stm32控制舵机的程序

stm32控制舵机程序章节标题：基于STM32的舵机控制程序设计第一章：引言（约250字）1.1 研究背景控制舵机是机器人、无人机、航空模型等众多领域的关键技术之一。

而STM32系列的微控制器以其高性能、低功耗和丰富的外设资源被广泛应用于嵌入式控制系统。

本章主要介绍了舵机的作用及其在控制系统中的重要性，同时说明了选择STM32微控制器作为控制舵机的硬件平台的原因。

第二章：控制理论（约250字）2.1 舵机原理舵机是一种能够根据外部输入信号控制角度的电动执行器。

其通过接收PWM信号来确定输出位置和角度，通常在0至180度之间运动。

本章介绍了舵机的工作原理，包括PWM控制信号的作用、舵机内部的反馈控制电路等内容。

2.2 PID控制理论PID控制是一种常用的闭环控制方法，能够根据反馈信号调整输出信号，通过比较实际输出与期望输出的差异来实现控制。

本章详细介绍了PID控制的原理和算法，并提出了使用PID控制舵机的基本思路。

第三章：硬件设计（约250字）3.1 系统框架在舵机控制系统中，使用STM32微控制器作为控制芯片，通过引脚与舵机进行连接，实现对舵机的控制。

本章主要介绍了硬件设计的系统框架，包括STM32微控制器的选择、电源设计、信号输入输出设计等。

3.2 电路原理图本章详细描述了电路原理图设计，包括电源管理模块、驱动电路等详细设计内容。

同时对于舵机的接线方式和引脚定义进行了说明。

第四章：软件设计（约250字）4.1 程序流程本章介绍了在STM32上开发舵机控制程序的流程，包括初始化舵机控制模块、设置PWM输出引脚、编写控制算法等。

4.2 PID算法实现详细描述了如何在STM32上实现PID控制算法，包括参数调整、误差计算、控制输出计算等步骤。

同时，结合实际舵机控制需求，对PID控制算法进行优化。

4.3 实验验证通过实验验证了基于STM32的舵机控制程序的有效性和性能优势。

通过与传统控制方法进行对比，并分析实验数据，评估了该程序的稳定性和响应速度。

STM32控制舵机的原理及代码1、舵机的⼯作原理：舵机内部的控制电路，电位计（可变电阻器）和电机均被连接到电路板上，如内部结构图的右边部分。

控制电路通过电位计可监控舵机的当前⾓度。

如果轴的位置与控制信号相符，那么电机就会关闭。

如果控制电路发现这个⾓度不正确，它就会控制马达转动，直到它达到指定的⾓度。

舵机⾓度根据制造商的不同⽽有所不同。

⽐如，⼀个180度的舵机，它可以在0度⾄180度之间运动。

由于限位装置被安装在主输出装置上，超出这个范围机械结构就不能再转动了。

舵机的输出功率与它所需要转动的距离成正⽐。

如果输出轴需要转动很长的距离，马达就会全速运转，如果它只需要短距离转动，马达就会以较慢的速度运⾏，这叫做速度⽐例控制。

2、如何让舵机转到指定⾓度：控制线⽤于传输⾓度控制信号。

这个⾓度是由控制信号脉冲的持续时间决定的，这叫做脉冲编码调制（PCM）。

舵机的控制⼀般需要⼀个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的⾼电平部分⼀般为0.5ms-2.5ms范围，总间隔为2ms。

