超聲波自動起落架

【摘要】超聲波是頻率高于20KHz 的聲波，在相同強度下，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，方向性強，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，能量易于集中。可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。運用在測距上，準確，方便。超聲波受環境干擾小，不會因為光照、溫度改變而受影響，測距較準確，可準確的感知飛機與地面距離。將超聲波測距技術和單片機結合起來，可實現對飛行高度的測量而自動控制起落架的打開和收回。

【關鍵詞】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；第二種是固定的起落架，航模上大多數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。在航空航天的領域，起落架對于飛機而言，有很重要的意義。起落架能夠承受飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時的重力；承受、消耗和吸收飛機在著陸與地面運動時的撞擊和顛簸能量；因此它的工作性能的好壞，直接影響著飛機的起飛、著陸性能和安全。

1.2 自動起落架的意義

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，增加飛行阻力，這時，暴露在外的起落架就嚴重影響了飛機的氣動性能；而另一種可以收放的起落架，也是需要人來手動控制的，當飛機降落遇到突發情況時沒人控制的話就不會打開起落架，從而造成事故。所以，如果能夠制作出一種通過單片機控制的自動收放的起落架，那么無論是運用于航空模型上還是真實的運用于小型飛機中，都可以大大降低危險事故發生可能性，保證飛行安全。

1.3 特色及創新性

一種新的收放控制方式，利用超聲波測距原理技術，超聲波受環境干擾小，不會因為光照等環境因素改變而受影響，測距較準確。運用單片機為核心的自動收放系統可以實現起落架收放的自動化，該系統成本低廉，運行可靠，方便擴展。靈活的供電方式，既可接2-6S鋰電，也可直接利用接收機供電整個系統電路板體積小巧，節能，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。可控制多路舵機，便于擴展，如結合襟翼、副翼等，實現襟翼、副翼的自動控制等。與單片機結合，可方便增加其他功能，如安全距離報警，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°，因此理論計算出我們的超聲波模適于飛行速度在240.48km/h以內的模型飛機。

2.航空飛行器的硬件結構

2.1 機械結構

機械結構自動起落架包括三部分：超聲波測距模塊、控制板、起落架。整個系統的執行機構便是起落架這個機械機構，起落架采用成品的可收放起落架加裝兩個舵機帶動。將起落架和舵機安裝在合適的位置，讓起落架的輪子可自由縮放便可。

2.2 硬件電路

有了起落架這個機械結構，當然還得有相應的控制電路才能實現起落架的自動收放。小于這個安全距離則改變PWM占空比，控制舵機打開起落架，否則收起起落架。

3.航空飛行器的軟件部分

3.1 軟件部分相關介紹

功能：超聲波測距距離控制舵機角度

硬件：超聲波起落架控制板 ATmeag8 8MHZ

接口：超聲波發射 TrigPB1，接收 EchoPB0

舵機接 PC2、PC3、PC4、PC5

3.2 程序

#include

#include

#define distance 50

//安全值

#define PWM_O DDRC|=（1<<2）

//設為輸出

#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

unsigned int h，l；

//16 位定時器值高位低位

unsigned int time；

//計數值

10

10

float range；

//距離值

unsigned char flag；

//上升沿/下降沿標志位

void delay_us（unsigned int x）

//微秒延時

{

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

{

while（time --）

{

delay_us（500）；

}

}

void Timer1_init（void）

參考文獻

[1]吳運昌.模擬電子線路基礎[M].廣州：華南理工大學出版社，2004.

[2]閻石.數字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3]張曉麗等.數據結構與算法[M].北京：機械工業出版社，2002.