单片机控制多路舵机

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MG996R舵机控制说课讲解

MG996R舵机控制说课讲解

M G996R舵机控制MG996R舵机控制方法红:+5v,棕:GND,黄:信号基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点,并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。

舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。

它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。

最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。

当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。

图1舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

一般舵机的控制要求如图1所示。

单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂。

对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz(周期是20ms)的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用。

5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。

也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。

单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比。

舵机的原理与单片机控制(二)2024

舵机的原理与单片机控制(二)2024

舵机的原理与单片机控制(二)引言概述:舵机是一种常见的机电设备,广泛应用于机器人、遥控模型等领域。

本文将进一步介绍舵机的原理及其与单片机的控制方法。

正文内容:一、舵机的原理1. 舵机的结构组成:电机、减速器、控制电路和位置反馈装置。

2. 舵机的工作原理:利用电机的转动驱动控制电路,通过调整控制电路的输出脉冲宽度来实现舵机的转动。

3. 舵机的位置反馈装置:通过位置传感器实时检测舵机的转动角度,并将反馈信号传递给控制电路进行修正。

二、单片机控制舵机的基本原理1. 单片机的控制方式:通过控制IO口产生控制信号,即PWM 信号,来控制舵机的转动。

2. PWM信号的特点:通过调整PWM信号的高低电平持续时间来实现对舵机的控制,通常控制信号的占空比与舵机的转动角度成正比。

3. 单片机编程:使用单片机的编程语言,通过设定PWM信号的占空比来控制舵机的转动角度。

4. 控制舵机的程序设计:通过设置PWM信号的周期和占空比,利用适当的算法控制舵机的速度和位置。

三、舵机的常见问题及解决方法1. 舵机抖动问题:可通过增加控制信号的稳定性和校准舵机的中值来解决。

2. 舵机发热问题:可通过降低PWM信号的频率和增加散热系统来解决。

3. 舵机运转不稳定问题:可通过调整PWM信号的占空比和校正舵机的位置反馈装置来解决。

四、舵机控制的优化方法1. 控制算法优化:利用PID控制算法来提高舵机的精确度和稳定性。

2. 舵机模型参数的优化:通过调整舵机的工作电压和扭矩参数,提高其性能和适应性。

3. 舵机控制系统的设计优化:考虑电源、信号线路、控制器等因素,提高舵机控制的整体效果。

五、舵机控制应用案例1. 机器人舵机控制:通过单片机对舵机进行控制,实现机器人的运动和动作。

2. 遥控模型舵机控制:利用遥控器与接收机之间的通信,控制舵机来实现遥控模型的转动和动作。

总结:本文详细介绍了舵机的工作原理和单片机控制方法,以及舵机常见问题的解决方法和控制优化的途径。

舵机(servo motor)的控制

舵机(servo motor)的控制

舵机(servo motor)的控制基于单片机16f877a和proteus的仿真舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

(注意:如果你控制的舵机在不停的抖动,其中一个原因就是你给的脉冲有杂波,这点很重要。

舵机是一个物理器件,它的转动需要时间的,因此,程序中占空比的值变化不能太快,不然舵机跟不上程序的响应时间。

)一、舵机的结构我们选的舵机型号是TowerPro MG995,实物如图:它有三条线棕色、红色、黄色分别是GND、 V+ 、 S(信号)。

如下图:二、舵机的单片机控制原理1、我们得先了解舵机的工作原理:控制信号由舵机的信号通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。

它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。

最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。

当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。

它的控制要求如下图:2、由上可知舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

我们用pic单片机的定时器1模块产生PWM信号,得到控制电机的占空比,也就如上图的占空比信号,周期是20Ms.下面我们来看看怎样产生上图的占空比,单片机的定时器1模块最大可以产生174ms的延时,也就是可以产生最大174ms的中断。

怎样设置Timer1来产生上述占空比的中断,可以参考具体资料书。

当系统中只需要实现一个舵机的控制,采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断。

这样既节省了硬件电路,也减少了软件开销,控制系统工作效率和控制精度都很高。

具体的设计过程:例如想让舵机转向左极限的角度,它的正脉冲为2ms,则负脉冲为20ms-2ms=18ms,所以开始时在控制口发送高电平,然后设置定时器在2ms 后发生中断,中断发生后,在中断程序里将控制口改为低电平,并将中断时间改为18ms,再过18ms进入下一次定时中断,再将控制口改为高电平,并将定时器初值改为2ms,等待下次中断到来,如此往复实现PWM信号输出到舵机。

舵机的工作原理

舵机的工作原理

基于AT89C2051单片机的多路舵机控制器设计摘要舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构。

舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号。

本文提出一种以外部中断计数为基础的PWM波形实现方法。

该方法具有简单方便,成本低,可实现多路独立PWM输出的优点。

关键词A T89C205l 舵机控制器外部中断PWM舵机是一种位置伺服的驱动器。

它接收一定的控制信号,输出一定的角度,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

在微机电系统和航模中,它是一个基本的输出执行机构。

1 舵机的工作原理以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。

舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路BA66881。

的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压。

该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由BA6688的3脚输出。

该输出送人电机驱动集成电路BA6686,以驱动电机正反转。

当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器R。

,旋转,直到电压差为O,电机停止转动。

舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

2 舵机的控制方法标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,如图2所示。

电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V。

注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率。

控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。

当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比。

某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示。

3 舵机控制器的设计(1)舵机控制器硬件电路设计从上述舵机转角的控制方法可看出,舵机的控制信号实质是一个可嗣宽度的方波信号(PWM)。

该方波信号可由FPGA、模拟电路或单片机来产生。

采用FPGA成本较高,用模拟电路来实现则电路较复杂,不适合作多路输出。

MG996R舵机控制

MG996R舵机控制

MG996R舵机控制方法红:+5v,棕:GND,黄:信号基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点,并可根据不同的舵机数量加以灵活应用在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。

舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。

它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms 的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。

最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。

当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。

图1 舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

一般舵机的控制要求如图1 所示。

单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂。

对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz(周期是20ms)的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用。