脉冲的宽度将决定马达转动的距离。

例如：1.5毫秒的脉冲，电机将转向90度的位置（通常称为中⽴位置，对于180°舵机来说，就是90°位置）。

如果脉冲宽度⼩于1.5毫秒，那么电机轴向朝向0度⽅向。

如果脉冲宽度⼤于1.5毫秒，轴向就朝向180度⽅向。

以180度舵机为例，对应的控制关系是这样的：0.5ms————-0度；1.0ms————45度；1.5ms————90度；2.0ms———–135度；2.5ms———–180度；3、舵机转动⾓度对应的占空⽐以及⽐较寄存器的值计算⽅法：舵机配置需要满⾜频率为50HZ,PWM占空⽐是指在⼀个周期内，信号处于⾼电平的时间占据整个信号周期的百分⽐，由于PWM周期为20ms，所以（以舵机会转动 45°为例），占空⽐就应该为1ms/20ms = 5%，所以TIM_SetCompare1的 TIMx 捕获⽐较 1 寄存器就为200-200*5% = 1904、STM32控制舵机的代码：控制舵机代码：Main.cpp#include "sys.h"#include "delay.h"#include "usart.h"#include "led.h"#include "timer.h"int main(void){u16 led0pwmval=185;//u8 dir =1;delay_init();LED_Init();TIM3_PWM_Init(199, 7199);//50hzwhile(1){led0pwmval=195;//45TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); delay_ms(800);led0pwmval=190;//45TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); delay_ms(800);led0pwmval=185;//90TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); delay_ms(800);led0pwmval=180;//135TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); delay_ms(800);led0pwmval=175;//180TIM_SetCompare2(TIM3,led0pwmval); delay_ms(800)；}}Timer.h#ifndef __TIMER_H#define __TIMER_H#include "sys.h"void TIM3_PWM_Init(u16 arr , u16 psc);#endifTimer.c#include "timer.h"void TIM3_PWM_Init(u16 arr , u16 psc){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitTypestrue;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitTypestrue;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitTypesture;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//使能GPIO时钟，以及TIM3时钟使能GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3,ENABLE);//复⽤GPIO_InitTypestrue.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitTypestrue.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_InitTypestrue.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitTypestrue); //GPIO初始化TIM_TimeBaseInitTypestrue.TIM_Period=arr;TIM_TimeBaseInitTypestrue.TIM_Prescaler=psc;TIM_TimeBaseInitTypestrue.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitTypestrue.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInit(TIM3 ,&TIM_TimeBaseInitTypestrue); //定时器初始化TIM_OCInitTypesture.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitTypesture.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM2;TIM_OCInitTypesture.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High;TIM_OC2Init(TIM3 ,&TIM_OCInitTypesture );//CH2通道初始化TIM_OC2PreloadConfig( TIM3 ,TIM_OCPreload_Enable);//使能预装载寄存器TIM_Cmd(TIM3,ENABLE);}。

