單晶

片應

用遙

控飛

行器

專

題製作

報告

(修

機

100年 12 月 20 日

）

修平科技大學四年制機械工程系

專題製作報告

單晶片單晶片單晶片單晶片應用應用應用應用遙控飛行器遙控飛行器遙控飛行器遙控飛行器

指導教授：楊伯華

班 級：四機四甲

組 長：邱顯文 BA97023

組 員：施耀凱 BA97002

曾俊嘉 BA97014

李慶鴻 BA97016

林弦輝 BA97017

吳哲凱 BA97022

中 華 民 國 一 百 年 十 二 月 二 十 日

壹壹壹壹、、、、摘要摘要摘要摘要

本專題是在設計一艘以單晶片(AT89S51)為架構之三旋

翼飛行器，該系統包含飛行器本體、馬達控制電路、以及無

線通訊，在控制方面，配合自行設計的馬達電路以及無線模

組的傳輸，可在遠端控制馬達轉速，利用旋翼馬達間速度差，

進行飛行，方向控制。

轉速部分則以ＰＷＭ脈波寬度調變來達成，程式語言則使

用 KeiluVision3寫成，透過無線傳輸模組傳至飛行器上的控

制器，在由控制器對飛行器加以控制。

目錄目錄目錄目錄 壹、摘要

貳、第一章 研究動機與目的…………………………………………1

一. 認識 AT89S51單晶片由來與發展……………………...2

二. 文獻回顧………………………………………………….3

三. 未來發展趨勢…………………………………………….3

第二章 基本理論…………………………………………………4

一. 飛行原理………………………………………………….4

二. 單晶片簡介……………………………………………….5

三. PWM原理………………………………………………....6

四. 電晶體簡介……………………………………………….7

五. 直流馬達簡介………………………………..……..…….8

第三章 分段討論 ………………………………………………10

※電路組

一、 飛行器結構本體部份………………………………10

二、 馬達及搭配電路………………………………........11

三、 單晶片與 PWM控制………………………………11

四、 馬達轉速控制程式…………………………………13

五、 無線傳輸控制………………………………………14

六、 無線傳輸程式………………………………………14

七、 電路部分圖片………………………………………15

※機構組

一、 主體…………………………………………………18

二、 馬達座………………………………………………19

三、 組合圖………………………………………………19

四、 材料選用……………………………………………20

五、 馬達規格表…………………………………………21

第四章 結果與討論 ……………………………………………24

一、 第一次成品…………………………………………25

二、 第一次飛行實驗……………………………………26

三、 失敗原因……………………………………………27

四、 修改後之飛行器……………………………………30

参、探討…………………………………………………………………31

肆、參考文獻……………………………………………………………32

伍、專題製作心得………………………………………………………33

圖目錄圖目錄圖目錄圖目錄

圖 2-1~2-3 直流馬達運轉原理………………………………8

圖 3-1三旋翼飛行器全圖……………………………………10

圖 3-2單晶片傳送圖…………………………………………11

圖 3-3 PWM 工作圖……………………………………………12

圖 3-4電池座…………………………………………………15

圖 3-5無線模組………………………………………………15

圖 3-6 89S51 單晶片…………………………………………16

圖 3-7其他電路材料…………………………………………16

圖 3-8焊接完電路板…………………………………………17

圖 3-9遙控器…………………………………………………17

圖 3-10 SOLIDWORKS 繪製圖…………………………………18

圖 3-11 SOLIDWORKS 繪製圖…………………………………18

圖 3-12 SOLIDWORKS 繪製圖…………………………………19

圖 3-13 SOLIDWORKS 組合圖…………………………………19

圖 3-14 主體材料……………………………………………20

圖 3-15 馬達座………………………………………………20

圖 3-16 直流碳刷馬達………………………………………21

圖 3-17 馬達規格表…………………………………………21

圖 3-18 螺旋槳………………………………………………22

圖 3-19 7.4V 鋰電蕊………………………………………22

圖 3-20 組合圖………………………………………………23

圖 4-1成品圖…………………………………………………25