5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。

也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。

单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比。

用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法

用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法

PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一O PLC 控制系统安全接地设计及其工程实践一般应注意以下一些问题=a .采用一点接地O 一般情况下接地方式与频率有关9当频率低于1M~Z 时可用一点接地9高于10M~Z 时采用多点接地O PLC 控制系统因信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响9装置之间信号交换频率一般都低于1M~Z 9所以PLC 控制系统采用一点接地O 集中布置的PLC 系统适于并联一点接地方式9各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极O 如果装置间距较大9应采用串联一点接地方式9用1根大截面铜母线(PEB >连接各装置柜体中心接地点9然后将接地母线直接连接接地极Ob .接地线采用大于22mm 2的铜导线9接地母线(PEB >使用截面大于60mm 2的铜排O 在接地末端测量接地电阻应小于2O 9接地极最好埋在距建筑物10~15m 远处9而且PLC 系统接地点必须与强电设备接地点相距10m 以上Oc .信号源和交源电不允许共同使用1根地线9在接线铜排上才能把各个接地点联接在一起;屏蔽地\保护地各自独立地接到接地铜排上9不应当将其和电源地\信号地在其它任意地方扭在一起O 3结束语PLC 控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题9在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素9合理有效地抑制抗干扰O 另外9还需要说明的是9由于电磁干扰的复杂性9要根本消除干扰影响是不可能的9因此9在PLC 控制系统的软件设计和组态时9还应在软件方面进行抗干扰处理O 参考文献=1]皮壮行9等.可编程序控制器的系统设计与应用实例 M ].北京=机械工业出版社92000.2]袁任光.可编程序控制器选用手册 M ].北京=机械工业出版社92002.3]郭宗仁9等.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术 M ].北京=人民邮电出版社92000.4]陈宇9等.可编程序控制器基础及编程技巧 M ].广州=华南理工出版社92002.5]王庆斌9等.电磁干扰及电磁兼容技术 M ].北京=机械工业出版社91999.作者介绍=徐滤非(1964->9男9湖北黄石人9黄石高等专科学校自动化系讲师9从事工业自动化的教学及科研工作O用单片机产生7路舵机控制P WM 波的方法刘歌群9卢京潮9闫建国9薛尧舜9(西北工业大学9陕西西安710072)M et hod t o G enerat e 7Pul seW i dt h M odul ati on W aves W it h S i n g l echi p M i cr o p r ocessor t oContr ol Ser vosLI U G e<un 9LU ji n g chao 9YAN jiang uo 9XUE Yao shun (Nort h Wester n Pol y technic Uni versit y 9X i an 7100729Chi na )摘要C提出了一种利用80C196KC 单片机产生7路P WM 波来控制FUTABA 舵机的方法O 利用分时机制产生每一路P WM 波的上升沿和下降沿97路波形从单片机的P1口同时输出9分辨率达到2卜s O 本方法具有成本低\分辨率高\输出路数多等优点9并在某机器人控制器中得到了成功应用O收稿日期=20030529关键词=单片机;P WM 波;软件定时器;运动控制器中图分类号=TP211.4;TN787.2文献标识码=B 文章编号=10012257(2004>02007603Abstract =A m et hod t o g enerat e 7p ul seW i dt hmodul ati on Waves W it h si n g l e chi p m i cr o p r ocessor 80C196KC f or t he contr olli n g of Fut aba ser vos i s p r o p osed .Each P WM Wave i s p r oduced b y m echa-ni s m of ti m eshari n g.A ll7Waves9Whose resol uti on i s2us9are out p utt ed f r o m Port1of CP U si mult a-neousl y.W it h advant a g es of l o W cost9hi g h resol u-ti on and more out p ut nu mber9t he m et hod has been successf ull y a pp li ed i n an r obot co m p ut er contr ol s y st e m.Ke y words C si n g l e chi p m i cr o p r ocessor9p ul se W i dt h modul ati on Wave9sof t Ware ti m er9move-m ent contr oll er0引言在机器人无人驾驶汽车和无人驾驶飞机等运动控制器的设计中9常会遇到多路P WM波的产生问题O机器人的头肩肘腕指等关节9无人飞机的舵面1I9无人驾驶汽车的方向盘和油门等9都需要电机驱动9所以在这一类的控制器中需要多路的P WM信号来完成控制任务O在80C196单片机作为主芯片的控制器中9要产生多路P WM信号存在以下问题Ca.单片机的P WM波发生器是固定周期的9难以完成各种周期的P WM输出要求Ob.专门的P WM波发生器芯片波形周期受限定时精度不高增加系统的体积成本Oc.用单片机的高速输出~SO产生P WM波2I9周期和分辨率可达到要求9但最多只能输出4路O 因此需要一种低成本高分辨率能够产生多路P WM波的方法O FUTABA舵机周期为14590卜s9工作正脉冲宽度为1200~1800卜s9有多种型号9常用于各种运动控制器3I O由于其工作正脉冲宽度不大于周期的1/89所以为利用软件定时器产生8路P WM波提供了可能性O由于中断响应和执行中断服务程序会占用一定的时间9为保证有一定的富余时间9本方法可以产生稳定的7路FUTABA舵机控制用P WM波O1实现7路P WM波输出的机理由于各路P WM波的周期相同9工作正脉冲宽度小于周期的1/89可以在1个周期的时间里分时启动各路P WM波的上升沿9再利用1个软件定时器确定该路P WM波的输出宽度O第1个软件定时器按周期的1/7时间定时9并设置输出通道号9输出号从0开始O第1个软件定时器定时中断响应后9将当前输出通道号对应的引脚输出置高电平9设置该路输出正脉冲宽度9并启动第2个软件定时器9输出通道号指向下一路O第2个软件定时器定时时间到后9将当前输出引脚置低电平9此路P WM在该周期中输出结束9系统等待第1个软件定时器下一个1/7周期的中断到来9再利用第2个软件定时器输出下一路P WM波O7路全部输出完毕之后9输出号设为09重复新一轮输出O 7路P WM波的时间分配如图1所示O总周期为14590卜s91/7周期为2084卜sO图17路P WM波的时间分配图27路P WM波输出的软件设计80C196KC单片机有4个软件定时器4I9选用软件定时器0进行1/7周期定时9选用软件定时器3定时每一路的高电平宽度O定义curr P WMPort 为当前输出通道号9初始值为09对应P1.0口O定义数组p Wm out7I为各路输出脉冲宽度值9数组值初始化为中位值1520卜s O程序一开始对~SO 进行初始化9选择定时器1为时间基准9使软件定时器中断9按1/7周期时间启动软件定时器0O软件定时器0的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置高电平9按p Wm out curr P WM-Port I对应的时间装载并启动软件定时器39并按1/ 7周期时间再次启动软件定时器0O软件定时器3的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置低电平O程序原理性伪代码C#defi ne Z W Z1520//中位值1520卜sst ati c I NT8U curr P WMPort9//输出通道号I NT16U p Wm out7I=Z W Z9Z W Z9Z W Z9 Z W Z9Z W Z9Z W Z9Z W Z}9//各路输出脉冲宽度值voi d i nit hsi o(voi d>//初始化~SOcurr P WMPort=09hso co mm and=0x189hso ti m e=ti m er1+0x61b9//2084卜s91/7个时间周期voi d Sof t T i m er0软件定时器0中断响应子程序Whil e i os0&0x80as m dihso co mm and=0x18hso ti m e=ti m er1+2084再次启动软件定时器0Whil e i os0&0x80hso co mm and=0x1bhso ti m e=ti m er1+p Wm out curr P WM-Port启动软件定时器3set bit i o p ort1curr P WMPort上升沿置高电平as m eicurr P WMPort++if curr P WMPort==7curr P WMPort=0指向下一通道voi d Sof t T i m er3软件定时器3中断响应子程序as m diif curr P WMPort==0clr bit i o p ort16el seclr bit i o p ort1curr P WMPort-1下降沿置低电平as m ei80C196KC单片机选用12M~Z晶振1个状态周期为167ns5作为~SO时间基准的定时器1分辨率为8个状态周期故软件定时器的分辨率为8 >167ns=1.336卜s小于2卜s经测试软件定时器0的中断响应子程序执行时间为60卜s左右在~SO时间装载的时候把相应的软件运行时间减掉最后得出的真实定时时间就符合舵机对控制P WM信号的要求为了防止更高优先中断影响准确的定时时间在中断响应子程序中实行了关中断3输出结果利用逻辑分析仪测得的单片机P1口输出波形如图2所示图2P1口输出波形图由图可以看出软件定时比较准确由于中断响应时间等不确定因素会有3卜s的定时误差从使用的角度来说已经满足了舵机控制的要求4结束语通过分时输出高电平利用2个软件定时器在单片机上产生了7路P WM波成功地实现了对某机器人7个FUTABA舵机颈1路肩2路肘2路指2路的控制输出的P WM波定时精度高占用单片机资源少没有增加额外的硬件输出路数多成本低可以应用于需要控制多个FUTABA舵机的场合对于如直流脉宽调制调速6等其他需要产生P WM波的系统设计也有一定的借鉴作用参考文献1刘歌群.小型无人机飞行控制器的硬件设计J.计算机测量与控制200322144-146.2孙涵芳.I NTEL16位单片机M.北京北京航空航天大学出版社1995.3Futaba Cor p orati on EB OL.htt p WWW.f utaba-rc.co m ser vos f ut m0211.ht m l20030320.4程军.I NTEL80C196单片机应用实践与C语言开发M.北京北京航空航天大学出版社2000.5何立民.单片机应用系统设计M.北京北京航空航天大学出版社1990.6吕平宝谢剑英.基于80C196KC的直流电机P WM调速控制器的设计与应用J.测控技术200221830-32.作者简介刘歌群1974-男陕西西安人西北工业大学自动化学院博士研究生研究方向为计算机控制与智能控制飞行控制过程控制系统的应用与研究薛尧舜1979-男回族江苏扬州人西北工业大学自动化学院硕士研究方向为计算机控制与智能控制用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法作者:刘歌群, 卢京潮, 闫建国, 薛尧舜作者单位:西北工业大学,陕西,西安,710072刊名:机械与电子英文刊名:MACHINERY & ELECTRONICS年,卷(期):2004(2)被引用次数:25次1.刘歌群小型无人机飞行控制器的硬件设计[期刊论文]-计算机测量与控制 2003(02)2.孙涵芳Intel 16位单片机 19953.Futaba Corporation 20034.程军Intel80C196单片机应用实践与C语言开发 20005.何立民单片机应用系统设计 19906.吕平宝;谢剑英基于80C196KC的直流电机PWM调速控制器的设计与应用[期刊论文]-测控技术 2002(08)1.方庆山.林春方.FANG Qing-shan.LIN Chun-fang一种基于AT89C2051的多路舵机控制方案设计[期刊论文]-微特电机2009,37(7)2.梁锋.王志良.解仑.徐文学.LIANG FENG.WANG ZHILIANG.XIE LUN.XU WENXUE多舵机控制在类人机器人上的应用[期刊论文]-微计算机信息2008,24(2)3.冯晓伟.王雷阳.李正生.FENG Xiao-wei.WANG Lei-yang.LI Zheng-sheng多路舵机控制PWM发生器的设计与Proteus仿真[期刊论文]-现代电子技术2011,34(11)4.时玮利用单片机PWM信号进行舵机控制[期刊论文]-今日电子2005(10)5.付丽.刘卫国.伊强.FU Li.LIU Wei-guo.YI Qiang单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[期刊论文]-微特电机2006,34(2)6.张龙.孟偲.刘颖.王田苗.ZHANG Long.MENG Cai.LIU Ying.WANG Tian-miao仿壁虎机器人多路舵机控制器设计[期刊论文]-微特电机2010,38(9)1.李素娟.蒋维安基于51单片机多通道直流电机调速设计[期刊论文]-机电工程技术 2010(6)2.李一波.高永霞系留飞艇地面监测系统艇载控制模块设计[期刊论文]-电子技术应用 2010(11)3.秦萍舵机在机器人技术中的应用及编程方法[期刊论文]-价值工程 2013(32)4.宫俊.俞志伟.戴振东基于LPC2103的四足机器人控制系统设计[期刊论文]-中国科技博览 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200525.韩松3-URU型并联机器人的研制及其运动学特性分析[学位论文]硕士 200526.陈青松基于DSP & CPLD的超小型无人直升机飞控系统研究与设计[学位论文]硕士 2006本文链接:/Periodical_jxydz200402025.aspx。

