DIY遥控船(一):电调和舵机的驱动[使用STC89C52]

在动力模型中,有两样东西是最基本、最必要的,即舵机和无刷电机。舵机提供转动特定角度的功能,而无刷电机需要由电调--电子调速器驱动。

  1. 舵机
舵机又叫伺服电机,可以按照输入的指令把舵机臂转动之后停在在0-180度之间的某一度数。

盗几张图说明一下大概的组成结构

关于原理方面,舵机采用一个闭环反馈控制系统来控制其转向的角度,通过控制电路读取该电阻值的大小,就能根据阻值适当调整电机的速度和方向,使电机向指定角度旋转。(关于这个闭环控制系统我现在还不是很了解)放一张原理图在这里,要是以后可以了解清楚其原理再写自己的理解。

ok,那怎么来控制舵机的角度呢。
舵机使用大约50hz的pwm波形来控制角度,其中高电平的占空比从0.5ms到2.5ms有效,其中1.5ms对应着舵机角度的90,0.5ms对应着舵机的0度,而2.5ms对应着舵机的180度。(这些参数对应都是说的普通类型的舵机,还有一些特殊的舵机也许不遵循这个对应关系)
波形是用示波器显示是这个样子。测量图取自天地飞6 接收机的 第3通道,也就是油门通道(油门通道和舵机通道还略有不同后面说)

测量模式看是这个样子

频率大概能够满足50hz即可

2. 电调
好,现在说说电调,同样,电调也使用50hz的pwm,脉冲宽度调制波进行控制,和舵机不同的是,波形的占空比对应的是电调输出的油门百分比。
而且一个关键的对应关系是,正频宽1.0ms时,对应的油门值是0% ,到2.5ms时对应100%,和舵机的中点90度对应的正频宽并不是同一个值
上面那张图显示的正是 天地飞6接收机的油门通道为0%时候的波形,即正频宽是1.0ms。
电调的控制和舵机的区别就在这里!这个很关键,去年我想用arduino里面的servo 函数来控制电调,一直都不成功,就是因为不知道这个关键的特性。

下面上代码 ,代码使用keil4,89c52实现4路pwm分别控制电调和舵机,其中P2^3控制电调,其他控制舵机(哪个引脚控制哪个东西可以通过修改程序来修改)
//2015年新版本,改为11.0592的晶振
//GYZ

#include <reg52.h>


unsigned int percent = 0;//控制50HZ的关键变量
unsigned int pwm_value_1;
unsigned int pwm_value_2;
unsigned int pwm_value_3;
unsigned int pwm_value_4;

 


//引脚位定义
sbit pwm1 = P2^0;
sbit pwm2 = P2^1;
sbit pwm3 = P2^2;
sbit pwm4 = P2^3;




void initialTimer0()
{
	TH0 = (65536-66)/256;
	TL0 = (65536-66)%256;
}//定时器装初值

void initial()
{
	EA=1;//打开总中断
	ET0 =1;//开中断1
	TMOD = 0x01; //T0工作,采用方式1,16位定时器
	initialTimer0();
	TR0 = 1;//开启T0定时器
	P2=0x00;//P2置低电平
	//4路PWM初始值设定,3号为油门通道其它为舵机通道
	percent = 0;
	pwm_value_1 = 14;
	pwm_value_2 = 14;
	pwm_value_3 = 9;
	pwm_value_4 = 14;
}//启动初始化函数

void Timer0() interrupt 1 using 0
{
	percent +=1;
	//每次中断加1
	if(percent == 198)//到此数值是20ms,50hz的周期
	{
		pwm1 = 1;//PWM引脚统一置高电平
		pwm2 = 1;
		pwm3 = 1;
		pwm4 = 1;
		percent = 0;
	}
	//以下4路是PWM的正频宽到期时置低电平
	if(percent == pwm_value_1)
	{
		pwm1 = 0;
	}
	if(percent == pwm_value_2)
	{
		pwm2 = 0;
	}
	if(percent == pwm_value_3)
	{
		pwm3 = 0;
	}
	if(percent == pwm_value_4)
	{
		pwm4 = 0;
	}
	initialTimer0();//重新装初值
}
void delay(unsigned int x)
{
	unsigned i,j;
	for (i = x; i >= 0; --i) {
		for (j = 120; j >= 0; --j) {
			;
		}
	}
}
void main()
{
	initial();
	while(1)
	{//insert you code here...
		;
	}
}