圖 4-2試飛圖…………………………………………………26

圖 4-3加強本體………………………………………………28

圖 4-4新螺旋槳………………………………………………29

圖 4-5新組合圖………………………………………………29

圖 4-6修改後飛行器…………………………………………30

圖 4-7摔斷之螺旋槳…………………………………………31

1

貳貳貳貳、、、、第一章第一章第一章第一章 研究動機研究動機研究動機研究動機與目的與目的與目的與目的

本專題是以三旋翼飛行器搭配輕便與運算功能強之單晶片，使得飛

行器能飛行且具無線操控能力，未來隨需要可再加裝攝影機，使得飛行

器具更具有偵搜的軍事功能。本專題之製作細節和四年所學之課程的專

業知識：Keil uVision3程式語言、89S51單晶片、自動控制、電子電機

學及基本動力學完成製作。為了研究單晶片的應用，還有之前所學的 Keil uVision3程式語言和 89S51單晶片，多多少少會有一些基本的概念，把

這些基本的概念運用在我們實務專題上，不但比較容易了解，而且還可

以更深入的探討，因此我們尋找專題題目時都會以之前在學校所學的為

題材朝這個方向前進。最後我們選擇用單晶片來控制飛行器。目的就是

創新各種不同飛行器的形狀與其構造，並且可以達到適應各種惡劣氣

候、環境、地形……等的飛行器。創造飛行器並不是局限於一般所想的

飛行器，要懂得創新和研發，或許可以結合日常生活中相關的設備，再

經過加以改良，將一些功能附加到飛行器上。飛行載具近年來的發展隨

著科技不斷的在改良，在性能方面主要以載運量、飛行速度、穩定性、

靈敏度為主要考量，所以本專題主要是設計一艘結構奇特之飛行器，能

改善其載運量與穩定性能。

2

一一一一、 認識認識認識認識 AT89S51 單晶片由來與發展單晶片由來與發展單晶片由來與發展單晶片由來與發展

MCS-51 單片機是美國 INTEL 公司於 1980 年推出的產品，典型產品

有 8031（內部沒有程式記憶體，實際使用方面已經被市場淘汰）、8051

（晶片採用 HMOS，功耗是 630mW，是 89C51 的 5倍，實際使用方面已經

被市場淘汰）和 8751 等通用產品，一直到現在， MCS-51 內核系列相容

的單片機仍是應用的主流產品（比如目前流行的 89S51、已經停產的

89C51 等），各高校及專業學校的培訓教材仍與 MCS-51 單片機作為代表

進行理論基礎學習。有些文獻甚至也將 8051泛指 MCS-51系列單片機，

8051 是早期的最典型的代表作，由於 MCS-51 單片機影響極深遠，許多

公司都推出了相容系列單片機，就是說 MCS-51 內核實際上已經成為一個

8位單片機的標準。其他的公司的 51 單片機產品都是和 MCS-51 內核相

容的產品而以。同樣的一段程式，在各個單片機廠家的硬體上運行的結

果都是一樣的，如 ATMEL 的 89C51（已經停產）、89S51， PHILIPS（菲

利浦），和 WINBOND（華邦）等，我們常說的已經停產的 89C51指的是

ATMEL 公司的 AT89C51 單片機，同時是在原基礎上增強了許多特性，如

時鐘，更優秀的是由 Flash（程式記憶體的內容至少可以改寫 1000次）

記憶體取帶了原來的 ROM（一次性寫入），AT89C51 的性能相對於 8051

已經算是非常優越的了。不過在市場化方面，89C51受到了 PIC 單片機

陣營的挑戰，89C51 最致命的缺陷在於不支援 ISP（線上更新程式）功能，

必須加上 ISP功能等新功能才能更好延續 MCS-51 的傳奇。

89S51 就是在這樣的背景下取代 89C51 的，現在，89S51 目前已經成

為了實際應用市場上新的寵兒，作為市場佔有率第一的 Atmel目前公司

已經停產 AT89C51，將用 AT89S51代替。89S51在工藝上進行了改進，89S51

採用 0.35 新工藝，成本降低,而且將功能提升,增加了競爭力。89SXX可

以像下相容 89CXX等 51系列晶片。同時，Atmel不再接受 89CXX的定單，

大家在市場上見到的 89C51 實際都是 Atmel前期生產的巨量庫存而以。

如果市場需要，Atmel 當然也可以再恢復生產 AT89C51。

3

二二二二、 文獻回顧文獻回顧文獻回顧文獻回顧

飛行器(Aircraft)是指由藉著空氣的作用力，而在大氣層飛行的載

具。如飛機、直升機及熱氣球都屬於飛行器。

飛行器可分為兩大類：輕於空氣飛行器和重於空氣飛行器。根據現

有的飛行器種類還可進一步劃分為：輕於空氣飛行器包括氣球（熱氣球、

充氣氣球）和飛艇；重於空氣飛行器包括飛機、旋翼機（直升機、自轉

旋翼機）和滑翔機。

三三三三、 未來發展趨未來發展趨未來發展趨未來發展趨勢勢勢勢：：：： 飛行器未來朝 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)方向前進。 何謂「UAV」?

