使用51单片机驱动舵机程序分析

畅学单片机 2021-01-22

舵机,又称伺服马达,是一种具有闭环控制系统的机电结构。舵机主要是由外 壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由控制器发出PWM(脉冲宽度调制)信号给舵机,经电路板上的IC处理后计算出转动方向, 再驱动无核心马达转动,透过减速齿轮将动力传至摆臂,同时由位置检测器(电位器)返回位置信号,判断是否已经到达设定位置,一般舵机只能旋转180度。舵机有3根线,棕色为地,红色为电源正,橙色为信号线,但不同牌子的舵机,线的颜色可能不同,需要注意。

舵机的转动位置是靠控制PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的,标准PWM(脉冲宽度调制)信号的周期固定为20ms,占空比0.5~2.5ms 的正脉冲宽度和舵机的转角-90°~90°(即0~180度)相对应。注意,由于舵机牌子不同,其控制器解析出的脉冲宽度也不同,所以对于同一信号,不同牌子的舵机旋转的角度也不同。其原理是: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, 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。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。

0.5ms------------0度;

1.0ms------------45度;

1.5ms------------90度;

2.0ms-----------135度;

2.5ms-----------180度;

采用11.0592MHZ的51单片机驱动舵机转动程序如下:

//上电自动转动

#include

unsigned char count; //0.5ms次数标识

sbit pwm =P1^0 ; //PWM信号输出

sbit jia =P2^4; //角度增加按键检测IO口

sbit jian =P2^5; //角度减少按键检测IO口

unsigned char jd; //角度标识

sbit pwm1 =P0^0 ; //PWM信号输出给示波器,检测PWM波用

void delay(unsigned char i)//延时

{

unsigned char j,k;

for(j=i;j>0;j--)

for(k=125;k>0;k--);

}

void Time0_Init() //定时器0初始化

{

//定时器0装初值 用示波器检测后,11.0592MHZ晶振定时0.5ms进入中断 装初值如下

TH0 = (65536-445)/256;

TL0 = (65536-445)%256;

TMOD = 0x01; //定时器0工作在方式1

IE = 0x82; //IE=0x82=1000 0010 等价于 EA=1 开总中断 ET0=1 开定时器0中断

TR0=1; //开定时器0

}

void Time0_Int() interrupt 1 //中断程序

{

//重装初值

TH0 = (65536-445)/256;

TL0 = (65536-445)%256;

if(count< jd)

{

pwm=1; //确实小于,PWM输出高电平

pwm1=pwm; //接示波器用的io口,观测PWM波形用 } //判断0.5ms次数是否小于角度标识

//pwm=1; //确实小于,PWM输出高电平

else

{

pwm=0; //确实小于,PWM输出高电平

pwm1=pwm; //接示波器用的io口,观测PWM波形用 }

// pwm=0; //大于则输出低电平

count=(count+1); //0.5ms次数加1

count=count%40; //次数始终保持为40 即保持周期为20ms

}

//此注销掉部分为通过按键控制舵机转动的程序,功能为通过jia按键控制正转,

//通过jian按键控制反转

/*void keyscan() //按键扫描

{

if(jia==0) //角度增加按键是否按下

{

delay(10); //按下延时,消抖

if(jia==0) //确实按下

{

jd++; //角度标识加1

count=0; //按键按下 则20ms周期从新开始

if(jd==6)

jd=5; //已经是180度,则保持

while(jia==0); //等待按键放开

}

}

if(jian==0) //角度减小按键是否按下

{

delay(10);

if(jian==0)

{

jd--; //角度标识减1

count=0;

if(jd==0)

jd=1; //已经是0度,则保持

while(jan==0);

}

}

}*/

void main()

{

//上电,舵机自动正反转

//应注意每次步进是延时函数delay参数的设置,此处延时函数参数设置的并不理想

while(1)

{

for(jd=1;jd<6;jd++)

{

count=0;

Time0_Init();

delay(50000000);

}

delay(50000000);

for(jd=6;jd>0;jd--)

{

count=0;

Time0_Init();

delay(50000000);

}

}

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