舵机控制详解 Hessen was revised in January 2021
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：和6V
蓝线/黄线（信号线）
（2）棕线（地线）
红线（电源线）两个标准：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，为之间；
（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=度，
则：舵机的控制精度为度
1 DIV = 8uS ; 250DIV=2mS
PWM上升沿函数： + N×DIV
0uS ≤ N×DIV ≤ 2mS
≤ +N×DIV ≤
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，每份度。
控制所需的PWM宽度为—，宽度2ms。
2ms÷250=8us；
所以得出：PWM信号 = 1度/8us；
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,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
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)%256;
TH1=(65536-1500)/256;//定时,这时舵机处于0度
TL1=(65536-1500)%256;
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)%256;
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)%256;
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
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)%256;
TH1=(65536-1500)/256;//定时,这时舵机处于0度
TL1=(65536-1500)%256;
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)%256;
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)%256;
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
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)%256;
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)%256;
count++;
switch(m)
{
case 0:
{
if(count<=4)
{
jj=1;
sj=0;
}
else
{
jj=0;
sj=0;
}
break;
}
case 1:
{
if(count<=8)
{
jj=0;
sj=1;
}
else
{
jj=0;
sj=0;
}
break;
}
case 2:
{
if(count<=6)
{
jj=1;
sj=0;
}
else
{
jj=0;
sj=0;
}
break;
}
case 3:
{
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);
}
}
}
}