应用场景: 该控制器主要应用于以PWM控制的模拟、数字舵机为关节的电子机械结构电气控制,例如机械臂,竞步机器人等。 主要特性: 八路周期20ms、500-2500us高精度宽度可调方波输出,强制高低电平输出,可以设置的上电初始位置 32位高性能MCU主控器 USB转串及TTL串行接口 可固件升级,不定期发布更新固件 原理框图开源,基本驱动开源,满足个人定制化开发需求 支持蓝牙透传模块HC-05/HC-06连接至安卓手机或电脑 高达4M bits FLASH存储多达17500条指令 图形化程序开发界面《WAY STUDIO 依路舵机机器人动作开发环境》,仿真模型实时位置显示,时间线组织方式,简单易用,动作设计更加灵活 安卓系统终端控制台软件Way Pocket,支持连接蓝牙透传模块(如HC-05/HC-06),实现无线连接、控制 实时控制、本地控制可选,控制信号端口强制高、低电平输出,适用范围可扩展 丰富的使用指导教程,入门快捷方便 8路舵机控制器驱动板实物展示: 该集成环境抢先版使用教程:(复制到地址栏打开)https://www.56.com/u41/v_MTQwNjM4NjM4.html 控制机械臂效果视频:https://www.56.com/u86/v_MTQwNzM2Mjc1.html 控制双足半身机器人效果:https://www.56.com/u18/v_MTQxMTY3Njcx.html 实物购买链接:https://item.taobao.com/item.htm?spm=2013.1.201410... 《8路舵机机器人开发环境》初始界面如下: 电气参数: 输入电压:5-7V,根据舵机电源电压而定,推荐为6V 输出电压: 舵机电源电压通输入电压 舵机信号电压3.3V 软件支持: 配套专用图形化动作程序集成开发环境:WAY STUDIO(依路),在线调试,本地运行,配套视频教程 附件内容截图:
淘宝买了几个4g舵机,3.2个,价格便宜,但是不带电路板摆臂。 样子如下图,带5根线,2根电机线,3根电位器线。 拆开后,大概就是这个样子,可见棕色白色两根线接电位器的两端,黄线接电位器中间。 我这里用的图,都是淘宝卖家拍的,下面的拆开图,是6g舵机的,但是接线是样的。 万用表测量了下,这个电位器是4.9K的,也就当5K吧。 这个舵机是萝莉群的群友推荐的,希望我能做个舵机的电路板出来驱动它。 直拖了个多星期吧,硬件电路是几天前就搭好了,今天下午大概写了下代码,本来想用下PID算法,显得高大上点,不过后来看了看,这种东西比较简单,单纯的比例算法就可以了,不需要PID这么复杂。 思路大概解释下。 电路板用了3个元件,个STC15W408AS DIP16的单片机。 这个单片机带10位精度的ADC,刚好测量舵机里面电位器的位置。 然后电机驱动用的L9110 DIP8。 L9110最大电流0.8A,对于4g舵机的小空心杯电机来说,足够了。 而且L9110的电路也非常简单。 最后个元件就是加了个47uf的电容。如果是改贴片元件,大概10uf0.1uf两个贴片电容就差不多了。 L9110的基本应用电路如下: STC15W408AS DIP16 的引脚图如下: 顺便说下,我用直插元件洞洞板搭了驱动电路,没有采用贴片元件打板子。 因为重点还是单片机的电路设计编程,而不是做个比较完美的成品。 4g舵机驱动板程序部分截图:
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