舵机控制详解
更新时间:2023-03-10 15:03:01 阅读量: 教育文库 文档下载
本人学习了一段时间的舵机,将自己所遇到的问题与解决方案和大家分享一下,希望对初学者有所帮助!!!! 一、 舵机介绍
1、舵机结构
舵机简单的说就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等,并封装在一个便于安装的 外壳里的伺服单元。
舵机安装了一个电位器(或其它角度传感器)检测输出轴转动角度,控制板根据电位器 的信息能比较精确的控制和保持输出轴的角度。这样的直流电机控制方式叫闭环控制,所以舵机更准确的说是伺服马达,英文 servo。 舵机组成:舵盘、减速齿轮、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板等。
舵盘
上壳
齿轮组
中壳
电机
控制电路
控制线
下壳
工作原理:控制信号 控制电路板 电机转动 齿轮组减速 舵盘转动 位置反馈电位器 控制电路板反馈
简单的工作原理是控制电路接收信号源的控制信号,并驱动电机转动;齿轮组将电 机的速度成大倍数缩小,并将电机的输出扭矩放大响应倍数,然后输出;电位器和齿轮组的 末级一起转动,测量舵机轴转动角度;电路板检测并根据电位器判断舵机转动角度,然后控 制舵机转动到目标角度或保持在目标角度。
舵机接线方法:三线接线法:(1)黑线(地线)
红线(电源线)两个标准:4.8V和6V 蓝线/黄线(信号线)
(2)棕线(地线)
红线(电源线)两个标准:4.8V和
6V
黄线(信号线)
二、舵机PWM信号介绍
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。
关于舵机PWM信号的基本样式如下图
其PWM格式注意的几个要点:
(1) 上升沿最少为0.5mS,为0.5mS---2.5mS之间; (2) 控制舵机的PWM信号周期为20ms; 2.PWM信号控制精度制定
8位AT89C52CPU,其数据 分辨率为256,那么经过舵机极 限参数实验,得到应该将其划分 为250份。 那么0.5mS---2.5Ms的宽度 为2mS = 2000uS。 2000uS÷250=8uS 则:PWM的控制精度为8us 我们可以以8uS为单位递增 控制舵机转动与定位。 舵机可以转动185度,那么 185度÷250=0.74度, 则:舵机的控制精度为0.74度
1 DIV = 8uS ; 250DIV=2mS PWM上升沿函数: 0.5mS + N×DIV 0uS ≤ N×DIV ≤ 2mS
0.5mS ≤ 0.5Ms+N×DIV ≤ 2.5mS 3、舵机位置控制方法
舵机的转角达到185度,由于采用8为CPU控制,所以控制精度最大为256份。目
前经过实际测试和规划,分了250份。 将0—185分为250份,每份0.74度。
控制所需的PWM宽度为0.5ms—2.5ms,宽度2ms。 2ms÷250=8us;
所以得出:PWM信号 = 1度/8us;
0.5ms-2.5ms
17.5ms-20ms 舵机角度= 0.74×N PWM = 0.5 + N×DIV;(DIV=8us) 角度 N PWM
0 0 0.5ms 45 3E 1ms 90 7D 1.5ms 135 BB 2ms 180 FA 2.5ms 以上是舵机基本知识的介绍,下面对单片机控制舵机给大家做一介绍。
问题一:单片机可以直接驱动舵机吗??