即無人飛行載具。。。。無人飛行載具係指沒有飛行員在載具上操控，藉由其

他方法（如遙控、自動控制飛行）執行特定任務的飛行器。早期的無人

飛行載具在研發上純粹是軍事上的需求，由演習時的靶機演進為無人偵

察機，之後逐漸演進成現今軍民通用的多樣化選擇。其與遙控飛機最大

的差異在於，UAV可用來執行特別任務，可且依照任務需求不同，選用

不同酬載，或是設計不同飛行特性的飛行器來執行任務。無人飛行載具

除了朝向具備戰鬥能力外，另一方面則朝向小型化發展。目前一般研究

單位普遍將此小型化種飛行載具的大小定義為約 6英吋般像手掌一樣的

大小。因為機身嬌小的原故，其空氣動力特性與傳統大小的飛行載具完

全不同，這將會是一個全新的挑戰，其中關鍵技術主要為將現有的飛操

系統、動力系統微型化。因此目前主要發展趨勢是將目前的微機電系統

（MEMS）整合至超小型飛行載具中，使其擁有最佳的性能表現。

4

第二章第二章第二章第二章 基本理論基本理論基本理論基本理論

一一一一、 飛行原理飛行原理飛行原理飛行原理 飛行器要升到空中，必須產生一個能克服自身重力的向上的升力。

而要在空中進行長時間的自由飛行，航空器還必須具備動力裝置以產生

推力或拉力來克服前進時遇到的阻力。升機的升力產生原理與機翼相

似，只不過這個升力是來自於繞固定軸旋轉的「旋翼」。旋翼不像飛機

那樣依靠整個機體向前飛行來使機翼與空氣產生相對運動，而是依靠自

身旋轉產生與空氣的相對運動。但是，在旋翼提供升力的同時，直升機

機身也會因反扭矩（與驅動旋翼旋轉等量但方向相反的扭矩，即反作用

扭矩）的作用而具有向反方向旋轉的趨勢。對於單旋翼直升機，為了平

衡反扭矩，常見的做法是以另一個小型旋翼，即尾槳，在機身尾部產生

抵消反向運動的力矩。對於多旋翼直升機，多採用旋翼之間反向旋轉的

方法來抵消反扭矩的作用。三軸飛行器產生升力來自於三端之旋翼，以

兩端馬達正轉，一端馬達為反轉，可抵消來自於三側旋翼之反扭矩，亦

可不用再加裝反扭矩之旋翼，可提升載重能力，飛行也較穩定。

5

二二二二、 單晶片單晶片單晶片單晶片簡介簡介簡介簡介 單晶片，全稱單晶片微電腦（英語：Single-Chip Microcomputer），

又稱微控制器（Microcontroller），是把中央處理器、記憶體、定時/

計數器（Timer/Counter）、各種輸入輸出介面等都整合在一塊積體電路

晶片上的微型電腦。與應用在個人電腦中的通用型微處理器相比，它更

強調自供應（不用外接硬體）和節約成本。它的最大優點是體積小，可

放在儀錶內部，但儲存量小，輸入輸出介面簡單，功能較低。由於其發

展非常迅速，舊的微控制器的定義已不能滿足，所以在很多應用場合被

稱為範圍更廣的微控制器；由於單晶片微電腦常用於當控制器故又名

single chip microcontroller，但是目前在中國大陸仍多沿用「单片机」

的稱呼。微控制器的軟體開發中，以往多使用組合語言，如今越來越多

的使用 C 語言，又或者使用 BASIC 語言等更適合初學者的語言，部分整

合式開發環境支援 C++。微控制器的軟體測試需要使用微控制器開發器

或模擬器。隨著技術的發展，2000 年後已經有很多微控制器內建了 ISP

（線上編程設計）或支援 IAP，徹底地改變了傳統的開發模式，使得開

發微控制器系統時不會損壞晶片的引腳，加速了產品的上市並降低了研

發成本，縮短了從設計、製造到現場偵錯的時間，簡化了生產流程，大

大提高了工作效率。這類微控制器包括 AT89S系列微控制器、AVR 系列

微控制器等。

6

三三三三、 PWMPWMPWMPWM 原理原理原理原理