采用STM32设计的四轴飞行器飞控系统四轴飞行器飞控系统是一种应用于四轴飞行器上的关键控制设备。

它包括硬件和软件两个部分，用于控制飞行器的姿态、稳定性和导航等功能。

其中，采用STM32设计的四轴飞行器飞控系统因其高性能、低功耗和丰富的外设资源而受到广泛关注。

一、硬件设计：1.处理器模块：采用STM32系列微控制器作为处理核心。

STM32系列微控制器具有较高的计算能力和丰富的外设资源，能够满足飞行控制的计算需求。

2.传感器模块：包括加速度计、陀螺仪、磁力计和气压计等传感器。

加速度计用于测量飞行器的线性加速度，陀螺仪用于测量飞行器的角速度，磁力计用于测量飞行器的方向，气压计用于测量飞行器的高度。

3.无线通信模块：采用无线通信模块，如蓝牙、Wi-Fi或者无线射频模块，用于与地面站进行通信，实现飞行参数的传输和遥控指令的接收。

4.电源管理模块：对飞行器的电源进行管理，确保各个模块的正常运行。

包括电池管理、电量检测和电源开关等功能。

5.输出控制模块：用于控制飞行器的电机、舵机等执行机构，实现对飞行器的姿态和动作的控制。

二、软件设计：1.飞行控制程序：运行在STM32微控制器上的程序，用于实时读取传感器数据、运算控制算法、输出控制信号。

该程序包括姿态解算、飞行控制和导航等模块。

-姿态解算模块：根据加速度计、陀螺仪和磁力计等传感器数据，估计飞行器的姿态信息，如俯仰角、横滚角和偏航角。

-飞行控制模块：根据姿态信息和目标控制指令，计算出电机和舵机的控制信号，保证飞行器的稳定性和灵敏度。

-导航模块：利用GPS等导航设备获取飞行器的位置和速度信息，实现自动驾驶功能。

2.地面站程序：在地面计算机上运行的程序，与飞行器的无线通信模块进行数据交互。

地面站程序可以实时监测飞行器的状态和参数，并发送控制指令给飞行器。

总结：采用STM32设计的四轴飞行器飞控系统是一种高性能、低功耗的控制设备，包括硬件和软件两个部分。

硬件包括处理器模块、传感器模块、无线通信模块、电源管理模块和输出控制模块。

单片机控制舵机程序第一章：引言单片机作为一种重要的嵌入式系统开发工具，广泛应用于各个领域，舵机作为一种常用的机械驱动装置，也在各种应用中得到广泛的应用。

本论文通过设计单片机控制舵机的程序，旨在探究单片机如何通过编程实现舵机的精确控制。

第二章：舵机的基本原理舵机是一种常见的位置式伺服机构，它可以通过控制信号控制其角度位置，实现精确的运动控制。

它由直流电机、减速机构、位置检测传感器和驱动控制电路组成。

通过单片机控制舵机，可以实现根据需要精确调整舵机的位置和速度。

第三章：单片机控制舵机的设计与实现本章主要介绍如何使用单片机来控制舵机。

首先，需要选择合适的单片机和舵机。

常见的单片机有51系列、AVR、STM32等，而舵机则有舵机舵盘、舵机电机和舵机控制器等。

随后，在硬件设计上，需要连接单片机和舵机，并根据舵机的电气特性设计相应的电路保护措施。

在软件设计上，需要编写单片机的控制程序。

通过控制程序发送特定的PWM（脉宽调制）信号给舵机，从而控制舵机的角度位置和运动速度。

第四章：单片机控制舵机的应用与改进在本章中，将介绍单片机控制舵机的应用与改进。

首先，在机器人领域，单片机控制舵机可以实现机器人的运动与动作控制，从而实现更复杂的功能。

其次，在航模、智能家居等领域，单片机控制舵机也应用广泛，可以实现遥控、智能调节等功能。

最后，对现有的单片机控制舵机的程序进行改进，如优化舵机的运动曲线、增加舵机的控制精度等，可以提升系统的性能。

总结：本论文通过设计单片机控制舵机的程序，探究了单片机通过编程实现舵机的精确控制的原理和方法。

同时，介绍了舵机的基本原理和单片机控制舵机的设计与实现过程，并讨论了单片机控制舵机的应用与改进。

通过本论文的研究，可以帮助读者了解和应用单片机控制舵机的技术，为单片机在舵机控制方面的应用提供参考。

第五章：实验及结果分析在本章中，我们将介绍根据上述设计和实现的单片机控制舵机的程序的实验，并对实验结果进行分析。

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;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;图1 舵机的控制要求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;这样既节省了硬件电路,也减少了软件开销,控制系统工作效率和控制精度都很高;具体的设计过程：例如想让舵机转向左极限的角度,它的正脉冲为2ms,则负脉冲为20ms-2ms=18ms,所以开始时在控制口发送高电平,然后设置定时器在2ms后发生中断,中断发生后,在中断程序里将控制口改为低电平,并将中断时间改为18ms,再过18ms进入下一次定时中断,再将控制口改为高电平,并将定时器初值改为2ms,等待下次中断到来,如此往复实现PWM信号输出到舵机;用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号,调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动;为保证软件在定时中断里采集其他信号,并且使发生PWM信号的程序不影响中断程序的运行如果这些程序所占用时间过长,有可能会发生中断程序还未结束,下次中断又到来的后果,所以需要将采集信号的函数放在长定时中断过程中执行,也就是说每经过两次中断执行一次这些程序,执行的周期还是20ms;软件流程如图2所示;图2 