舵机控制信号设计

目录一．舵机PWM信号介绍 (1)1．PWM信号的定义 (1)2．PWM信号控制精度制定 (2)二．单舵机拖动及调速算法 (3)1．舵机为随动机构 (3)（1）HG14-M舵机的位置控制方法 (3)（2）HG14-M舵机的运动协议 (4)2．目标规划系统的特征 (5)（1）舵机的追随特性 (5)（2）舵机ω值测定 (6)（3）舵机ω值计算 (6)（4）采用双摆试验验证 (6)3．DA V的定义 (7)4．DIV的定义 (7)5．单舵机调速算法 (8)（1）舵机转动时的极限下降沿PWM脉宽 (8)三．8舵机联动单周期PWM指令算法 (10)1．控制要求 (10)2．注意事项 (10)3．8路PWM信号发生算法解析 (11)4．N排序子程序RAM的制定 (12)5．N差子程序解析 (13)6．关于扫尾问题 (14)（1）提出扫尾的概念 (14)（2）扫尾值的计算 (14)一．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。

目前，北京汉库的HG14-M舵机可能是这个过渡时期的产物，它采用传统的PWM协议，优缺点一目了然。

优点是已经产业化，成本低，旋转角度大（目前所生产的都可达到185度）；缺点是控制比较复杂，毕竟采用PWM格式。

但是它是一款数字型的舵机，其对PWM信号的要求较低：（1）不用随时接收指令，减少CPU的疲劳程度；（2）可以位置自锁、位置跟踪，这方面超越了普通的步进电机；图1-1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）HG14-M数字舵机下降沿时间没要求，目前采用0.5Ms就行；也就是说PWM波形可以是一个周期1mS的标准方波；（3）HG0680为塑料齿轮模拟舵机，其要求连续供给PWM信号；它也可以输入一个周期为1mS的标准方波，这时表现出来的跟随性能很好、很紧密。