首先告诉大家的是经过我的尝试不能驱动,就是给舵机单独供电也 不能驱动。原因是单片机I/O输出电流比较小。
下面是我做的驱动电路原理图希望给你带来方便。
注意:舵机的正反转问题
舵机的转动是点对点的,也就是说,你提供给舵机的PWM如果是高电平时间为2.5ms,则舵机转到180度方向,接下来如果提供给舵机的PWM如果是高电平时间为1ms,则舵机反向转到45度方向(针对转角180度的舵机)。即实现正反转。 提供给大家三个程序 (1)
#include
typedef unsigned int uint; typedef unsigned char uchar;
sbit pwm=P1^0;//输出PWM信号 uchar count=0;
uint pwm_value=1500;//初值为1.5ms sbit key1=P0^0; sbit key2=P0^1;
uint value[]={2500,2000}; void delay_ms(uint x) { uint i; while(x--) for(i=0;i<125;i++); }
void InitTimer(void) { TMOD=0x11;//开定时器0,1 TH0=(65536-20000)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-20000)%6; TH1=(65536-1500)/256;//定时1.5MS,这时舵机处于0度 TL1=(65536-1500)%6; EA=1;//开总断 TR0=1;//开定时器0 ET0=1; TR1=1;//开定时器1 ET1=1; }
void timer0(void) interrupt 1//定时器0中断函数 { pwm=1; TH0=(65536-20000)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-20000)%6; TR1=1; count++; }
void timer1(void) interrupt 3//定时器1中断函数
{ pwm=0; TH1=(65536-pwm_value)/256; TL1=(65536-pwm_value)%6; TR1=0; }
void main(void)//主函数 {
// uchar i; InitTimer(); pwm_value=1500; while(1) { if(key1==0) { delay_ms(10); if(key1==0) { pwm_value=value[0]; while(key1==0); } } if(key2==0) { delay_ms(10); if(key2==0) { pwm_value=value[1]; while(key2==0); } } } }
(2)
#include
typedef unsigned int uint; typedef unsigned char uchar;
sbit pwm=P1^0;//输出PWM信号 uchar count=0;
uint pwm_value=1500;//初值为1.5ms uint value[]={1500,1000,1500,2000,1500};
void delay_ms(uint x) { uint i; while(x--) for(i=0;i<125;i++); }
void InitTimer(void) { TMOD=0x11;//开定时器0,1 TH0=(65536-20000)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-20000)%6; TH1=(65536-1500)/256;//定时1.5MS,这时舵机处于0度 TL1=(65536-1500)%6; EA=1;//开总断 TR0=1;//开定时器0 ET0=1; TR1=1;//开定时器1 ET1=1; }
void timer0(void) interrupt 1//定时器0中断函数 { pwm=1; TH0=(65536-20000)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-20000)%6; TR1=1; count++; }
void timer1(void) interrupt 3//定时器1中断函数 { pwm=0; TH1=(65536-pwm_value)/256; TL1=(65536-pwm_value)%6; TR1=0; }
void main(void)//主函数 { uchar i; InitTimer(); pwm_value=1500; while(1) { for(i=0;i<5;i++) { pwm_value=value[i];//通过数组就可以改变舵机的转角度
delay_ms(5000); } } }
(3)按键控制两路舵机 #include
typedef unsigned int uint; typedef unsigned char uchar; sbit jj=P1^0;//输出PWM信号 sbit sj=P1^1;
uint temp0,temp1,temp2,temp3; uchar count=0; uchar s=0; uchar m=0;
uint pwm_value=1500;//初值为1.5ms sbit key1=P0^0; sbit key2=P0^1;
uint value[]={1200,1800,2500,2000}; void delay_ms(uint x) { uint i; while(x--) for(i=0;i<125;i++); }
void InitTimer(void) { TMOD=0x01;//开定时器0,1 TH0=(65536-500)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-500)%6; EA=1;//开总断 TR0=1;//开定时器0 ET0=1; }
void timer0(void) interrupt 1//定时器0中断函数 { TH0=(65536-300)/256;//定时20MS,20MS为一个周期 TL0=(65536-300)%6; count++; switch(m) { case 0:
{ } case 1: { } case 2: { } case 3: {
if(count<=4)
{ jj=1; sj=0; } else { jj=0; sj=0; }
break;
if(count<=8) { jj=0; sj=1; } else { jj=0; sj=0; }
break;
if(count<=6) { jj=1; sj=0; } else { jj=0; sj=0; }
break;
if(count<=7)
{ jj=0; sj=1; } else { jj=0; sj=0; } break; } default : break; } if(count==70)count=0; }
void main(void)//主函数 {
// uchar i; InitTimer();
// pwm_value=1500; while(1) { if(key1==0) { delay_ms(10); if(key1==0) { m++; if(m==5)m=0; while(key1==0); } } } }
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