Đồ Án Nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền tin không dây ứng dụng trong máy bay điều khiển từ xa

LỜI NÓI MỞ ĐẦU
Khoa học kĩ thuật ngày càng đóng vai trò quan trọng thúc đẩy sự phát triển và tiến bộ của con người. Trong đó, vấn đề điều khiển đo lường và liên lạc hiện nay không còn chỉ dừng lại ở phạm vi các thiết bị có dây và điều khiển trực tiếp ở 1 khoảng cách gần mà đã được mở rộng ra một lĩnh vực không dây, giúp con ngươi khám phá được vũ trụ và thực hiện được nhiều nhiệm vụ mà bình thường không làm được. Một trong những hướng phát triển của công nghệ không dây đang rất được quan tâm và nghiên cứu, chế tạo đó là máy bay không người lái và những ứng dụng của nó trong nhiều lĩnh vực của đời sống.
Hiện nay ở các nước trên thế giới vấn đề nghiên cứu và chế tạo máy bay không người lái đang rất được quan tâm và đầu tư mạnh mẽ. Ở một số nước phát triển mạnh về khoa học kĩ thuật thì vấn đề máy bay không người lái và ứng dụng nó vào trong các nhiệm vụ thực tế là rất rộng rãi đem lại nhiều hiệu quả to lớn trên nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học, quân sự, thu thập dữ liệu và giám sát.
Ở Việt Nam hiện nay vấn đề nghiên cứu và ứng dụng máy bay không người lái đang bắt đầu được quan tâm, đã và đang có nhiều nhóm nghiên cứu của các trường kỹ thuật cũng như các nhà khoa học, viện công nghệ đã có những đề tài nghiên cứu về việc ứng dụng máy bay không người lái vào trong đời sống, cũng như bảo vệ tổ quốc. Đặt biệt khi việt nam có 1 diện tích rừng lớn, địa hình hiểm trở cùng với một diện tích biển Đông rộng lớn, với việc đang cần phải bảo vệ chủ quyền biển đão thì việc ứng dụng máy bay mô hình, hay máy bay không người lái đang là vấn đề rất được quan tâm và chú trọng. Xuất phát từ những yêu cầu và thực tế đó, nhóm em chọn đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền tin không dây ứng dụng trong máy bay điều khiển từ xa. Đây là một phần ứng dụng rất nhỏ trong công nghệ, kỹ thuật không dây, trong phạm vi đề tài ứng dụng để thực hiện công tác nghiên cứu đo lường ở những vùng, khu vực nguy hiểm, địa hình phức tạp, giám xác các hoạt động như cháy rừng, chủ quyền biển. Trong một khoảng thời gian ngắn nhóm đã chọn và thực hiện nhiệm vụ đo nhiệt độ trong vùng bay bằng một cảm biến nhiệt độ được gắn trên máy bay, nhờ đó nhiệt độ cần đo tại vùng bay sẽ được đo lường truyền về trung tâm tại mặt đất bằng các thiết bị hiển thị có giao tiếp với máy tính bằng cách sử dụng modul thu phát sóng RF. Với đề tài này còn có thể phát triển rộng hơn bằng cách tích hợp nhiều cảm biến hoặc gắn thêm camera để thực hiện đo lường và nhiều nhiệm vụ hơn.
NOte: Bản đồ án TN gồm có các file ( Lý Thuyết + Slide BV ) .
Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU 1
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . 9
DANH MỤC CÁC HÌNH . 10
DANH MỤC CÁC BẢNG . 14
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ SÓNG RF. 15
1.1 Giới thiệu cơ bản về sóng RF. 15
1.1.1 Bức xạ điện từ. 16
1.1.2 Phase. 17
1.1.3 Thời gian và pha. 18
1.2 Các phương pháp điều chế. 18
1.2.1 Điều biên. 19
1.2.2 Điều tần. 20
1.2.3 Điều pha. 20
1.3 Cấu tạo nguyên lý và ưu điểm của một mạch thu phát sóng RF 21
1.3.1 Mạch phát sóng RF: 21
1.3.2 Mạch thu sóng RF. 22
1.3.3 Ưu điểm và hạn chế của mạch thu phát sóng RF. 22
1.4 Phương thức truyền sóng trong thông tin vi ba. 23
1.4.1 Phân loại sóng theo bước sóng. 23
1.4.2 Phân loại sóng theo phương thức truyền lan. 23
1.4.3 Đặc điểm của hệ thống VIBA 24
1.4.4 Các mạng VIBA số. 25
1.5 GPS. 27
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ MODULE TRUYỀN NHẬN RF NRF24L01 29
2.1 Giới thiệu Module nRF24L01. 29
2.1.1 Các đặc điểm của NRF24L01. 29
2.1.2 Sơ đồ khối của Module nRF24L01. 30
2.1.3 Chức năng tổng quát của Module nRF24L01. 31
2.1.4 Đặc điểm hoạt động tiêu biểu. 33
2.2 Các ứng dụng trong thực tế của Module nRF24L01 và phương hướng sử dụng của đề tài 34
2.2.1 Các ứng dụng tiêu biểu. 34
2.2.2 Phương án của đề tài 34
CHƯƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ MÁY BAY MÔ HÌNH VÀ KHÍ ĐỘNG HỌC CỦA MÁY BAY MÔ HÌNH 35
3.1 Máy bay, máy bay mô hình. 35
3.1.1 Máy bay, cấu tạo và chức năng. 35
3.1.2 Máy bay mô hình, cấu tạo và chức năng. 36
3.1.3 Phân loại máy bay mô hình. 38
3.2 Khí động học máy bay mô hình. 40
3.2.1 Tại sao máy bay bay được. 41
3.2.2 Sự liên quan giữa tốc độ, góc tấn và lực nâng. 44
3.2.3 Sự liên quan giữa trọng tải cánh và tốc độ. 45
3.2.4 Sự liên quan giữa đường dòng không khí và máy bay. 46
3.2.5 Tác dụng của ổn định và các loại cân bằng. 48
3.2.6 Thăng bằng theo trục ngang. 48
3.2.7 Thăng bằng theo trục đứng. 50
3.3 Lực kéo của cánh quạt 52
3.4 Máy bay mô hình thiết kế. 53
CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MODULE TRUNG TÂM 55
4.1 Giới thiệu chung vi điều khiển PIC 16F877A 55
4.1.1 Các dạng sơ đồ chân. 55
4.1.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 56
4.1.3 Chức năng các chân của PIC16F877A 57
4.1.4 Đặc điểm vi điều khiển PIC16F877A 59
4.2 Tổ chức bộ nhớ. 61
4.2.1 Bộ nhớ chương trình. 62
4.2.2 Bộ nhớ dữ liệu. 62
4.2.3 Stack. 66
4.3 Các cổng xuất nhập của PIC16F877A 67
4.3.1 PortA 67
4.3.2 PortB 68
4.3.3 PortC 68
4.3.4 PortD 68
4.3.5 PortE. 69
4.4 Timer 0. 69
4.5 Timer 1. 71
4.6 Timer 2. 73
4.7 ADC 75
4.8 CCP (Capture/Compare/PWM) 77
4.9 Giao tiếp nối tiếp. 81
4.9.1 USART. 81
4.9.2 MSSP. 83
4.10 Cổng giao tiếp song song PSP (PARALLEL SLAVE PORT) 83
4.11 Chuẩn giao tiếp SPI 84
4.11.1 Giao tiếp SPI trong pic. 84
4.11.2 I2C 87
4.11.3 Hoạt động của SPI trong PIC 88
4.11.4 Thiết lập chân vào/ra SPI 90
4.11.5 Pic ở model master SPI 90
4.11.6 Pic ở modul slave SPI 91
4.12 Giới thiệu về max232 và cổng com 92
4.13 Giới thiệu chung về LCD 16x2. 95
4.14 Giới thiệu chung về cảm biến nhiệt độ LM35. 97
CHƯƠNG 5. NỘI DUNG ĐỀ TÀI THIẾT KẾ. 99
5.1 Thiết kế bộ phận truyền dữ liệu qua sóng rf 99
5.1.1 Sơ đồ khối và nguyên lí làm việc. 99
5.1.2 Thiết kế phần cứng của hệ thống truyền dự liệu qua sóng RF 100
5.2 Thiết kế phần cứng cho máy bay mô hình. 102
5.2.1 Motor 103
5.2.2 Bộ điều tốc (ESC) 105
5.2.3 Battery. 107
5.2.4 Cánh quạt và transmitterSS. 108
5.2.5 Động cơ servo. 109
5.3 Thiết kế chương trình điều khiển. 110
5.3.1 Nhiệm vụ chính của chương trình điều khiển. 110
5.3.2 Các module chính của chương trình. 110
5.4 Thiết kế chương trình và giao diện truyền lên máy tính. 128
5.4.1 Giao diện truyền lên máy tính. 128
5.4.2 Chương trình truyền lên máy tính. 128
CHƯƠNG 6. ỨNG DỤNG, HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 133
6.1 Ứng dụng. 133
6.1.1 Trong lĩnh vực quân sự: 133
6.2 Kết quả đạt được. 135
6.3 Phạm vi ứng dụng. 138
6.4 Hạn chế của đề tài 138
6.5 Hướng phát triển của đề tài 139
6.6 Kinh nghiệm và bào học rút ra từ đề tài 139