51单片机 舵机控制程序

51单片机 舵机控制程序

51单片机舵机控制程序题目:基于51单片机的舵机控制程序设计与实现第一章:引言1.1 研究背景51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器,具有成本低、功耗低、可靠性高等优点。

而舵机是一种能够控制角度的电机装置,广泛应用于机器人、航模和自动化设备等领域。

本章旨在探讨基于51单片机的舵机控制程序设计与实现的意义和必要性。

1.2 研究目的本研究的主要目的在于设计并实现一套稳定、高效的舵机控制程序,为使用51单片机的嵌入式系统提供角度控制功能。

通过本研究,可以提高舵机控制的精度和稳定性,拓展舵机的应用领域。

第二章:51单片机舵机控制程序的设计2.1 硬件设计根据舵机的控制特点,我们需要通过PWM信号控制舵机转动的角度。

在硬件设计上,我们需要使用51单片机的定时器功能产生PWM信号,并通过IO口输出给舵机。

具体的设计方案包括选择合适的定时器、设置定时器的工作模式和频率等。

2.2 软件设计在软件设计上,我们需要通过编写51单片机的控制程序实现舵机的控制。

具体的设计流程包括:(1)初始化:设置定时器的工作模式和频率,配置IO口的输出模式。

(2)角度控制:根据舵机的角度范围和控制精度,将目标角度转换为占空比,并通过PWM信号控制舵机转动到目标角度。

(3)稳定性优化:通过对定时器周期和占空比的调整,优化舵机的稳定性,减小舵机的误差。

第三章:51单片机舵机控制程序的实现3.1 硬件搭建在实现阶段,我们需要根据硬件设计方案选购相应的硬件元件,并将其搭建成一个完整的舵机控制系统。

具体的搭建过程包括:(1)选购舵机和51单片机等硬件元件,并连接相关的信号线。

(2)按照硬件设计方案,搭建并调试舵机控制系统。

3.2 软件编写在软件实现阶段,我们需要使用51单片机的编程语言(如C语言或汇编语言)编写舵机控制程序,并通过编译和烧录等步骤将程序下载到51单片机中。

具体的编写过程包括:(1)按照软件设计方案,编写舵机控制程序的相关函数和逻辑。

舵机控制程序

舵机控制程序

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素;舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口;舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统;其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压;它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出;最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转;当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动;舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置;一般舵机的控制要求如图1所示;图1 舵机的控制要求单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂;对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz周期是20ms的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用;5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求;也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度;单片机完成控制算法,再将计算结果转化为 PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠;单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM 周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比;当系统中只需要实现一个舵机的控制,采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断;这样既节省了硬件电路,也减少了软件开销,控制系统工作效率和控制精度都很高;具体的设计过程:例如想让舵机转向左极限的角度,它的正脉冲为2ms,则负脉冲为20ms-2ms=18ms,所以开始时在控制口发送高电平,然后设置定时器在2ms后发生中断,中断发生后,在中断程序里将控制口改为低电平,并将中断时间改为18ms,再过18ms进入下一次定时中断,再将控制口改为高电平,并将定时器初值改为2ms,等待下次中断到来,如此往复实现PWM信号输出到舵机;用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号,调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动;为保证软件在定时中断里采集其他信号,并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行如果这些程序所占用时间过长,有可能会发生中断程序还未结束,下次中断又到来的后果,所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行,也就是说每经过两次中断执行一次这些程序,执行的周期还是20ms;软件流程如图2所示;图2 产生PWM信号的软件流程如果系统中需要控制几个舵机的准确转动,可以用单片机和计数器进行脉冲计数产生PWM 信号;脉冲计数可以利用51单片机的内部计数器来实现,但是从软件系统的稳定性和程序结构的合理性看,宜使用外部的计数器,还可以提高CPU的工作效率;实验后从精度上考虑,对于FUTABA系列的接收机,当采用1MHz的外部晶振时,其控制电压幅值的变化为,而且不会出现误差积累,可以满足控制舵机的要求;最后考虑数字系统的离散误差,经估算误差的范围在±%内,所以采用单片机和8253、8254这样的计数器芯片的PWM信号产生电路是可靠的;图3是硬件连接图;图3 PWA信号的计数和输出电路点击放大基于8253产生PWM信号的程序主要包括三方面内容:一是定义8253寄存器的地址,二是控制字的写入,三是数据的写入;软件流程如图4所示,具体代码如下;1.//关键程序及注释:2.//定时器T0中断,向8253发送控制字和数据3.void T0Intinterrupt14.{5.TH0=0xB1;6.TL0=0xE0;//20ms的时钟基准7.//先写入控制字,再写入计数值8.SERVO0=0x30;//选择计数器0,写入控制字9.PWM0=BUF0L;//先写低,后写高10.PWM0=BUF0H;11.SERVO1=0x70;//选择计数器1,写入控制字12.PWM1=BUF1L;13.PWM1=BUF1H;14.SERVO2=0xB0;//选择计数器2,写入控制字15.PWM2=BUF2L;16.PWM2=BUF2H;17.}图4 基于8253产生PWA信号的软件流程当系统的主要工作任务就是控制多舵机的工作,并且使用的舵机工作周期均为20ms时,要求硬件产生的多路PWM波的周期也相同;使用51单片机的内部定时器产生脉冲计数,一般工作正脉冲宽度小于周期的1/8,这样可以在1个周期内分时启动各路PWM波的上升沿,再利用定时器中断T0确定各路PWM波的输出宽度,定时器中断T1控制20ms的基准时间;第1次定时器中断T0按20ms的 1/8设置初值,并设置输出I/O口,第1次T0定时中断响应后,将当前输出I/O口对应的引脚输出置高电平,设置该路输出正脉冲宽度,并启动第2次定时器中断,输出I/O口指向下一个输出口;第2次定时器定时时间结束后,将当前输出引脚置低电平,设置此中断周期为20ms的1/8减去正脉冲的时间,此路 PWM信号在该周期中输出完毕,往复输出;在每次循环的第16次2×8=16中断实行关定时中断T0的操作,最后就可以实现8路舵机控制信号的输出;也可以采用外部计数器进行多路舵机的控制,但是因为常见的8253、8254芯片都只有3个计数器,所以当系统需要产生多路PWM信号时,使用上述方法可以减少电路,降低成本,也可以达到较高的精度;调试时注意到由于程序中脉冲宽度的调整是靠调整定时器的初值,中断程序也被分成了8个状态周期,并且需要严格的周期循环,而且运行其他中断程序代码的时间需要严格把握;在实际应用中,采用51单片机简单方便地实现了舵机控制需要的PWM信号;对机器人舵机控制的测试表明,舵机控制系统工作稳定,PWM占空比~的正脉冲宽度和舵机的转角-90°~90°线性度较好;如何使用AT89S52编写这样一个程序;要求,单片机控制舵机,让舵机到中间位置后,左转15度,延迟2ms,右转15度;度数不要求精确;舵机为~;晶振12Minclude<>unsigned int pwm;unsigned char flag;sbit p10=P1^0;void timer0 interrupt 1 using 1{p10=p10;pwm=20000-pwm;TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;flag++;ifflag<10flag++;ifflag==10&&p10==0{pwm=1250;flag=11;}//保证回到90度再左转15;}void timer1 interrupt 3 using 1{ET1=0;//2ms到关闭定时器1ET0=0;TR0=0;pwm=1750;TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;ET0=1;TR0=1;}void int0 void interrupt 0 using 1{//判断左转到15,通过传感器判断或者其他信号判断 ,能正好保证刚左转15度,开始延时2msTR1=1;//定时器1开始计数}void mainvoid{p10=1;TMOD=0x11;pwm=1500;//回90度TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;TH1=2000/256;TL1=2000%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;while1;}舵机控制程序8路舵机控制器芯片:AT89S52晶振:12MHz============================================================================== =====/i nclude<>define uint8 unsigned chardefine uint16 unsigned intsbit key1=P1^4;sbit key2=P1^5;//PWM的输出端口sbit PWM_OUT0=P0^0;sbit PWM_OUT1=P0^1;sbit PWM_OUT2=P0^2;sbit PWM_OUT3=P0^3;sbit PWM_OUT4=P0^4;sbit PWM_OUT5=P0^5;sbit PWM_OUT6=P0^6;sbit PWM_OUT7=P0^7;//PWM的数据值uint16 PWM_Value8={1500,1000,1500,1000,1750,2000,2500,2000};uint8 order1; //定时器扫描序列/============================================================================= ======定时器T0的中断服务程序一个循环20MS = 8============================================================================== =======/void timer0void interrupt 1 using 1{switchorder1{case 1: PWM_OUT0=1;TH0=-PWM_Value0/256;TL0=-PWM_Value0%256;break;case 2: PWM_OUT0=0;TH0=-2700-PWM_Value0/256;TL0=-2700-PWM_Value0%256;break;case 3: PWM_OUT1=1;TH0=-PWM_Value1/256;TL0=-PWM_Value1%256;case 4: PWM_OUT1=0;TH0=-2700-PWM_Value1/256; TL0=-2700-PWM_Value1%256; break;case 5: PWM_OUT2=1;TH0=-PWM_Value2/256;TL0=-PWM_Value2%256;break;case 6: PWM_OUT2=0 ;TH0=-2700-PWM_Value2/256; TL0=-2700-PWM_Value2%256; break;case 7: PWM_OUT3=1;TH0=-PWM_Value3/256;TL0=-PWM_Value3%256;case 8: PWM_OUT3=0;TH0=-2700-PWM_Value3/256; TL0=-2700-PWM_Value3%256; break;case 9: PWM_OUT4=1;TH0=-PWM_Value4/256;TL0=-PWM_Value4%256;break;case 10: PWM_OUT4=0;TH0=-2700-PWM_Value4/256; TL0=-2700-PWM_Value4%256; break;case 11: PWM_OUT5=1;TH0=-PWM_Value5/256;TL0=-PWM_Value5%256;case 12: PWM_OUT5=0;TH0=-2700-PWM_Value5/256; TL0=-2700-PWM_Value5%256; break;case 