舵机的单片机控制第一章：引言舵机是一种常见的机械驱动器件，广泛应用于模型航空、机器人、自动化设备以及家用电器等领域。

其具备精准控制旋转角度的能力，可以根据输入的信号控制输出轴的位置，使其按照预定的角度旋转。

单片机技术作为现代控制系统中重要的组成部分，被广泛应用于舵机控制中，本文将以单片机控制舵机为研究对象，探讨其工作原理和控制方法。

第二章：舵机原理舵机由电机和返回电路组成，输入控制信号后，通过电机驱动轴实现角度调节。

其内部包含了一个减速装置以及一个位置反馈装置（旋转电位器或磁编码器）。

通过控制电机的转速和方向，从而实现舵机输出轴的位置调整。

值得注意的是，舵机的控制信号通常为PWM信号。

第三章：单片机控制舵机3.1 舵机控制信号的生成单片机通过PWM信号控制舵机的角度。

PWM信号可以通过计时器/计数器来生成，并通过定时器的频率和占空比来控制输出信号的特性。

其中，舵机的控制信号通常具有20ms的周期，占空比在0.5ms到2.5ms之间可以实现0°到180°的转动范围。

因此，单片机需要根据需要设定合适的定时器参数。

3.2 单片机舵机控制电路单片机与舵机之间需要一个适配电路，将单片机输出的PWM信号转化为舵机可以接受的信号。

适配电路通常由操作放大器、电阻和电容组成。

其作用是将较低电平的单片机信号放大到舵机所需要的电平范围，以便舵机可以接收到正确的控制信号。

3.3 程序设计程序设计是单片机控制舵机的关键。

根据舵机的控制信号特性，通过适当的算法和参数设置，可以实现精确的舵机控制。

程序设计需要考虑到舵机控制的实时性和精确性，采用中断方式和定时器中断来实现。

第四章：舵机控制实验为验证单片机控制舵机的效果，进行了一系列实验。

实验中通过改变PWM信号的占空比以及角度范围，观测舵机输出的转动情况。

实验结果表明，单片机可以精确控制舵机的转动角度，并具备实时性能。

第五章：结论单片机控制舵机是一种成熟且常见的应用。

舵机信号控制章节一：引言舵机是一种常用的电机控制设备，广泛应用于机器人、航空模型、无人机等领域。

舵机的主要功能是实现精确的角度控制，通过接收控制信号来定位到特定的角度位置。

本论文将重点研究舵机信号控制的原理和方法，探讨不同的控制算法在舵机控制中的应用。

章节二：舵机信号的基本原理舵机信号是通过脉宽调制（PWM）方式实现的，通常使用几个特定的脉冲宽度表示不同的角度位置。

标准的PWM信号周期为20ms，其中高电平的脉冲宽度在0.5ms到2.5ms之间，对应舵机的角度范围通常为-90°到+90°。

舵机通过解析控制信号的脉冲宽度，并将其转换为特定的角度位置。

章节三：舵机信号控制的算法与方法舵机信号控制的核心是解析控制信号，并将其转换为特定的角度位置。

常用的方法包括矩阵查表法、线性插值法和PID控制法。

矩阵查表法是一种简单有效的方法，通过预先建立一个脉冲宽度与角度的映射表，根据控制信号的脉冲宽度在映射表中查找对应的角度位置。

线性插值法是一种更精确的方法，通过使用线性插值公式根据控制信号的脉冲宽度计算得到对应的角度位置。

线性插值法相对于矩阵查表法更加灵活，可以实现更高的角度精度。

PID控制法是一种基于反馈的控制方法，通过根据当前位置和目标位置之间的偏差调整控制信号的输出。

PID控制法具有响应快、抗干扰能力强的特点，能够实现较为精确的舵机控制。

章节四：实验结果与讨论本章将通过实验验证不同的舵机控制算法在舵机信号控制中的性能差异。

通过比较矩阵查表法、线性插值法和PID控制法在舵机角度控制精度和响应速度方面的表现，得出不同算法的优劣势，并分析其适用场景和改进空间。

实验结果表明，不同的舵机控制算法在舵机信号控制中具有不同的性能特点。

矩阵查表法简单易实现，适用于对角度精度要求不高的应用场景；线性插值法在角度精度和响应速度方面表现较好，适用于对控制精度要求较高的应用场景；PID控制法响应速度快、抗干扰能力强，适用于需要快速、稳定控制的应用场景。

利用单片机PWM信号进行舵机控制基于单片机的舵机控制方法具有简单、精度高、成本低、体积小的特点，并可根据不同的舵机数量加以灵活应用。

在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。

舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

其工作原理是：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。

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，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。

图1 舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。

一般舵机的控制要求如图1所示。

单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。

对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。

5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。

也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。

单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM 信号的输出，并且调整占空比。

plc控制数字舵机第一章：引言（200字）数字舵机是一种常用于工业自动化控制系统中的执行元件，它能够精确地控制舵机的角度值。

PLC（可编程逻辑控制器）作为一种重要的工业自动化控制设备，具有灵活性高、可靠性强等优点。

本论文将探讨如何利用PLC来控制数字舵机的角度值。

第二章：PLC控制数字舵机的设计方案（400字）2.1 数字舵机的控制原理数字舵机是通过输入脉冲信号来控制舵机的角度值的。

设定一个脉冲信号的周期和占空比，当脉冲信号的占空比发生变化时，舵机的转角也会发生相应的变化。

2.2 PLC的特点PLC是一种基于程序控制的逻辑控制器，具有高度的可编程性和可靠性。

PLC可以根据不同的逻辑条件实现不同的控制逻辑，并且可以方便地与其他自动化控制设备进行联动。

2.3 PLC控制数字舵机的设计方案利用PLC的可编程性，可以通过程序来控制数字舵机的角度值。

首先，通过PLC的输入模块采集来自传感器的角度信号，并将其送入PLC内部进行处理；然后，通过PLC的输出模块向数字舵机发送控制信号，来实现数字舵机的控制。

第三章：PLC控制数字舵机的实现（300字）3.1 PLC编程PLC编程是实现PLC控制数字舵机的关键。

在编程中，需要根据具体要求编写逻辑控制程序，并设置相应的输入输出口和传感器信号采集模块，以及数字舵机控制模块。

3.2 程序运行流程程序运行流程主要包括以下几个步骤：首先，通过输入模块采集传感器信号；然后，程序根据采集到的信号进行逻辑判断；最后，通过输出模块发送控制信号控制数字舵机的角度。

