相應(yīng)的控制電路才能實(shí)現(xiàn)起落架的自動(dòng)收放。小于這個(gè)安全距離則改變PWM占空比，控制舵機(jī)打開起落架，否則收起起落架。

3.航空飛行器的軟件部分

3.1 軟件部分相關(guān)介紹

功能：超聲波測距距離控制舵機(jī)角度

硬件：超聲波起落架控制板 ATmeag8 8MHZ

接口：超聲波發(fā)射 TrigPB1，接收 EchoPB0

舵機(jī)接 PC2、PC3、PC4、PC5

3.2 程序

#include

#include

#define distance 50

//安全值

#define PWM_O DDRC|=（1<<2）

//設(shè)為輸出

#define PWM_H PORTC|=（1<<2）

//輸出高

#define PWM_L PORTC=～（1<<2） //輸出低

#define PWM1_O DDRC|=（1<<3）

//設(shè)為輸出

#define PWM1_H PORTC|=（1<<3）

//輸出高

#define PWM1_L PORTC=～（1<<3） //輸出低

#define PWM2_O DDRC|=（1<<4）

//設(shè)為輸出

#define PWM2_H PORTC|=（1<<4）

//輸出高

#define PWM2_L PORTC=～（1<<4） //輸出低

#define PWM3_O DDRC|=（1<<5）

//設(shè)為輸出

#define PWM3_H PORTC|=（1<<5）

//輸出高

#define PWM3_L PORTC=～（1<<5） //輸出低

#define Trig_O DDRB|=（1<<1）

//發(fā)送端輸出

#define Echo_I DDRB=～（1<<0）//接收端輸入

#define Trig_H PORTB|=（1<<1）

//輸出高電平

#define Trig_L PORTB=～（1<<1）

//輸出低電平

unsigned char T=80；

//周期值

unsigned char P=6；

//占空值，6：90°；4：45°；8：135°

unsigned char cishu； //

0.25us 溢出次數(shù)

unsigned int h，l；

//16 位定時(shí)器值高位低位

unsigned int time；

//計(jì)數(shù)值

10

10

float range；

//距離值

unsigned char flag；

//上升沿/下降沿標(biāo)志位

void delay_us（unsigned int x）

//微秒延時(shí)

{

while（x--）

{

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

asm（\"nop\"）；

}

}

void delay_ms（unsigned int time）

//毫秒延時(shí)

{

while（time --）

{

delay_us（500）；

}

}

void Timer1_init（void）

參考文獻(xiàn)

[1]吳運(yùn)昌.模擬電子線路基礎(chǔ)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2004.

[2]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]張曉麗等.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.