脈衝寬度調製（英語：Pulse Width Modulation，縮寫為 PWM），簡

稱脈寬調製，是將類比信號 轉換為脈波的一種技術，一般轉換後脈波的

週期固定，但脈波的占空比會依類比信號的大小而改變。在類比電路中，

類比信號的值可以連續進行變化，在時間和值的幅度上都幾乎沒有限

制，基本上可以取任何實數值，輸入與輸出也呈線性變化。所以在類比

電路中，電壓和電流可直接用來進行控制對象，例如家用電器設備中的

音量開關控制、採用鹵素燈泡燈具的亮度控制等等。但類比電路有諸多

的問題：例如控制信號容易隨時間漂移，難以調節；功耗大；易受噪聲

和環境干擾等等。與類比電路不同，數字電路是在預先確定的範圍內取

值，在任何時刻，其輸出只可能為 ON 和 OFF 兩種狀態，所以電壓或電流

會通/斷方式的重複脈衝序列載入到類比負載。PWM 技術是一種對類比信

號電平的數字編碼方法，通過使用高解析度計數器（調製頻率）調製方

波的占空比，從而實現對一個類比信號的電平進行編碼。其最大的優點

是從處理器到被控對象之間的所有信號都是數字形式的，無需再進行數

模轉換過程；而且對噪聲的抗干擾能力也大大增強（噪聲只有在強到足

以將邏輯值改變時，也可能對數字信號產生實質的影響），這也是 PWM

在通訊等信號傳輸行業得到大量應用的主要原因。

7

四四四四、 電晶體電晶體電晶體電晶體簡介簡介簡介簡介

電晶體（英語：transistor）是一種固態半導體元件，可以用於放大、

開關、穩壓、信號調製和許多其他功能。電晶體作為一種可變開關，基

於輸入的電壓，控制流出的電流，因此電晶體可做為電流的開關，和一

般機械開關（如 Relay、switch）不同處在於電晶體是利用電訊號來控

制，而且開關速度可以非常之快，在實驗室中的切換速度可達 100GHz以

上。電晶體主要分為兩大類：雙極性電晶體（BJT）和場效應電晶體（FET）。

電晶體有三個極；雙極性電晶體的三個極，分別由 N 型跟 P型組成射極

（Emitter）、基極 (Base) 和集極（Collector）; 場效應電晶體的三

個極，分別是源極（Source）、閘極（Gate）和洩極（Drain）。電晶體

因為有三種極性，所以也有三種的使用方式，分別是射極接地（又稱共

射放大、CE組態）、基極接地（又稱共基放大、CB組態）和集極接地（又

稱共集放大、CC組態、射極隨隅器）。在雙極性電晶體中，射極到基極

的很小的電流，會使得射極到集極之間，產生大電流；在場效應電晶體

中，在閘極施加小電壓，來控制源極和洩極之間的電流。在類比電路中，

電晶體用於放大器、音頻放大器、射頻放大器、穩壓電路；在計算機電

源中，主要用於開關電源。電晶體也應用於數位電路，主要功能是當成

電子開關。數位電路包括邏輯閘、隨機存取記憶體 (RAM) 和微處理器。

電晶體在使用上有許多要注意的最大額定值，像是最大電壓、最大電流、

最大功率……，在超額的狀態下使用，電晶體內部的結構會被破壞。每

種型號的電晶體還有特有的特性，像是直流放大率 hfe、NF噪訊比…等，

可以藉由電晶體規格表或是 Data Sheet得知。電晶體在電路最常用的用

途應該是屬於訊號放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號轉換……等，

電晶體在電路中是個很重要的元件，許多精密的組件主要都是由電晶體

製成的。

8

五五五五、 直流馬達直流馬達直流馬達直流馬達簡介簡介簡介簡介

直流馬達是依靠直流電驅動的馬達，在小型電器上應用較為廣泛。

以下為直流馬達的工作原理圖:

�

2-1

此為一個簡單的直流電（D.C.）馬達。當線圈通電後，轉子周圍產生磁

場，轉子的左側被推離左側的磁鐵，並被吸引到右側，從而產生轉動。

�

� 2-2

轉子依靠慣性繼續轉動。

�

� 2-3

當轉子運行至水平位置時電流變換器將線圈的電流方向逆轉，線圈所產

生的磁場亦同時逆轉，使這一過程得以重複。直流馬達（DC Motor）的

好處為在控速方面比較簡單，只須控制電壓大小已可控制共轉速，但此

9

類馬達不宜在高溫、易燃等環境下操作，而且由於馬達中需要以碳刷作

為電流變換器（Commutator）的部件（有刷馬達），所以需要定期清理

炭刷磨擦所產生的污物。無碳刷之馬達稱為無刷馬達，相對於有刷，無

刷馬達因為少了碳刷與軸的摩擦因此較省電也比較安靜。製作難度較

高、價格也較高。 交流馬達（AC Motor）則可以在高溫、易燃等環境

下操作，而且不用定期清理碳刷的污物，但在控速上比較困難，因為控

制交流馬達轉速須要控制交流電的頻率（或使用感應馬達，用增加內部

阻力的方式，在相同交流電的頻率下降低馬達轉速），控制其電壓只會

影響馬達的扭力。一般家用馬達之電壓有 110V和 220V等兩種，在工業

應用還有 380V或 440V等型態。

10

第三章第三章第三章第三章 分段討論分段討論分段討論分段討論

3-1

三三三三弦翼飛行器全圖弦翼飛行器全圖弦翼飛行器全圖弦翼飛行器全圖 我們分成兩大組分別做討論、購買材料，等兩組完成所分配之工作，

在進行組裝配置。 ※※※※電路組電路組電路組電路組：：：： 使用課本”例說 89S51”裡面的例題來做實驗，熟悉後再設計需要之

電路，轉速部分使用了 PWM訊號去控制直流馬達，傳輸部分我們利用

單晶片的串列埠來做傳輸，在運用市售的無線模組做遠端操作。

11

3-2

一一一一、 飛行器結構本體部份飛行器結構本體部份飛行器結構本體部份飛行器結構本體部份 飛行器本體為簡單的三角塑膠板如圖 3-1~3-3,再由三端延伸三支馬

達支架座,詳如圖 3-4組合圖,基於重量輕便的考量,所用支架皆採用木質

材料,結合部分採用輕質螺絲釘或澆水固定。圖 3-5。飛行結構本體重量

為 553.7克。 二二二二、 馬達及搭配電路馬達及搭配電路馬達及搭配電路馬達及搭配電路 馬達系使用EDP-400B之直流碳刷馬達三組,每一組馬達需7.2V電壓

及 9.2A操作電流,電源使用 7.2V鋰電池,詳細電路圖如下 三三三三、 單晶片與單晶片與單晶片與單晶片與 PWM 控制控制控制控制 脈波寬度調幅(pulse-width modulation)是控制 DC馬達轉劇矩和速度

一種截然不同的方法。電力以固定電壓的方波形式送到馬達,改變脈波寬度或工作周波。工作周波(duty cycle)為脈波高電壓的時間百分比。圖 3-3

12

上有四種不同速度的波形。最慢速度,電力供應只有四分之一的週期(工作

周波 25%)。脈波頻率要設定好以讓電樞的機械慣性可平順的送出動力,且馬達以四分之一的不變轉速運轉。對於 50%工作周波(一半時間導通),馬達以一半的不變轉速運轉,等等。在實際生活上,非線性因素讓馬達轉速

比直接的建議值稍小,但原理仍然一致;也就是馬達的速度可以用脈波的

寬度來調整。

3-3 晶片為 Atmel 89S51如圖 3-2,利用程式撰寫 C語言進行馬達轉速控制。

電路實驗中我們以麵包板測試，先參考課本”例說 89S51”14-4-4之例題做

直流馬達轉速控制，以八個按鈕輸入單晶片，單晶片在依程式邏輯相對

輸出八種不同訊號之 PWM脈波，使用電晶體做訊號放大電路，無輸入

時馬達停止運轉，但在飛行器上，我們需要動作在無輸入時讓它持續運

轉，在輸入增加或減少轉數，所以需另外編輯程式語言。無線傳輸部分

則以課本 8-8-3例題直接運用在接收與傳輸上，整體動作是，遙控器上

輸入單一腳位，以無線模組傳送到飛行器上之接收晶片，接收晶片在輸

出相對應之輸入腳位，當輸出腳位產生高態，而驅動控制馬達轉數之單

晶片，而得以在遠端控制飛行器，達到操作者需求。

13

四四四四、 馬達轉速控制程式馬達轉速控制程式馬達轉速控制程式馬達轉速控制程式 #include <reg51.h> sbit motor = P1^0; sbit S1 = P0^0; sbit S2 = P0^1; sbit S3 = P0^2; sbit S4 = P0^3; void delay1ms(int); main() {char on=0,i; motor=0; P0=0xff; while(1) { {if(S1==0) on++;} {if(S2==0) on--;} i=on; {if(S3==0) on=on+20;} {if(S4==0) on=on-20;} { motor=0; delay1ms(50-on); motor=1; delay1ms(on); } on=i; } } void delay1ms(int x) {int i,j; for(i=0;i<x;i++) for(j=0;j<120;j++); }