第四章：实验验证与结果分析（200字）通过实验来验证PLC控制数字舵机的可行性和准确性。

实验中，用数字舵机模拟对工件进行定位和角度控制的情况，通过PLC编程来实现对数字舵机转角的控制。

实验结果表明，PLC 控制数字舵机具有较高的精度和准确性。

结论（100字）本论文探讨了PLC控制数字舵机的设计方案和实现方法，并通过实验验证了其可行性和准确性。

舵机的控制信号章节一：引言舵机是一种常用于控制机械运动的设备，广泛应用于机器人、航空模型、车辆模型等领域。

控制信号是舵机工作的重要组成部分，它可以精确地控制舵机的位置和速度。

本文将介绍舵机的工作原理以及不同类型的舵机控制信号，并探讨其应用前景和发展趋势。

章节二：舵机的工作原理舵机是一种运用直流电机驱动的装置，通过电流的正反方向控制舵机运动的角度。

当舵机接收到控制信号后，内部的电路系统会处理并驱动电机，使其达到指定的角度。

舵机通常由电机、减速器和位置传感器等组成。

电机驱动在舵机内部发生的转动，通过减速器传递给输出轴，再由位置传感器检测轴的位置，并反馈给电路系统。

章节三：舵机控制信号的类型舵机的控制信号是通过脉冲宽度调制（PWM）来实现的。

PWM是一种通过改变脉冲的高电平时间来控制信号的方式。

具体而言，控制信号的周期通常为20毫秒，而高电平时间则由0.5毫秒到2.5毫秒不等，其中0.5毫秒对应舵机的最大逆时针角度，2.5毫秒对应舵机的最大顺时针角度，1.5毫秒则对应舵机的中立位置。

通过改变高电平时间，可以控制舵机的角度位置，从而实现对舵机的控制。

章节四：舵机控制信号的应用和发展趋势舵机控制信号在机器人、航空模型和车辆模型等领域有着广泛的应用。

通过舵机控制信号，可以实现机器人的自动化控制、航空模型的稳定飞行以及车辆模型的准确转向。

随着科技的不断进步，舵机控制信号的应用将会更加广泛。

未来，舵机控制信号有望在人工智能、智能家居以及医疗机器人等领域发挥更重要的作用。

同时，人们也在研究改进舵机控制信号的精度和稳定性，以满足不同领域对于舵机的更高要求。

综上所述，舵机的控制信号是控制舵机运动的关键因素，对于实现机器人和模型的运动控制具有重要意义。

了解舵机的工作原理和不同类型的控制信号，对于应用舵机的领域具有重要的指导作用。

未来，舵机控制信号有望在更多领域得到应用，并通过技术的不断进步来提升其精度和稳定性。

章节五：舵机控制信号的调试和优化为了确保舵机的稳定和精确性，舵机控制信号需要进行调试和优化。

基于STM32的舵机控制系统摘要随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中，舵机的控制系统发生了巨大的变化。

单片机、C语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化，使得舵机的控制系统有了新的的研究方向与意义。

本文描述了一个由STM32微处理器、舵机、LCD 显示器、键盘等模块构成的，提供基于STM32的PWM信号舵机的控制系统。

该系统采用STM32微处理器为核心，在MDK的环境下进行编程，根据键盘的输入，使STM32产生周期性PWM信号，用此信号对舵机的速度及转角进行控制，并且通过LCD显示出数据。

结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.关键词：STM32微处理器；舵机系统；LCD显示；PWM信号AbstractAs well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical，Make steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, etc.Based on the STM32 servo control system of PWM signal，This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input programming, STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display；pulse width modulation signal目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题的研究展望 (2)课题任务及要求 (2)1.3 课题内容及安排 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 STM32微处理单元 (4)2.2 舵机 (8)2.3 LCD显示器 (9)2.4 时钟电路的制作 (10)第3章软件设计 (12)3.1 STM32固件库简介 (12)3.2 软件的总体设计 (13)3.3 时钟初始化子程序 (14)3.4 I/O口初始化子程序 (17)3.5 PWM信号子程序 (17)3.6 A/D转换初始化子程序 (18)3.7 LCD显示子程序 (19)第4章系统调试 (21)4.1 调试方案 (21)4.1.1 硬件调试方案 (21)4.1.2 软件调试方案 (21)4.2 故障调试及解决方法 (22)4.3 联调结果 (22)结论 (26)社会经济效益分析 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录I 电路原理图 (30)附录Ⅱ程序清单 (35)第1章绪论舵机（servo motor）,又名伺服电机,主要是由外壳、电路板、马达、减速齿轮和电位器构成。

