單片機舵機控制程序以及仿真與原理詳解

ID:420142 · 發(fā)表于 2018-11-7 22:10

單片機控制舵機仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

單片機源程序如下:

#include <reg52.h> //頭文件
#define uchar unsigned char //宏定義無符號字符型
#define uint unsigned int //宏定義無符號整型
uint b; //中斷值
uint N=0; //占空比計數(shù)值
uint X=8; //初始角度值（取值范2~15）
uchar key_up;
uchar key_down;
/*************************************************************************/
sbit P2_2=P2^2;//角度加
sbit P2_3=P2^3;//角度減
sbit PWM=P1^0;//PWM輸出 (舵機控制端)
/*************************************************************************/
void get_key(void)//按鍵掃描函數(shù)
{
while(P2_2==0)//按鍵加計數(shù)標志
{key_up=1;
}
while(P2_3==0)//按鍵減計數(shù)標志
{key_down=1;
}
}
/*************************************************************************/
void timer0( ) interrupt 1 //定時器0工作方式1
{
TH0=0xff; //重裝計數(shù)初值
TL0=0x38; //重裝計數(shù)初值
b++;
get_key();
if (key_up==1)
{
if(X!=15)//判斷是否計數(shù)到9999
{
X=X+1;//加一
key_up=0;
}
}
if (key_down==1)
{
if(X!=2)//判斷是否計數(shù)到0
{
X=X-1;//減一
key_down=0;
}
}
}
/*************************************************************************/
void main()
{
TMOD=0X01; //定時器中斷0
TH0=0xff; //重裝計數(shù)初值
TL0=0x38; //重裝計數(shù)初值
EA=1; //開CPU中斷
ET0=1; //開T/C0中斷
TR0=1;
while(1) //無限循環(huán)
{
PWM=1; //輸出PWM正
while(1)
{
b=0;
while(!b);
if (N==X)
PWM=0;
if (N==100)break;
N++;
}
N=0;
}
}

復制代碼

微型伺服馬達原理與控制(中鳴)
1、微型伺服馬達內(nèi)部結(jié)構(gòu)

一個微型伺服馬達內(nèi)部包括了一個小型直流馬達；一組變速齒輪組；一個反饋可調(diào)電位器；及一塊電子控制板。其中，高速轉(zhuǎn)動的直流馬達提供了原始動力，帶動變速（減速）齒輪組，使之產(chǎn)生高扭力的輸出，齒輪組的變速比愈大，伺服馬達的輸出扭力也愈大，也就是說越能承受更大的重量，但轉(zhuǎn)動的速度也愈低。

2、微行伺服馬達的工作原理

一個微型伺服馬達是一個典型閉環(huán)反饋系統(tǒng)，其原理可由下圖表示：

減速齒輪組由馬達驅(qū)動，其終端（輸出端）帶動一個線性的比例電位器作位置檢測，該電位器把轉(zhuǎn)角坐標轉(zhuǎn)換為一比例電壓反饋給控制線路板，控制線路板將其與輸入的控制脈沖信號比較，產(chǎn)生糾正脈沖，并驅(qū)動馬達正向或反向地轉(zhuǎn)動，使齒輪組的輸出位置與期望值相符，令糾正脈沖趨于為0，從而達到使伺服馬達精確定位的目的。

3、如何控制伺服馬達

標準的微型伺服馬達有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內(nèi)部的直流馬達及控制線路所需的能源，電壓通常介于4V—6V之間，該電源應盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為伺服馬達會產(chǎn)生噪音）。甚至小伺服馬達在重負載時也會拉低放大器的電壓，所以整個系統(tǒng)的電源供應的比例必須合理。

輸入一個周期性的正向脈沖信號，這個周期性脈沖信號的高電平時間通常在1ms—2ms之間，而低電平時間應在5ms到20ms之間，并不很嚴格，下表表示出一個典型的20ms周期性脈沖的正脈沖寬度與微型伺服馬達的輸出臂位置的關系：

在參照上表設計控制脈沖寬度時應注意以下的注意事項。

4、伺服馬達的電源引線

電源引線有三條，如圖中所示。伺服馬達三條線中紅色的線是控制線，接到控制芯片上。中間的是SERVO工作電源線，一般工作電源是5V。第三條是地線。

5、伺服馬達的運動速度

伺服馬達的瞬時運動速度是由其內(nèi)部的直流馬達和變速齒輪組的配合決定的，在恒定的電壓驅(qū)動下，其數(shù)值唯一。但其平均運動速度可通過分段停頓的控制方式來改變，例如，我們可把動作幅度為90o的轉(zhuǎn)動細分為128個停頓點，通過控制每個停頓點的時間長短來實現(xiàn)0o—90o變化的平均速度。對于多數(shù)伺服馬達來說，速度的單位由“度數(shù)/秒”來決定。

6、使用伺服馬達的注意事項

除非你使用的是數(shù)碼式的伺服馬達，否則以上的伺服馬達輸出臂位置只是一個不準確的大約數(shù)。
普通的模擬微型伺服馬達不是一個精確的定位器件，即使是使用同一品牌型號的微型伺服馬達產(chǎn)品，他們之間的差別也是非常大的，在同一脈沖驅(qū)動時，不同的伺服馬達存在±10o的偏差也是正常的。
正因上述的原因，不推薦使用小于1ms及大于2ms的脈沖作為驅(qū)動信號，實際上，伺服馬達的最初設計表也只是在±45o的范圍。而且，超出此范圍時，脈沖寬度轉(zhuǎn)動角度之間的線性關系也會變差。
要特別注意，絕不可加載讓伺服馬達輸出位置超過±90o的脈沖信號，否則會損壞伺服馬達的輸出限位機構(gòu)或齒輪組等機械部件。
由于伺服馬達的輸出位置角度與控制信號脈沖寬度沒有明顯統(tǒng)一的標準，而且其行程的總量對于不同的廠家來說也有很大差別，所以控制軟件必須具備有依據(jù)不同伺服馬達進行單獨設置的功能。

所有資料51hei提供下載:

021、舵機控制程序及其仿真.zip (238.95 KB, 下載次數(shù): 131)

ID:1 · 發(fā)表于 2018-11-14 02:10

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