超小型遥控直升机飞行姿态稳定器的设计

3.2 系统的功能和工作过程

直升机接通电源后，处于接收遥控信号状态。

发射机必需先按下启动按钮，直升机方可启动。在启动之前，所有其它操作都是无效的。

收到并确认遥控信号的启动信号时，同时启动三个电机。电机的启动速度很慢，保证直升机不会动。当电机的速度增加到使直升机有微小上升时，控制电路记忆保持直升机不动时电机的最大速度。这时启动过程结束，直升机的移动可随意遥控。
遥控器左手的纵向控制直升机的升降，右手的纵向控制进退，右手的横向控制方向。长时间无正确的遥控信号时，程序会自动使直升机停下来。

电池电压不足时，LED会亮1秒，暗1秒来指示。在电池低到一定程度时，会自动进入停止操作，并同时输出电池电压不足LED指示。

4 系统框图

系统框图如图1所示。

4.1 硬件描述

编码、红外发射和红外接收电路不是本次讨论的重点，不做描述。重点描述飞行姿态传感器电路、ADC电路、解码电路、XYZ轴输出电路。图2所示为其原理图。

4.2 飞行姿态传感器电路

该部分电路由MMA7260QT、R1、R2、R3、C1、C2、C3、C5组成。

MMA7260QT是一个三轴小量程加速度传感器模块。它的灵敏度可通过g-Select1和g-Select2来选择。最高灵敏度可达800mV/g。工作电压低、可工作电压范围宽(2.2～3.6V），功耗小（0.5mA，在睡眠状态只有3μA）。非常适合电池供电的应用。另外，小尺寸封装，使其重量也很轻。g-Select1和g-Select2分别接到PTA2和PTA3上。可以根据需要选择灵敏度。

XYZ轴的输出经过电阻R1、R2、R3和电容C1、C2、C3滤波后分别接到了MCU的ADC输入。 因为在这项应用中MMA7260QT 保持在工作状态，所以Sleep Mode脚接到了VDD。C5是为了减小电源波动对传感器的影响加的去耦电容。
XYZ轴输出电路

XYZ轴输出电路由电机Mz、Mx、My、MOSFET管T1、T2、T3、二极管D1、D2、D3和电阻R6、R7、8组成。XYZ轴电机控制信号分别通过普通的B口输出脚PTB5、PTB4、PTB6输出。这里PTB5、PTB4、TB6已经通过软件将其做成PWM输出口。它们输出的是电压PWM信号，通过PWM信号控制电机的转速。

这个PWM信号通过电阻R6（R7、R8）送到MOSFET管的控制极，控制MOSFET管的通/断，带动电机工作。因为MOSFET是电压控制器件，是不需要限流电阻的。这里的R6、R7、R8是为减小电机的脉冲干扰信号通过T1、T2、T3耦合对MCU的影响而设。

D1、D2、D3是在T1、T2、T3关断时为电机提供电流通路。

Mz是主旋翼电机，带动直升机的主旋翼，控制着直升机的升/降。

Mx是尾翼电机，带动直升机的尾翼螺旋桨，控制着直升机的方向。

My是进/退电机，控制着直升机的前进/后退。

5 系统软件

5.1 软件流程

软件流程如图3所示。

5.2 软件描述

飞行姿态信号和电池电压AD转换程序

实现飞行姿态信号测量的方法是：首先用准确的时间间隔来测飞行姿态信号；将测得的数据进行比较，大于最大限制值时放弃；对于在规定范围内的数据求代数和，同时记录求和的次数；经过一段规定的时间后，将求得的代数和除以求和的次数，就得到了在这段规定时间的平均值。用计时器设一个定期的时间中断就可实现测量时间的准确间隔。

实现飞行姿态信号测量的程序简略如下：

在初始化程序中：设置ADC在CH4上，ADC关中断连续转换。在CH4上是X轴数据设置，MTIM计时模块T_n时间中断一次。

5.3 电池电压监控程序

当检测到电压低到某一值时，程序会通过LED显示，向操纵人员报警。如没有及时控制直升机停止飞行，电压会继续降低。当电压低到不能允许再低的时候，程序将强制直升机停止飞行。这个"强制停止"不是立刻将电机停止，那样会使直升机坠落，而是平衡地减小PWM输出，使直升机缓慢的降落。