14

五五五五、 無線傳輸控制無線傳輸控制無線傳輸控制無線傳輸控制 以無線傳輸模組(相關元件詳如圖 3-8)控制馬達轉速,以馬達到控制飛行

器轉向的目的。 六六六六、 無線傳輸程式無線傳輸程式無線傳輸程式無線傳輸程式

#include <reg51.h> #define Output P1 #define DIP_SW P0 main() { TMOD|=0x20; PCON &=0x7f; TH1=TL1=0xfd; TR1=1; SCON=0x50; while(1) {DIP_SW=0xff; SBUF=DIP_SW; while(RI==0); RI=0; Output =SBUF; TI=0;}}

15

七七七七、 電路部分圖片電路部分圖片電路部分圖片電路部分圖片

3-4電池座 給單晶片使用

3-5 無線模組

16

3-6 單晶片 89S51

3-7 電路材料

17

焊接完之電路板

3-8

3-9

18

※※※※機構組機構組機構組機構組：：：： 事先使用繪圖軟體 SOLIDWORKS繪製好飛行器材料所需的尺寸，

在選擇適當的材料，材料的特性要夠輕、也要夠堅固。

3-10

3-11主體

19

3-12馬達座

3-13組合圖

20

材料選用材料選用材料選用材料選用

3-14

支架使用木材、三角板使用塑膠板、螺絲釘拴緊。

3-15

馬達座我們找了許多材料，發現最適合的就是車床墊片，稍微加工

一下，就非常穩合。

21

3-16 直流碳刷馬達

3-17 馬達規格表

22

3-18螺旋槳 總長 10吋

3-19 7.4V鋰電蕊

23

3-20 組裝後組裝後組裝後組裝後

24

第四第四第四第四章章章章 結果與討論結果與討論結果與討論結果與討論 在電路部分，我們實驗課本例題來控制馬達電路時，發現怎不會按照

課本上的方式做動，且電晶體還會持續發燙(TIP120)，也想過許多問題

以及解決辦法，問了指導我們的學長，也是沒法解決，原先還以為是課

本有問題，之後上網去發問，某個好心人很熱心的教我們解決的方法，

原來在輸入部分電阻排沒能發揮效用，我們買了八個 10K電阻來代替電

阻排，馬達終於能依我們的需求動作，但電晶體還是持續發熱，所以我

們使用了工業用的 IRF10101才解決發熱問題，在製作馬達控制電路時花

費最多時間，之後電路傳輸部分，就好譬勢如破竹般，沒遇到什麼阻礙，

電路就此完成。 機構部分，在想如何把馬達固定在木桿頂端，原先想上網搜尋有無馬

達座可使用，卻都沒看到有可以垂直於木桿的馬達座，在想如何固定時，

看到了馬達上有大概 2mm的螺絲孔，就想到了使用一個金屬薄片，加工

成需要的形狀，最適合的就是車床墊片，大小剛好，重量也不會太重，

不過有些墊片真的是很軟，鑽頭鑽下時居然是墊片彎掉，鑽壞了好幾個

墊片才鑽好三個一樣的馬達座。組合起來準備試飛也是出了很多狀況，

首先就是電池不夠力的問題，因為三顆直流馬達所需要的功率實在是太

大，只有一顆電池供應，電流太大，電池上的電線發熱，要換也沒辦法，

只好用兩顆電池試試，用了兩顆電池卻太重飛不起來，只好把兩顆電池

拿下，用兩條正負電線外接電源，才可以起飛。

25

第一次成品第一次成品第一次成品第一次成品

4-1

26

第一次飛行實驗第一次飛行實驗第一次飛行實驗第一次飛行實驗

4-2

第一次飛行實驗失敗第一次飛行實驗失敗第一次飛行實驗失敗第一次飛行實驗失敗

27

失敗原因失敗原因失敗原因失敗原因 失敗原因失敗原因失敗原因失敗原因：：：：

1 結構不夠堅固

2 飛行器太重

3 三顆直流馬達消耗功率太大，單顆鋰電池供應不足

4 直流馬達所提供的浮力不足 修改部分修改部分修改部分修改部分：：：：

1 更換新螺旋槳

2 外接供應電源

3 電源供應量提升(兩顆鋰電池)