13: PWM_OUT6=1;TH0=-PWM_Value6/256;TL0=-PWM_Value6%256;break;case 14: PWM_OUT6=0;TH0=-2700-PWM_Value6/256; TL0=-2700-PWM_Value6%256; break;case 15: PWM_OUT7=1;TH0=-PWM_Value7/256;TL0=-PWM_Value7%256;case 16: PWM_OUT7=0;order1=0;TH0=-2700-PWM_Value7/256;TL0=-2700-PWM_Value7%256;order1=0;break;default : order1=0;}order1++;}/============================================================================= ======初始化中断============================================================================== =======/void InitPWMvoid{order1=1;TMOD |=0x11;TH0=-1500/256;TL0=-1500%256;EA=1;EX0=0;ET0=1; TR0=1;PT0=1;PX0=0; }void delayvoid{uint16 i=100;whilei--;}void mainvoid{InitPWM;while1{ifkey1==0{ifPWM_Value0<2500 PWM_Value0++; }ifkey2==0{ifPWM_Value0>500 PWM_Value0--;}delay;}}单片机舵机控制程序include<>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intuint a,b,c,d,n;sbit p12=P1^2;sbit p13=P1^3;sbit p37=P3^7;void timer0void interrupt 1 using 1 {p12=p12;c=20000-c;TH0=-c/256;TL0=-c%256;ifc>=500&&c<=2500c=a;elsec=20000-a;}void delay{uint i;fori=0;i<200;i++{}}void init_serialcommvoid{SCON= 0x50; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr TMOD |= 0x21; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reloadPCON |= 0x80; //SMOD=1;TH1 = 0xF4; //Baud:4800fosc=IE |= 0x93; //Enable Serial Interrupt TR1 = 1; // timer 1 run// TI=1;}void serial interrupt 4 using 3{ifRI{RI = 0;b=SBUF;SBUF=0xff;whileTI==0;TI=0;}}void mainvoid {//TMOD=0x21;init_serialcomm; p12=1;a=1500;c=a;TH0=-a/256;TL0=-a%256;PX0=0;PT0=1;TR0=1;while1{a=b10;}}舵机控制程序改变a值可控制任意角度include<>include<>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intuint a,c;sbit p10=P1^0;sbit p11=P1^1;void timer0void interrupt 1{p10=p10;p11=p11;c=20000-c;TH0=-c/256;TL0=-c%256;ifc>=500&&c<=2500c=a;elsec=20000-a;}void delaylong j {forj;j>0;j--;}void mainvoid{p10=1;p11=1;a=2500; //180//c=a;TMOD=0x01; //16位定时器工作方式1 TH0=-a/256;TL0=-a%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;fora=2500;a>=500;a--{a=a-10;c=a;delay5000;}}基于AT89C2051的多路舵机控制器设计 2007-11-10 11:37摘要舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构;舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号;本文提出一种以外部中断计数为基础的PWM波形实现方法;该方法具有简单方便,成本低,可实现多路独立PWM输出的优点;关键词 AT89:205l 舵机控制器外部中断PWM舵机是一种位置伺服的驱动器;它接收一定的控制信号,输出一定的角度,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统;在微机电系统和航模中,它是一个基本的输出执行机构;1 舵机的工作原理以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路;舵机的工作原理是:PWM信号由接收通道进入信号解调电路1;的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压;该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由的3脚输出;该输出送人电机驱动集成电路,以驱动电机正反转;当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器R;,旋转,直到电压差为O,电机停止转动;舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置;2 舵机的控制方法标准的舵机有3条导线,分别是:电源线、地线、控制线,如图2所示;电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4~6V,一般取5V;注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率;控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms即频率为50 Hz;当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比;某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示;3 舵机控制器的设计1舵机控制器硬件电路设计从上述舵机转角的控制方法可看出,舵机的控制信号实质是一个可嗣宽度的方波信号PWM;该方波信号可由FPGA、模拟电路或单片机来产生;采用FPGA成本较高,用模拟电路来实现则电路较复杂,不适合作多路输出;一般采用单片机作舵机的控制器;目前采用单片机做舵机控制器的方案比较多,可以利用单片机的定时器中断实现PWM;该方案将20ms的周期信号分为两次定时中断来完成:一次定时实现高电平定时Th;一次定时实现低电平定时T1;Th、T1的时间值随脉冲宽度的变换而变化,但,Th+T1=20ms;该方法的优点是,PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现,不需要添加外围硬件;缺点是一个周期中的PWM信号要分两次中断来完成,两次中断的定时值计算较麻烦;为了满足20ms的周期,单片机晶振的频率要降低;不能实现多路输出;也可以采用单片机+8253计数器的实现方案;该方案由单片机产生计数脉冲或外部电路产生计数脉冲提供给8253进行计数,由单片机给出8253的计数比较值来改变输出脉宽;该方案的优点是可以实现多路输出,软件设计较简单;缺点是要添加l片8253计数器,增加了硬件成本;本文在综合上述两个单片机舵机控制方案基础上,提出了一个新的设计方案,如图4所示;该方案的舵机控制器以单片机为核心,555构成的振荡器作为定时基准,单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进行计数来产生PWM信号;该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号,分别由的P1.0~12~19引脚端口输出;输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中;因为信号通过光耦传送过程中进行了反相,因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行反相;方波信号经过光耦传输后,前沿和后沿会发生畸变,因此反相器采用施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形,产生标准的PWM方波信号;笔者在实验过程中发现,舵机在运行过程中要从电源吸纳较大的电流,若舵机与单片机控制器共用一个电源,则舵机会对单片机产生较大的干扰;因此,舵机与单片机控制器采用两个电源供电,两者不共地,通过光耦来隔离,并且给舵机供电的电源最好采用输出功率较大的开关电源;该舵机控制器占用单片机的个SCI串口;串口用于接收上位机传送过来的控制命令,以调节每一个通道输出信号的脉冲宽度;为电平转换器,将上位机的电平转换成TTL电平;2实现多路PWM信号的原理在模拟电路中,PWM脉冲信号可以通过直流电平与锯齿波信号比较来得到;在单片机中,锯齿波可以通过对整型变量加1操作来实现,如图5所示;假定单片机程序中设置一整型变量SawVal,其值变化范围为O~N;555振荡电路产生的外部计数时钟信号输入到的INTO脚;每当在外部计数时钟脉冲的下降沿,单片机产生外部中断,执行外部中断INT0的中断服务程序;每产生一次外部中断,对SawVal执行一次加1操作,若SawVal已达到最大值N,则对SawVal清O;SawVal值的变化规律相当于锯齿波,如图5所示;若在单片机程序中设置另一整型变量DutyVal,其值的变化范围为O~N;每当在SawVal清0时,DulyVal从上位机发送的控制命令中读入脉冲宽度系数值,例如为H0≤H≤N;若DutyVal≥SawVal,则对应端口输出高电平;若DutyVal<Sawval,则对应端口输出低电平;从图5中可看出,若改变DutyVal的值,则对应端口输出脉冲的宽度发生变化,但输出脉冲的频率不变,此即为PWM波形;设外部计数时钟周期为TINT0,锯齿波周期PWM脉冲周期为TPWM,PWM脉冲宽度占空比为D,由图5可得出如下关系:由式3可知,PWM波形的周期TPWM一旦确定下来,只须选定计数最大值N,就可以确定外部时钟脉冲所需周期频率;外部时钟脉冲周期TINT0显然是PWM脉冲宽度变换的最小步距,即调节精度;由式4可知,N越大,步距所占PWM周期的百分比越小,精度越高;例如,若采用8位整型变量,最大值N=28-1=255,则精度为1/255+1=1/255;若采用16位整型变量,最大值N=216-1=65535,则精度为1/65536;文中计数变量SawVal采用8位整型变量,因此N=255;对于一般应用,其精度已足够;就舵机而言,要求TPWM=20ms,则可算得外部时钟周期为:因此,设计555振荡电路时,其输出脉冲的频率应为:当有多个变量与SawVal比较,将比较结果输出到多个端口时;就形成了多路PWM波形;各个变量的值可以独立变化,因此各路PWM波形的占空比也可以独立调节,互不相干;多路PWM波形的产生如图6所示;图中以3路PWM波形为例;4 舵机控制器软件的设计舵机控制器的控制核心为单片机;文中,程序用C5l编写,工作方式为前后台工作方式;单片机程序包括系统初始化程序、串口通信程序、上位机命令解释与PWM脉宽生成程序和多路PWM波形输出程序;串行通信程序和多路PWM波形输出程序采用中断方式;串口通信格式为渡特率9600bps、8位数据位、1位停止位、无校验、ASCII码字符通信;串口通信程序用于接收上位机发送过来的控制命令;控制命令采用自定义文本协议,即协议内容全部为ASCII码字符;通信协议格式如图7所示;例如,要控制通道1的PWM脉宽,脉宽系数为25,则通信协议内容为“”“1”“0”“2”“5”“”这6个字符;这时通道l的PWM占空比为25/256=O.098;一个通道号对应一个PWM脉冲输出端口;本设计为8个通道,号码为l~8,对应单片机的P1.o~P1.7;起始符和终止符起到帧同步的作用;串口通信程序流程如图8所示;图8中,CHNo存放的是PWM通道号ASCII码,Dutyl00、DutylO、Duoyl分别存放的是脉宽系数的百位数、十位数和个位数的ASCII码注意,若高位数为O,则该位的字符应为“0”,不能省略;如25,完整字符应为“O”“2”“5”;CharNo为信号量,用于对串口接收的字符顺序以及串口中断与上位机命令解释程序之间进行同步;5 舵机控制器实验图9为舵机控制板输出的其中一路PWM波形带舵机负载;从图9中可看出,舵机控制器输出的PWM波形稳定、干净,符合设计要求;6 结论本文提出的多路舵机控制器设计方法,以单片机为核心,由外部振荡电路提供PWM脉冲的定时基准,控制部分与舵机驱动部分由两个电源供电,两者电气隔离;这种设计方案的优点是:①PWM波形由外部振荡电路提供定时基准,与单片机内部振荡器的频率无关,不影响串口通信、定时器等参数的配置;②PWM波形的调整精度可任意确定;③本没计思路可应用于任意多路的PWM输出,只要单片机能提供足够多的输出端口,例如将换成AT89S5l,就可以提供至少24路的PWM输出P0、Pl、P2;④控制参数由SCI串口输入,适应面广,上位机可以是PC机、单片机或是PLC;⑤本方法具有一般性,任何单片机只要能提供SCI中断、外部中断就可以应用本方法;。

