基于51单片机的舵机控制(PWM)

1.舵机介绍

舵机是一种位置伺服的驱动器,常被用于遥控汽车、机器人等领域,结构主要包括小型直流电机、变速齿轮组、可调电位器和控制电路板四个部分,如下图,舵机的外部一般接有三根线,分别是黑(接地线)、红(电源线)、棕(白或者黄,信号线)三种颜色进行区分。
在这里插入图片描述
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2.舵机工作原理

2.1-基准信号

舵机的内部有一个基准电路,可以产生周期为20ms且宽度为1.5ms的基准信号,由信号发生器或者单片机发出信号,舵机内部电路则将获得的直流偏置电压与电位器的电压进行比较,获得一个电压差输出,然后经由舵机内部电路板上的IC来判断转动方向,之后驱动马达转动,通过减速齿轮组将动力输出至摆臂,同时由位置检测器送回信号,判断是否已经到达指定位置。

2.2-转动角度

舵机的转动角度是通过调节PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比来实现的标准PWM信号的周期固定为20ms,频率50Hz,以常见的9g舵机为例,脉宽在0.5ms和2.5ms之间调节就对应着舵机转角的0°~180°,如下图:
在这里插入图片描述
对应关系如下:
180度舵机
在这里插入图片描述

3.PWM的实现

void Timer0_Init()//定时器0初始化
{
	TMOD = 0X01;    //设置定时器模式
	TH0 = (65536-500)/256;  //设置定时器初值
	TL0 = (65536-500)%256;
	ET0 = 1;        //允许定时器0中断
	TR0 = 1;        //启动定时器0
	EA  = 1;        //打开总中断
}

void Timer0_Int() interrupt 1//定时器0的中断服务函数
{
	TR0 = 0; //关闭定时器0
	TH0 = (65536-500)/256;  //设置定时器初值
	TL0 = (65536-500)%256;
	counter++;
	if(counter >= 40)   //20ms到了
	{
		counter = 0;
	}
	if(counter < angle)
	{ 
		Pwm_val = 1; 
	}
	else 
	{
		Pwm_val = 0;
	}
	TR0 = 1; //启动定时器0
}

4.实物结果展示

基于51单片机的舵机控制

5.资料分享

单片机+舵机+PWM+独立按键

淘宝上卖的16路PWM舵机驱动模块的51单片机程序 部分程序如下 #include #include #include #include typedef unsigned char uchar; typedef unsigned int uint; sbit scl=P1^3; //时钟输入线 sbit sda=P1^4; //数据输入/输出端 sbit KEY1=P2^0; sbit KEY2=P2^1; #define PCA9685_adrr 0x80// 1+A5+A4+A3+A2+A1+A0+w/r //片选地址,将焊接点置1可改变地址, // 当IIC总 呱嫌 多片PCA9685或相同地址时才需焊接 // #define PCA9685_SUBADR1 0x2 // #define PCA9685_SUBADR2 0x3 // #define PCA9685_SUBADR3 0x4 #define PCA9685_MODE1 0x0 #define PCA9685_PRESCALE 0xFE #define LED0_ON_L 0x6 #define LED0_ON_H 0x7 #define LED0_OFF_L 0x8 #define LED0_OFF_H 0x9 // #define ALLLED_ON_L 0xFA // #define ALLLED_ON_H 0xFB // #define ALLLED_OFF_L 0xFC // #define ALLLED_OFF_H 0xFD #define SERVOMIN 115 // this is the 'minimum' pulse length count (out of 4096) #define SERVOMAX 590 // this is the 'maximum' pulse length count (out of 4096) #define SERVO000 130 //0度对应4096的脉宽计数值 #define SERVO180 520 //180度对应4096的脉宽计算值,四个值可根据不同舵机修改 /**********************函数的声明*********************************/ /*--------------------------------------------------------------- 毫秒延时函数 ----------------------------------------------------------------*/ void delayms(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=148;y>0;y--); } /*--------------------------------------------------------------- IIC总线所需的通用函数 ----------------------------------------------------------------*/ /*--------------------------------------------------------------- 微妙级别延时函数 大于4.7us ----------------------------------------------------------------*/ void delayus() { _nop_(); //在intrins.h文件里 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } /*--------------------------------------------------------------- IIC总线初始化函数 ----------------------------------------------------------------*/ void init() { sda=1; //sda scl使用前总是被拉高 delayus(); scl=1; delayus(); } /*--------------------------------------------------------------- IIC总线启动信号函数 ----------------------------------------------------------------*/ void start() { sda=1; delayus(); scl=1; //scl拉高时 sda突然来个低电平 就启动了IIC总线 delayus(); sda=0; delayus(); scl=0; delayus(); } /*--------------------------------------------------------------- IIC总线停止信号函数 ----------------------------------------------------------------*/ void stop() { sda=0; delayus(); scl=1; //scl拉高时 sda突然来个高电平 就停止了IIC总线 delayus(); sda=1; delayus(); } /*--------------------------------------------------------------- IIC总线应答信号函数 ----------------------------------------------------------------*/ void ACK() { uchar i; scl=1; delayus(); while((sda=1)&&(i<255)) i++; scl=0; delayus(); } /*--------------------------------------------------------------- 写一个字节,无返回值,需输入一个字节值 ----------------------------------------------------------------*/ void write_byte(uchar byte) { uchar i,temp; temp=byte; for(i=0;i<8;i++) { temp=temp<<1; scl=0; delayus(); sda=CY; delayus(); scl=1; delayus(); } scl=0; delayus(); sda=1; delayus(); } /*--------------------------------------------------------------- 读一个字节函数,有返回值 ----------------------------------------------------------------*/ uchar read_byte() { uchar i,j,k; scl=0; delayus(); sda=1; delayus(); for(i=0;i<8;i++) { delayus(); scl=1; delayus(); if(sda==1) { j=1; } else j=0; k=(k<< 1)|j; scl=0; } delayus(); return k; } /*--------------------------------------------------------------- 有关PCA9685模块的函数 ----------------------------------------------------------------*/ /*--------------------------------------------------------------- 向PCA9685里写地址,数据 ----------------------------------------------------------------*/ void PCA9685_write(uchar address,uchar date) { start(); write_byte(PCA9685_adrr); //PCA9685的片选地址 ACK(); write_byte(address); //写地址控制字节 ACK(); write_byte(date); //写数据 ACK(); stop(); } /*--------------------------------------------------------------- 从PCA9685里的地址值中读数据(有返回值) ----------------------------------------------------------------*/ uchar PCA9685_read(uchar address) { uchar date; start(); write_byte(PCA9685_adrr); //PCA9685的片选地址 ACK(); write_byte(address); ACK(); start(); write_byte(PCA9685_adrr|0x01); //地址的第八位控制数据流方向,就是写或读 ACK(); date=read_byte(); stop(); return date; }
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