舵机的工作原理和PWM信号控制分析（二）引言概述：在上一篇文章中，我们已经初步了解了舵机的工作原理以及PWM信号的基本概念。

本文将继续深入探讨舵机的工作原理，并详细分析PWM信号在舵机控制中的运用。

正文：一、舵机的工作原理1. 电机运转原理- 舵机内部装有电动机，通过电能转换为机械能。

- 电机通常采用直流无刷电机，具有高效率和长寿命的特点。

2. 位置反馈系统- 舵机内部配备位置反馈系统，用于检测舵盘位置并实时反馈给控制器。

- 位置反馈系统通常采用编码器或霍尔传感器等装置。

3. 控制器- 舵机的控制器根据接收到的控制信号和位置反馈信号，计算出应去的位置，并驱动电机转动到该位置。

- 控制器的设计和算法决定了舵机的精度和响应速度。

二、PWM信号的概念1. PWM信号的产生- PWM信号是一种脉冲宽度调制信号，由一个高电平和一个低电平组成。

- 通过改变高电平和低电平的持续时间比例，可以调整PWM信号的占空比。

2. PWM信号在舵机中的作用- PWM信号被用于控制舵机的位置。

- 控制器根据接收到的PWM信号的占空比，确定舵盘应该转到的位置。

三、PWM信号与舵机的工作原理的关系1. PWM信号与位置控制- 不同的PWM信号占空比对应不同的位置输入。

- PWM信号的占空比与舵盘位置的关系可以通过试验得到，从而建立校准模型。

2. PWM信号与速度控制- 通过改变PWM信号的占空比可以改变舵盘旋转的速度。

- PWM信号的频率也会影响到舵机的响应速度。

四、PWM信号控制舵机的注意事项1. PWM信号的频率选取- 通常舵机的工作频率在50Hz到300Hz之间，选择合适的频率可以保证舵机的正常工作。

- 过低的频率可能导致舵机颤动或者无法工作。

2. PWM信号的占空比设置- 根据舵机的校准模型，设置PWM信号的占空比可以精确控制舵盘的位置。

- 过大或过小的占空比可能导致舵盘不能准确到达期望位置。

五、总结本文深入探讨了舵机的工作原理以及PWM信号在舵机控制中的应用。

在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。

舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

其工作原理是：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。

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，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。

图1 舵机的控制要求舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的变化改变舵机的位置。

一般舵机的控制要求如图1所示。

单片机实现舵机转角控制可以使用FPGA、模拟电路、单片机来产生舵机的控制信号，但FPGA成本高且电路复杂。

对于脉宽调制信号的脉宽变换，常用的一种方法是采用调制信号获取有源滤波后的直流电压，但是需要50Hz(周期是20ms)的信号，这对运放器件的选择有较高要求，从电路体积和功耗考虑也不易采用。

5mV以上的控制电压的变化就会引起舵机的抖动，对于机载的测控系统而言，电源和其他器件的信号噪声都远大于5mV，所以滤波电路的精度难以达到舵机的控制精度要求。

也可以用单片机作为舵机的控制单元，使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。

单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到舵机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界干扰较小，整个系统工作可靠。

单片机系统实现对舵机输出转角的控制，必须首先完成两个任务：首先是产生基本的PWM周期信号，本设计是产生20ms的周期信号；其次是脉宽的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。

当系统中只需要实现一个舵机的控制，采用的控制方式是改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms 分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定时中断。

stm32控制舵机的程序第一章：引言在现代机械系统领域，舵机是一种常见的旋转执行器，经常用于控制机械装置的运动。

舵机通过接收控制信号来控制旋转角度，具有精准定位、快速响应和稳定性好的特点，因此在无人机、机器人、摄像头稳定器等领域广泛应用。

然而，要实现舵机的精确控制，需要使用专门的硬件电路和相应的控制算法。

本论文将介绍一种基于STM32单片机控制舵机的方法。

第二章：STM32舵机控制原理2.1 舵机的工作原理舵机是一种综合了伺服电机和反馈控制系统的特殊电机。

它由电机、位置反馈装置和控制电路组成。

当控制信号输入到控制电路中时，电机根据信号的宽度来确定要旋转的角度，位置反馈装置则用于检测电机的实际位置。

2.2 STM32控制舵机的原理STM32单片机是一类功能强大且易于使用的微控制器，具有高性能、低功耗和丰富的外设资源。

为了控制舵机，我们需要将STM32的IO口与舵机的控制信号线相连接，并在程序中通过设置IO口的高低电平来生成PWM（脉宽调制）信号，从而控制舵机的角度。

第三章：STM32舵机控制程序设计在本章中，我们将介绍具体的STM32舵机控制程序设计步骤。

3.1 硬件连接首先，需要将舵机的控制信号线连接至STM32单片机的某个IO口。

具体连接方式可以参考相关的舵机控制电路图。

3.2 建立工程使用Keil等开发工具，根据STM32型号建立一个新工程，并配置好相应的时钟和引脚设置。

3.3 编写程序在主函数中，需要先初始化IO口，并配置为输出模式。

然后编写一个循环，不断改变IO口的电平状态，以产生PWM信号。

根据舵机的角度范围（一般为0到180度），通过改变IO口电平的时间间隔和占空比，可以控制舵机旋转到相应的角度。

3.4 烧录程序最后，将生成的可执行程序烧录到STM32单片机中，然后连接电源即可运行舵机控制程序。

第四章：实验结果与分析为了验证上述STM32舵机控制程序的有效性，我们进行了一系列实验。

实验结果表明，通过控制不同的PWM信号，可以实现对舵机的精确控制，使其旋转到相应的角度。