如何用单片机单片机控制舵机

如何用单片机单片机控制舵机

在机器人机电控制系统中,舵机控制效果是性能的重要影响因素。

舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构,其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

舵机是一种位置伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。

它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出。

最后,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。

当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。

图1 舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号,利用占空比的变化改变舵机的位置。

一般舵机的控制要求如图1所示。

单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号,但FPGA成本高且电路复杂。

对于脉宽调制信号的脉宽变换,常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压,但是需要50Hz(周期是20ms)的信号,这对运放器件的选择有较高要求,从电路体积和功耗考虑也不易采用。

5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动,对于机载的测控系统而言,电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV,所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。

也可以用单片机作为舵机的控制单元,使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化,从而提高舵机的转角精度。

单片机完成控制算法,再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机,由于单片机系统是一个数字系统,其控制信号的变化完全依靠硬件计数,所以受外界干扰较小,整个系统工作可靠。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制,必须首先完成两个任务:首先是产生基本的PWM周期信号,本设计是产生20ms的周期信号;其次是脉宽的调整,即单片机模拟PWM信号的输出,并且调整占空比。

当系统中只需要实现一个舵机的控制,采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值,将20ms 分为两次中断执行,一次短定时中断和一次长定时中断。

一个舵机接线控制多个舵机

一个舵机接线控制多个舵机

一个舵机接线控制多个舵机章节一:引言舵机是一种用于控制机械装置运动的电机。

它通过调整输出角度,来实现对机械臂、机器人、飞行器等设备的精确控制。

然而,当需要同时控制多个舵机时,接线问题就变得复杂而困难。

本论文旨在探讨如何通过合适的接线方式,实现对多个舵机的有效控制。

章节二:舵机接线原理舵机接线原理是实现对多个舵机控制的基础。

当需要控制多个舵机时,一种常用的方法是使用多路信号输出控制器,如PCA9685芯片。

PCA9685芯片提供16个PWM输出通道,并可以通过I2C总线来与主控板进行通信。

每个舵机需要连入PCA9685芯片的一个PWM通道,并通过控制信号的占空比来控制舵机的角度。

章节三:舵机接线实践在实际应用中,如何将多个舵机正确地连接到PCA9685芯片的PWM通道上是非常重要的。

一个简单而有效的方法是使用舵机驱动板(如Adafruit 16-Channel Servo Driver)来连接多个舵机。

舵机驱动板可以将多个舵机的信号线分别连接到相应的PWM通道。

首先,将PCA9685芯片与主控板连接,并通过I2C总线进行通信。

然后,将舵机驱动板与PCA9685芯片相连接,确保信号线与相应PWM通道相对应。

接下来,将每个舵机与舵机驱动板上的信号线相连接,注意正确连接电源和地线,以确保舵机能够正常工作。

章节四:舵机接线控制策略除了适当的接线方法外,还需要制定合理的控制策略,以确保多个舵机能够协调运动。

一种常用的策略是采用并行控制方法,即同时发送控制信号给多个舵机。

这样可以保证多个舵机在相同的时间内到达目标角度,提高运动的协调性。

另一种策略是采用串行控制方法,即按照先后顺序依次发送控制信号给多个舵机。

通过在每个舵机的控制信号中设置适当的延时,可以实现多个舵机在不同的时间到达目标角度,实现复杂的运动轨迹。

综上所述,通过正确的接线方法和合适的控制策略,可以实现对多个舵机的有效控制。

这对于各种机械装置的运动控制具有重要意义,也为舵机控制技术的发展提供了新的思路和方法。

单片机控制8路舵机程序+串口通讯上位机程序(C#带图)

单片机控制8路舵机程序+串口通讯上位机程序(C#带图)