4 加強本體結構

5 縮短木桿長度

28

加強本體加強本體加強本體加強本體

4-3

29

新螺旋槳新螺旋槳新螺旋槳新螺旋槳

4-4

4-5

30

修改後之飛行器修改後之飛行器修改後之飛行器修改後之飛行器

4-6

31

参参参参、、、、探討探討探討探討

經過這幾個月來的探討與研究，飛行器最終無法做的非常成功。我們

所做的飛行器現在能飛，但無法獲得有效的控制，導致於機體容易飛行

發生翻覆，因而使一個螺旋槳摔壞。還好沒有傷到整體結構和電路的部

份，不然又要花時間去購買零件，接著我們趕緊修復換新的螺旋槳且修

改結構減輕重量和穩定重心。完成後，在飛行器支架上榜上毛線，並綁

在地上額外製作的木條上固定，以避免在操作時又發生飛行器翻覆的意

外。測試飛行後，沒再發生翻覆的意外且重心也更加的穩定。

4-7

摔壞的螺旋槳摔壞的螺旋槳摔壞的螺旋槳摔壞的螺旋槳

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肆肆肆肆、、、、參考文獻參考文獻參考文獻參考文獻 ＊修平電機系－實務專題報告－單晶片應用 民國 96年 11月 29日 ＊ 例說 89S51－（編著：張義和 . 王敏男 . 許宏昌 . 余春長） 新文京開發出版股份有限公司出版 ＊ATMEL官方網站

http://www2.atmel.com/

＊維基百科 http://zh.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:%E9%A6%96%E9%A1%B5

＊YAHOO 奇摩知識+ http://tw.yahoo.com/ ＊廣華電子材料

http://www.cpu.com.tw/kh/index.html ＊勝特力電子材料 http://www.100y.com.tw/ ＊廣營電子有限公司 http://www.gws.com.tw/chinese/chinese.htm

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伍伍伍伍、、、、專題製作心得專題製作心得專題製作心得專題製作心得 班級:四機四甲

姓名:施耀凱

學號:BA97002

這次我們的專題是三旋翼直升機，雖然一般市售的直升機相當普遍，大

至吃油的競技直升機，小至一般書局在賣的玩具直升機，但是三旋翼直

升機就比較少了。而且還要自己製作呢!

一開始我們先想材料要用什麼、大小形狀、電路配置等等…我們想了很

久，於是我們就去買了材料先把外型組裝出來，之後再慢慢修改，看馬

達要怎麼固定上去….等等。

中途也遇到了許多困難，老師和學長也給我們許多的意見，讓我們在這

次的專題學到了很多，好不容易都組裝完成了，但是卻遇到了飛不起來

的窘境。

當然我們想了很多方法去解決，除了減輕重量、更換螺旋槳、電力加強….