单片机控制8路舵机程序+串口通讯上位机程序(C#):单片机控制8路舵机程序; T1 serial port to high T2 pwm PWMOUT0 BIT P0.0PWMOUT1 BIT P0.1PWMOUT2 BIT P0.2PWMOUT3 BIT P0.3PWMOUT4 BIT P0.4PWMOUT5 BIT P0.5PWMOUT6 BIT P0.6PWMOUT7 BIT P0.7T2CON DATA 0C8HTF2 BIT T2CON.7 EXF2 BIT T2CON.6RCLK BIT T2CON.5TCLK BIT T2CON.4EXEN2 BIT T2CON.3TR2 BIT T2CON.2C_T2 BIT T2CON.1CP_RL2 BIT T2CON.0T2 BIT P1.0T2EX BIT P1.1RCAP2L DATA 0CAHRCAP2H DATA 0CBHTL2 DATA 0CCHTH2 DATA 0CDHET2 BIT IE.5PT2 BIT IP.5////////////////////////////////////////// PWMWID EQU 048H; [16]048H~05FH; First low 8bits then high 8bits channel EQU 032H;pha EQU 033H;////////////////////////////////////////// ORG 0000HLJMP MAINORG 000BHLJMP T0_ISRORG 002BHLJMP T2_ISRORG 0100H MAIN:MOV SP, 60HMOV 96H, #00HMOV 8EH, #00H; InitSETB EA; enable interruptSETB ET2CLR TCLKCLR RCLKMOV SCON, #050H; 8bit serialMOV TL2, #000HMOV TH2, #000HMOV RCAP2L, #03CH; 2.5msMOV RCAP2H, #0F6HCLR TF2SETB TR2CLR ES; disable serial interruptCLR TI; clear serial FLAGMOV TMOD, #21HMOV TH0, #000H; make time for T0_ISR to runCLR TF0SETB ET0CLR TR0MOV TL1,#0F3HMOV TH1,#0F3HSETB TR1CLR AMOV pha,AMOV A, #035HMOV PWMWID+00H, AMOV PWMWID+02H, AMOV PWMWID+04H, AMOV PWMWID+06H, AMOV PWMWID+08H, AMOV PWMWID+0AH, AMOV PWMWID+0CH, AMOV PWMWID+0EH, AMOV A, #0FAHMOV PWMWID+01H, AMOV PWMWID+03H, AMOV PWMWID+05H, AMOV PWMWID+07H, AMOV PWMWID+09H, AMOV PWMWID+0BH, AMOV PWMWID+0DH, AMOV PWMWID+0FH, A; CommunicationCOMMU:JNB RI, COMMUCLR RIMOV channel,SBUFMOV SBUF,channelMOV A,channelJNB ACC.7, COMMUJB ACC.6, COMMUJNB RI, $ANL channel, #07FHMOV A, #PWMWIDADD A, channelADD A, channelMOV R0, AMOV R1, SBUFCLR CMOV A, #0FFHSUBB A, R1; ADDC A, #12HMOV SBUF, AMOV @R0, ACLR RIJNB RI, $MOV R1, SBUFMOV A, #0FFHSUBB A, R1INC R0MOV SBUF, AMOV @R0, ACLR RISJMP COMMUT0_ISR:PUSH ACCCLR TR0MOV A,phaRL AMOV DPTR, #TABLEJMP @A+DPTR TABLE:SJMP S0SJMP S1SJMP S2SJMP S3SJMP S4SJMP S5SJMP S6SJMP S7S0:CLR PWMOUT0POP ACCRETIS1:CLR PWMOUT1POP ACCRETIS2:CLR PWMOUT2POP ACCRETIS3:CLR PWMOUT3POP ACCRETIS4:CLR PWMOUT4POP ACCRETIS5:CLR PWMOUT5POP ACCRETIS6:CLR PWMOUT6POP ACCRETIS7:CLR PWMOUT7POP ACCRETIT2_ISR:CLR TF2PUSH ACCINC phaANL pha, #07HMOV A,phaRL AMOV DPTR,#TABLE2JMP @A+DPTRTABLE2:SJMP SS0SJMP SS1SJMP SS2SJMP SS3SJMP SS4SJMP SS5SJMP SS6SJMP SS7SS0:MOV TH0,PWMWID+01HMOV TL0,PWMWID+00HSETB PWMOUT0SETB TR0POP ACCRETISS1:MOV TH0,PWMWID+03HMOV TL0,PWMWID+02HSETB PWMOUT1SETB TR0POP ACCRETISS2:MOV TH0,PWMWID+05HMOV TL0,PWMWID+04HSETB PWMOUT2SETB TR0POP ACCRETISS3:MOV TH0,PWMWID+07HMOV TL0,PWMWID+06HSETB PWMOUT3SETB TR0POP ACCRETISS4:MOV TH0, PWMWID+09HMOV TL0, PWMWID+08HSETB PWMOUT4SETB TR0POP ACCRETISS5:MOV TH0, PWMWID+0BHMOV TL0, PWMWID+0AHSETB PWMOUT5SETB TR0POP ACCRETISS6:MOV TH0, PWMWID+0DHMOV TL0, PWMWID+0CHSETB PWMOUT6SETB TR0POP ACCRETISS7:MOV TH0,PWMWID+0FHMOV TL0,PWMWID+0EHSETB PWMOUT7SETB TR0POP ACCRETIEND串口通讯上位机程序(C#):using System;using System.Collections.Generic; using ponentModel; using System.Drawing; using System.Text;using System.Windows.Forms; namespace Cois {public partial class Cois : Form {private byte [] P = new byte [4]; private byte checker; public Cois() {InitializeComponent(); }private void Form1_Loa d(object sender, EventArgs e) { init(); }private void Message(){ throw new NotImplementedException (); }private void init() {GetPortName(); this .CBx_baud.Text =global ::Cois.Properties.Settings .Default.BaudRate; }private void GetPortName() {string [] portNames = System.IO.Ports.SerialPort .GetPortNames(); CBx_port.Items.Clear();foreach (string name in portNames) { CBx_port.Items.Add(name); }if (!CBx_port.Items.Contains(CBx_port.Text)) { try {this .CBx_port.Text = (string )CBx_port.Items[0]; } catch {this .CBx_port.Text =global ::Cois.Properties.Settings .Default.PortName; } } }private void CBx_port_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {serialPort.PortName = CBx_port.Text; }private void CBx_baud_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {serialPort.BaudRate =Convert .ToInt32( CBx_baud.Text);}private void write(int number){ byte[] CMD = new byte[3];CMD[0] = (byte)number;CMD[0] |= (byte)0x80;switch(number){case 0: CMD[1] = (byte) ((Servo0.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo0.Value +17)/ 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 1: CMD[1] = (byte)((Servo1.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo1.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 2: CMD[1] = (byte)((Servo2.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo2.Value +17)/ 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 3: CMD[1] = (byte)((Servo3.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo3.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 4: CMD[1] = (byte)((Servo4.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo4.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 5: CMD[1] = (byte)((Servo5.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo5.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 6: CMD[1] = (byte)((Servo6.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo6.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;case 7: CMD[1] = (byte)((Servo7.Value+17)%256);CMD[2] = (byte)((Servo7.Value+17) / 256);serialPort.Write(CMD, 0, 3);break;}}private void Btn_connect_Click(object sender, EventArgs e) {if (serialPort.IsOpen){ Btn_connect.Text = "Unconnected";Btn_connect.CheckState =System.Windows.Forms.CheckState.Unchecked;serialPort.Close();}else{ try{ serialPort.Open();}catch{ Btn_connect.CheckState =System.Windows.Forms.CheckState.Unchecked;}if (serialPort.IsOpen){ Btn_connect.Text = "Connected";Btn_connect.CheckState =System.Windows.Forms.CheckState.Checked;write(0);write(1);write(2);write(3);write(4);write(5);write(6);write(7);}}}private void CBx_port_DropDown(object sender, EventArgs e) {GetPortName();}private void Servo0_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(0);}private void Servo1_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(1);}private void Servo2_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(2);}private void Servo3_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(3);}private void Servo4_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(4);}private void Servo5_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(5); }private void Servo6_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(6); }private void Servo7_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { //if (serialPort.IsOpen) write(7); }private void Servo0_Scroll(object sender, EventArgs e){ textBox1.Text = Servo0.Value.ToString();if (serialPort.IsOpen) write(0); } private void Servo1_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (serialPort.IsOpen) write(1); }private void Servo2_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (serialPort.IsOpen) write(2); }private void Servo3_Scroll(object sender, EventArgs e){ if (serialPort.IsOpen) write(3); }private void Servo4_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (seria lPort.IsOpen) write(4); }private void Servo5_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (serialPort.IsOpen) write(5); }private void Servo6_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (serialPort.IsOpen) write(6); }private void Servo7_Scroll(object sender, EventArgs e) { if (serialPort.IsOpen) write(7); }}}。

stm32控制舵机的程序

stm32控制舵机的程序

stm32控制舵机的程序第一章:引言在现代机械系统领域,舵机是一种常见的旋转执行器,经常用于控制机械装置的运动。

舵机通过接收控制信号来控制旋转角度,具有精准定位、快速响应和稳定性好的特点,因此在无人机、机器人、摄像头稳定器等领域广泛应用。

然而,要实现舵机的精确控制,需要使用专门的硬件电路和相应的控制算法。

本论文将介绍一种基于STM32单片机控制舵机的方法。

第二章:STM32舵机控制原理2.1 舵机的工作原理舵机是一种综合了伺服电机和反馈控制系统的特殊电机。

它由电机、位置反馈装置和控制电路组成。

当控制信号输入到控制电路中时,电机根据信号的宽度来确定要旋转的角度,位置反馈装置则用于检测电机的实际位置。

2.2 STM32控制舵机的原理STM32单片机是一类功能强大且易于使用的微控制器,具有高性能、低功耗和丰富的外设资源。

为了控制舵机,我们需要将STM32的IO口与舵机的控制信号线相连接,并在程序中通过设置IO口的高低电平来生成PWM(脉宽调制)信号,从而控制舵机的角度。

第三章:STM32舵机控制程序设计在本章中,我们将介绍具体的STM32舵机控制程序设计步骤。

3.1 硬件连接首先,需要将舵机的控制信号线连接至STM32单片机的某个IO口。

具体连接方式可以参考相关的舵机控制电路图。

3.2 建立工程使用Keil等开发工具,根据STM32型号建立一个新工程,并配置好相应的时钟和引脚设置。

3.3 编写程序在主函数中,需要先初始化IO口,并配置为输出模式。

然后编写一个循环,不断改变IO口的电平状态,以产生PWM信号。

根据舵机的角度范围(一般为0到180度),通过改变IO口电平的时间间隔和占空比,可以控制舵机旋转到相应的角度。

3.4 烧录程序最后,将生成的可执行程序烧录到STM32单片机中,然后连接电源即可运行舵机控制程序。

第四章:实验结果与分析为了验证上述STM32舵机控制程序的有效性,我们进行了一系列实验。

实验结果表明,通过控制不同的PWM信号,可以实现对舵机的精确控制,使其旋转到相应的角度。

stm32控制多个舵机

stm32控制多个舵机

stm32控制多个舵机章节一:引言 (200-250字)引言部分介绍了舵机作为一种常用的电机,其在机器人、遥控模型等领域中的广泛应用。

同时,也提到了传统的舵机控制方法存在的一些问题,如操作复杂、控制效果不稳定等。

为了解决这些问题,本文将介绍基于STM32微控制器的多舵机控制系统设计与实现,以提供一种简便、高效、稳定的舵机控制方案。

章节二:系统设计与实现 (300-350字)系统设计部分详细介绍了基于STM32微控制器的多舵机控制系统的硬件和软件设计。

在硬件方面,本系统采用了STM32微控制器作为主控制器,通过GPIO口来控制各个舵机的输入信号。

在软件方面,采用C语言编程,结合STM32的开发环境,通过编写相应的程序代码实现对舵机的控制。

同时,为了提高系统的稳定性,本文还设计了相关的电路保护措施,以防止电流过大对舵机和系统造成损坏。

章节三:系统测试与分析 (250-300字)系统测试部分分别对设计的多舵机控制系统进行了硬件和软件测试。

在硬件测试中,通过连接舵机并将系统通电,观察舵机是否按照预期动作以及电流是否在正常范围内等,来验证系统硬件设计的可靠性。

在软件测试中,通过编写不同的程序代码,验证系统在不同控制模式下对舵机的控制效果和响应速度,以验证系统软件设计的有效性。

章节四:结论与展望 (150-200字)结论部分总结了本文的研究工作和主要创新点。

本文通过基于STM32微控制器的多舵机控制系统设计与实现,提供了一种简便、高效、稳定的舵机控制方案。

通过系统测试与分析,验证了设计的系统在硬件和软件方面的可靠性和有效性。

未来的研究可以继续深入优化系统设计,提高舵机控制精度和响应速度,并可将该系统应用于更广泛的领域中,如机器人、无人机等。

注:以上字数仅供参考,可以根据实际情况做适当调整。

章节一:引言 (200-250字)引言部分介绍了舵机作为一种常用的电机,其在机器人、遥控模型等领域中的广泛应用。

同时,也提到了传统的舵机控制方法存在的一些问题,如操作复杂、控制效果不稳定等。

单片机控制舵机

单片机控制舵机

单片机控制舵机单片机控制舵机是一种常见的控制方法,它可以让舵机按照程序的要求进行动作。

舵机通常用于各种机械设备中,比如机器人、航模、汽车遥控器等等。

下面我们就来学习一下单片机控制舵机的方法。

首先,让我们来了解一下舵机的结构。

舵机包括电机、减速器、位置反馈装置和控制电路等组成部分。

控制电路是用来控制电机旋转的,而位置反馈装置则可以检测舵机角度的变化。

通过不同的控制信号,控制电路可以让舵机停在不同的位置上,也就是我们常说的舵机位置。

控制信号一般采用PWM波形,其频率为50Hz或100Hz。

频率为50Hz时,舵机能够输出20ms的PWM波,对应的舵机角度为0°(最大逆时针转),90°(中心位置)和180°(最大顺时针转)。

舵机的控制信号一般采用3线控制模式,分别是信号线、电源线和地线。

接下来,让我们来了解一下单片机如何控制舵机。

单片机可以通过生成PWM波形信号来控制舵机的位置。

首先,需要将单片机的IO口配置为PWM输出模式,然后设置相应的频率和占空比来控制舵机位置。

为了让舵机运动更加稳定,需要考虑舵机的惯性和响应时间。

在程序中,通过调整PWM的频率和占空比可以改变舵机的位置,增加或减小PWM的占空比可以让舵机旋转到不同的位置上,从而实现舵机的控制。

下面是一个简单的单片机控制舵机的程序,以STM32单片机为例:#include "stm32f10x.h"#define PWM_FREQ 50#define PWM_MIN 500 // 最小占空比#define PWM_MAX 2500 // 最大占空比void PWM_Configuration(void) // PWM配置函数{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 打开GPIOA外设时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 打开TIM2外设时钟TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (72000000 / 2) / PWM_FREQ - 1; // 预分频器7200,计数器周期20msTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20000 / PWM_FREQ - 1; // PWM周期20msTIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频器不分频TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);}void delay_us(u32 n) // 延时函数{n *= 8; // 精确度为8MHzwhile(n--) asm("nop");}while(1){TIM2->CCR4 = PWM_MIN; // 舵机最小位置delay_us(1000000); // 延时1秒钟TIM2->CCR4 = PWM_MAX; // 舵机最大位置delay_us(1000000); // 延时1秒钟}}在这个程序中,我们定义了一个PWM的频率,最小和最大占空比,并通过GPIO口配置了PA0。

基于STC89C52单片机的舵机控制系统设计

基于STC89C52单片机的舵机控制系统设计

基于STC89C52单片机的舵机控制系统设计【摘要】舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构。

舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号。

本文以单片机为核心设计并实现了小型自控飞艇的舵机控制系统,对系统的硬件设计进行了说明,对软件设计中的关键问题——串行通讯及帧识别、多单片机通讯及PWM波的软件产生方法进行了详细阐述。

【关键词】STC89C52;舵机控制;串行通讯;PWM波一、小型自控飞艇舵控系统简介舵机是小型自控飞艇执行机构中最主要的执行部件,能否快速、准确地完成对舵机的控制直接关系到飞艇的自主控制效果。

因此,舵控系统成为小型飞艇自主飞行控制系统中最重要的组成部分之一,它的主要功能是接收艇载计算机发出的控制指令,实现对控制指令的采集、分析和处理,并根据控制指令向舵机输出连续可调的舵控信号,操纵艇上各舵机完成预定动作。

二、舵控系统硬件设计本飞艇舵控系统以多片STC89C52单片机为核心,配合电源模块、驱动芯片及多路转换开关等在一块印制电路板上实现预定功能。

舵控系统主控芯片选择STC89C52单片机,它具有8KB的并行可编程非易失性FLASH程序存储器,并可对器件串行在系统编程(ISP)和在应用中编程(IAP)。

数据保留时间:10年,全静态工作:0Hz-24MHz,三级程序存储器锁定,128×8位内部RAM,32可编程I/O线,4组8位I/O口,两个16位定时器/计数器,5个中断源,可编程串行通道,低功耗的闲置和掉电模式,片内振荡器和时钟电路。

电源模块采用78xx系列端稳压集成电路,它是线性三端稳压器件。

利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路,为MCU稳定可靠的工作提供强有力的保证。

此外,为增强信号的驱动能力,在输出之前采用74LS245作为信号驱动芯片;串口电平转换采用Max232芯片。

三、舵控系统软件设计1.软件总体结构舵控系统各单片机程序均在Keil C51环境下采用C语言编写。

基于STM32的舵机控制系统

基于STM32的舵机控制系统

摘要随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中,舵机的控制系统发生了巨大的变化。

单片机、C语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化,使得舵机的控制系统有了新的的研究方向与意义。

本文描述了一个由STM32微处理器、舵机、LCD 显示器、键盘等模块构成的,提供基于STM32的PWM信号舵机的控制系统。

该系统采用STM32微处理器为核心,在MDK的环境下进行编程,根据键盘的输入,使STM32产生周期性PWM信号,用此信号对舵机的速度及转角进行控制,并且通过LCD显示出数据。