等等。

但是真的飛不起來，不過我們真的盡力了，或許我們的專題結果不慎理

想，但是我想過程反而是比較重要的吧!讓我們學到了很多東西，自己動

腦去解決問題，這種感覺真的很棒很有成就感。

在這次的專題中，我要謝謝同組的組員還有指導老師和學長，大家一起

努力的感覺很棒，也學到了很多東西，這個專題真是讓我受益良多。

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班級:四機四甲

姓名:曾俊嘉

學號:BA97014

本學期，專題製作這門課讓我感到新奇，可以讓一個東西化腐朽為

神奇，在同學、老師的思考當中體會到這專題的實務性。

對於剛開始的分配過程中各有不同的想法、創意，但最後統合起來

還是有共同目標，在這創思當中學習到很多材料的運用、材料的選擇、

馬達的規格、螺旋槳的大小、電路的配置等…。而在製作過程中對於本

組專題感到不是很滿意，但最後還是一步一步的製作，在最後的試飛當

中遇到很多挫折，六位同學都想盡辦法克服種種困難，終究抵擋不住馬

達馬力不夠得難關，試著聽聽老師得建議(減重)，而我們開始想起減重

計畫(本體與電池外接式分離)，最後有好一些些，但還是輕輕浮起飛不

起來。

最後謝謝各位同學的幫忙，還有謝謝用心良苦指導我們的專題老

師、學長，如果沒有各位的互助、創意、想法就沒今天的成果，我想這

就是讀大學四年最重要的一門課目，這也是我在修平科大四年最美好的

回憶。

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班級:四機四甲

姓名:李慶鴻

學號:BA97016

這次我們專題座的是搖控飛行器，遙控飛行器這 5個字聽起來沒什

麼，在市面上很容易就可以買到了，但如果要自己實際製作一台，那還

真的是很不容易。

從材料的選擇、馬達規格、螺旋槳的大小、電路的配置……等等。

這些問題就讓我們想的很久了，起初先照著老師給我們的建議先將我們

所設計的機構先作好，接著是電路的部份，電路的部分我們比較不拿手，

一些電子零件的接線方法以及其用途我們也先大約的了解了一下，免的

到時弄到電路板時弄錯，這個部分花了我們不少的時間去了解，有些是

之前完全沒接觸到的東西。

我們也到模型店買了馬達、螺旋槳、充電電池，看見店裡有許多各

式各樣的飛行器，我們也順便問了一下老闆，告訴他我們飛行器設計的

樣式，請他推薦我們馬達以及一些使用的相關注意事項。

這次的專題過程中我們雖然有意見不合的時候，但最後還是把每個

人的意見聽過，並加以討論且找出最適合的解決方式。挫折雖然多，但

這也是個不錯的經驗，從挫折中不斷學習，並且從中找出解決辦法，失

敗了再想。到最後等成品做出來，這種感覺一定很不一樣，大家臉上都

充滿了笑容，也是大家一起努力出來的成果，或許這也是大學 4年來美

好的回憶。

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班級:四機四甲

姓名:林弦輝

學號:BA97017

在專題製作的過程中，學到了很多事也獲得了很多心得，一個專題案

除了能成功跟一些基本技術外，必須靠一個團隊一起製作下去，凡事都

必須為一個團隊著想，而這一次專題只是讓我們踏入社會前的一小步而

已，也讓我更加體會到了一個團隊合作的重要性。但是經過了這次專題，

我學到了很多東西，不只是技術方面，更是團隊合作，跟如何製造的過

程，都讓我獲益良多。也特別感謝專題指導老師和學長，若沒有老師的

指導和學長的提點和鼓勵，就沒有現在這個專題成果的產生,這個專題是

我很深的回憶。

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班級:四機四甲

姓名:吳哲凱

學號:BA97022

這是我第一次做這麼創意的東西，以前都是上網看影片，想不到這一

次終於有機會可以自己做直升機，從買馬達、螺旋槳、電池、木頭、銅

片、等等雜物。最後將這些零件組裝起來變成一個顛覆傳統的直升機，

從頭到尾都靠我們自己的雙手製作，雖然製作的過程發生了許多困難，

例如直升機在第一次試飛中，我們的直升機在原地旋轉，那時大家趕快

及時開會討論如何排除困難好讓直升機可以順利起飛，所以我們就先減

重，木桿距離縮短，電池外接，把不必要的東西移除，許多疑惑然而靠

著大家的努力以及毅力，我們能然將直升機給成功的組裝出來，雖然到

最後直升機依然沒有飛起來，但是我想這一切的過程的點點滴滴將成為

我們大學生涯中最美好的回憶。

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班級:四機四甲

姓名:邱顯文

學號:BA97023

這次的專題，雖然不是做得很理想，不過其中的過程是個很寶貴的經

驗。在決定要做什麼專題時，就突然在網路上看到了一架飛行器，雖然

看起來材料費並不便宜，難度也頗高，但大家還是決定要做，因為那看

起來真是帥！！

材料我們選擇在模型店購買，去那邊看了很多模型飛機專用的馬達、

電池、螺旋槳等..也不知道要怎麼配才好，所以只好請教模型店老闆，

但他推薦的都好貴…，光是一組無刷馬達加電子變速器就要上千元，我

們只好先從比較便宜的直流碳刷馬達下手。

首先我們先買一顆直流馬達來做實驗，發現轉速要如何控制真是個大

問題，原本想說要買個現成的電子變速器，不過那價格真的是下不了手，

所以就在網路上查……，看到了一個叫做 PWM直流馬達轉速控制，也找

了一些相關的資料，跟老師討論了一下，就決定用這 PWM 來做控制轉速，

但一開始做的時候，看到那電路圖完全看不懂，接出來的電路也是亂七

八糟，更別想要控制轉速，大概鑽研了一段時間才慢慢了解電路圖要怎

麼接，單晶片的程式要怎麼編輯，照著課本的例題，改出了我們需要的

控制電路。

在本次專題途中遇到了許多問題，也經歷了很多挫折，不過最後還是

照預期一樣的做出這台飛行器，學到了許多東西，做出來時還頗有成就

感的，也讓我在這次專題中成長了許多。