结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.关键词:STM32微处理器;舵机系统;LCD显示;PWM信号AbstractAs well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical,Make steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, etc.Based on the STM32 servo control system of PWM signal,This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input programming, STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display;pulse width modulation signal目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的研究展望 (2)课题任务及要求 (2)1.3 课题内容及安排 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 STM32微处理单元 (4)2.2 舵机 (8)2.3 LCD显示器 (9)2.4 时钟电路的制作 (10)第3章软件设计 (12)3.1 STM32固件库简介 (12)3.2 软件的总体设计 (13)3.3 时钟初始化子程序 (14)3.4 I/O口初始化子程序 (16)3.5 PWM信号子程序 (17)3.6 A/D转换初始化子程序 (18)3.7 LCD显示子程序 (19)第4章系统调试 (21)4.1 调试方案 (21)4.1.1 硬件调试方案 (21)4.1.2 软件调试方案 (21)4.2 故障调试及解决方法 (22)4.3 联调结果 (22)结论 (26)社会经济效益分析 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录I 电路原理图 (30)附录Ⅱ程序清单 (35)第1章绪论舵机(servo motor),又名伺服电机,主要是由外壳、电路板、马达、减速齿轮和电位器构成。

如何用单片机控制舵机及程序详细

如何用单片机控制舵机及程序详细

如何用单片机控制舵机及程序详细舵机概述舵机最早出现在航模运动中。

在航空模型中,飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。

举个简单的四通飞机来说,飞机上有以下几个地方需要控制:1.发动机进气量,来控制发动机的拉力(或推力);2.副翼舵面(安装在飞机机翼后缘),用来控制飞机的横滚运动;3.水平尾舵面,用来控制飞机的俯仰角;4.垂直尾舵面,用来控制飞机的偏航角;遥控器有四个通道,分别对应四个舵机,而舵机又通过连杆等传动元件带动舵面的转动,从而改变飞机的运动状态。

舵机因此得名:控制舵面的伺服电机。

不仅在航模飞机中,在其他的模型运动中都可以看到它的应用:船模上用来控制尾舵,车模中用来转向等等。

由此可见,凡是需要操作性动作时都可以用舵机来实现。

舵机工作原理一般来讲,舵机主要由以下几个部分组成,舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计5k、直流电机、控制电路板等。

工作原理:控制电路板接受来自信号线的控制信号(具体信号待会再讲),控制电机转动,电机带动一系列齿轮组,减速后传动至输出舵盘。

舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的,舵盘转动的同时,带动位置反馈电位计,电位计将输出一个电压信号到控制电路板,进行反馈,然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度,从而达到目标停止。

舵机的基本结构是这样,但实现起来有很多种。

例如电机就有有刷和无刷之分,齿轮有塑料和金属之分,输出轴有滑动和滚动之分,壳体有塑料和铝合金之分,速度有快速和慢速之分,体积有大中小三种之分等等,组合不同,价格也千差万别。

例如,其中小舵机一般称作微舵,同种材料的条件下是中型的一倍多,金属齿轮是塑料齿轮的一倍多。

需要根据需要选用不同类型。

舵机的PWM信号1.PWM信号的定义PWM信号为脉宽调制信号,其特点在于他的上升沿与下降沿之间的时间宽度。

具体的时间宽窄协议参考下列讲述。

我们目前使用的舵机主要依赖于模型行业的标准协议,随着机器人行业的渐渐独立,有些厂商已经推出全新的舵机协议,这些舵机只能应用于机器人行业,已经不能够应用于传统的模型上面了。

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word 格式-可编辑-感谢下载支持/**********************************************************************该实验例程是实现8 个舵机在两个角度之间摆动。

0 度和90 度通过该例程,读者要学会分时复用定时器,用 1 个定时器来产生多路PWM 的思想。

***********************************************************************/#include <12c5a.H> //STC12C5A 系列单片机void delay(uint16 time); //软件延时函数void Timer_init();void Timer0(uint32 us); //定时器初始化函数//定时器0 定时函数uint16 pos[2][9]={只需要两个数。

{1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500}, 处变为两个数组。

{500,500,500,500,500,500,500,500,500}个舵机的两个位置。

}; //上一节中控制一个舵机这里//此节扩展成8 个舵机,则此//数组中的1~8 成员代表每一uint16 pwm[9]={1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500,1500}; //定时器取定时值从这里取sbit pwm16=P5^3;sbit pwm15=P1^5;sbit pwm14=P1^6;sbit pwm13=P1^7;sbit pwm12=P4^3;sbit pwm11=P3^2;sbit pwm10=P3^3;sbit pwm9=P3^4;sbit pwm8=P0^5;sbit pwm7=P0^6;sbit pwm6=P0^7;sbit pwm5=P4^6;sbit pwm4=P4^1;sbit pwm3=P4^5;sbit pwm2=P4^4;sbit pwm1=P2^7;/***************************************************************************************** *********函数名:main()功能:入口函数备注:word 格式-可编辑-感谢下载支持/***************************************************************************************** **********/void main(){uint8 i=0;P0M1=0;//设置P 口为强推免输出模式,下同P0M0=0XFF;P1M1=0;P1M0=0XFF;P2M1=0;P2M0=0XFF;P3M1=0;P3M0=0XFF;P4M1=0;P4M0=0XFF;P5M1=0;P5M0=0XFF;P4SW|=0X70;Timer_init(); //定时器初始化Timer0(31); //通过一个定时值进入定时循环while(1){for(i=1;i<9;i++) //pos[0]位置pwm[i]=pos[0][i];delay(1000);for(i=1;i<9;i++) // pos[1]位置pwm[i]=pos[1][i];delay(1000); //舵机在两个角度之间摆动}} /***************************************************************************************** *********函数名:delay(uint16 time)功能:软件延时函数参数:time 定时值,其大小与延时长短成正比备注:/***************************************************************************************** **********/void delay(uint16 time){uint16 i;uint16 j;for(i=0;i<1000;i++)for(j=0;j<time;j++);} /***************************************************************************************** *********函数名:timer_init()功能:定时器初始化函数备注:1T /***************************************************************************************** **********/void Timer_init(){EA=1;AUXR|=0xC0;TMOD|= 0x11;ET0 = 1;}//开总中断//T0,T1 工作在1T//T0 工作在方式1,16 位//开定时器0 中断/***************************************************************************************** *********函数名:timer0(uint32 us)功能:定时器0 定时函数参数:us,毫秒。

精确定时。

备注:晶振12M,工作模式1T/***************************************************************************************** **********/void Timer0(uint32 us){uint32 valu;valu=us*12; valu=valu;valu=0xffff-valu;//工作在1T,最大定时时间2700us //TH0=valu>>8;TL0=(valu<<8)>>8;TR0 = 1;}//T0 开始工作/**************************************************************************************************函数名:T0zd(void) interrupt 1功能:定时器0 中断函数备注:控制8 个舵机/***************************************************************************************** **********/void T0zd(void) interrupt 1{static uint8 i=1;switch(i) //{case 1:{pwm1=1;Timer0(pwm[1]); //定时} break;case 2:{pwm1=0; //pwm1 变低Timer0(2500-pwm[1]);// 定时} break;case 3:{pwm2=1; //pwm2 变高Timer0(pwm[2]);// 定时时常为pwm[2]} break;case 4:{} case 5:{} case 6:{} case 7:{} case 8:{pwm2=0; //pwm2 变低Timer0(2500-pwm[2]);//break;pwm3=1; //pwm3 变高Timer0(pwm[3]);// 定时时常为pwm[3] break;pwm3=0; //pwm3 变低Timer0(2500-pwm[3]);//break;pwm4=1; //pwm4 变高Timer0(pwm[4]);// 定时break;pwm4=0; //pwm4 变低定时时常为pwm[2]定时}case 9:{} Timer0(2500-pwm[4]);// break;pwm5=1; //pwm5 变高Timer0(pwm[5]);// 定时break;定时case 10:{pwm5=0; //pwm5 变低Timer0(2500-pwm[5]);// 定时} break;case 11:{pwm6=1; //pwm6 变高Timer0(pwm[6]);// 定时} break;case 12:{pwm6=0; //pwm6 变低Timer0(2500-pwm[6]);// 定时} break;case 13:{pwm7=1; //pwm7 变高Timer0(pwm[7]);// 定时} break;case 14:{pwm7=0; //pwm7 变低Timer0(2500-pwm[7]);// 定时} break;case 15:{pwm8=1; //pwm8 变高Timer0(pwm[8]);// 定时} break;case 16:{pwm8=0; //pwm8 变低Timer0(2500-pwm[8]);//i=0;定时} break;default:break;}i++;}。

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