产生PWM信号的软件流程如果系统中需要控制几个舵机的准确转动,可以用单片机和计数器进行脉冲计数产生PWM 信号;脉冲计数可以利用51单片机的内部计数器来实现,但是从软件系统的稳定性和程序结构的合理性看,宜使用外部的计数器,还可以提高CPU的工作效率;实验后从精度上考虑,对于FUTABA系列的接收机,当采用1MHz的外部晶振时,其控制电压幅值的变化为,而且不会出现误差积累,可以满足控制舵机的要求;最后考虑数字系统的离散误差,经估算误差的范围在±%内,所以采用单片机和8253、8254这样的计数器芯片的PWM信号产生电路是可靠的;图3是硬件连接图;图3 PWA信号的计数和输出电路点击放大基于8253产生PWM信号的程序主要包括三方面内容：一是定义8253寄存器的地址,二是控制字的写入,三是数据的写入;软件流程如图4所示,具体代码如下;1.//关键程序及注释：2.//定时器T0中断,向8253发送控制字和数据3.void T0Intinterrupt14.{5.TH0=0xB1;6.TL0=0xE0;//20ms的时钟基准7.//先写入控制字,再写入计数值8.SERVO0=0x30;//选择计数器0,写入控制字9.PWM0=BUF0L;//先写低,后写高10.PWM0=BUF0H;11.SERVO1=0x70;//选择计数器1,写入控制字12.PWM1=BUF1L;13.PWM1=BUF1H;14.SERVO2=0xB0;//选择计数器2,写入控制字15.PWM2=BUF2L;16.PWM2=BUF2H;17.}图4 基于8253产生PWA信号的软件流程当系统的主要工作任务就是控制多舵机的工作,并且使用的舵机工作周期均为20ms时,要求硬件产生的多路PWM波的周期也相同;使用51单片机的内部定时器产生脉冲计数,一般工作正脉冲宽度小于周期的1/8,这样可以在1个周期内分时启动各路PWM波的上升沿,再利用定时器中断T0确定各路PWM波的输出宽度,定时器中断T1控制20ms的基准时间;第1次定时器中断T0按20ms的 1/8设置初值,并设置输出I/O口,第1次T0定时中断响应后,将当前输出I/O口对应的引脚输出置高电平,设置该路输出正脉冲宽度,并启动第2次定时器中断,输出I/O口指向下一个输出口;第2次定时器定时时间结束后,将当前输出引脚置低电平,设置此中断周期为20ms的1/8减去正脉冲的时间,此路 PWM信号在该周期中输出完毕,往复输出;在每次循环的第16次2×8=16中断实行关定时中断T0的操作,最后就可以实现8路舵机控制信号的输出;也可以采用外部计数器进行多路舵机的控制,但是因为常见的8253、8254芯片都只有3个计数器,所以当系统需要产生多路PWM信号时,使用上述方法可以减少电路,降低成本,也可以达到较高的精度;调试时注意到由于程序中脉冲宽度的调整是靠调整定时器的初值,中断程序也被分成了8个状态周期,并且需要严格的周期循环,而且运行其他中断程序代码的时间需要严格把握;在实际应用中,采用51单片机简单方便地实现了舵机控制需要的PWM信号;对机器人舵机控制的测试表明,舵机控制系统工作稳定,PWM占空比～的正脉冲宽度和舵机的转角-90°～90°线性度较好;如何使用AT89S52编写这样一个程序;要求,单片机控制舵机,让舵机到中间位置后,左转15度,延迟2ms,右转15度;度数不要求精确;舵机为~;晶振12Minclude<>unsigned int pwm;unsigned char flag;sbit p10=P1^0;void timer0 interrupt 1 using 1{p10=p10;pwm=20000-pwm;TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;flag++;ifflag<10flag++;ifflag==10&&p10==0{pwm=1250;flag=11;}//保证回到90度再左转15；}void timer1 interrupt 3 using 1{ET1=0;//2ms到关闭定时器1ET0=0;TR0=0;pwm=1750;TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;ET0=1;TR0=1;}void int0 void interrupt 0 using 1{//判断左转到15,通过传感器判断或者其他信号判断 ,能正好保证刚左转15度,开始延时2msTR1=1;//定时器1开始计数}void mainvoid{p10=1;TMOD=0x11;pwm=1500;//回90度TH0=pwm/256;TL0=pwm%256;TH1=2000/256;TL1=2000%256;EA=1;ET0=1;ET1=1;TR0=1;while1;}舵机控制程序8路舵机控制器芯片：AT89S52晶振：12MHz============================================================================== =====/i nclude<>define uint8 unsigned chardefine uint16 unsigned intsbit key1=P1^4;sbit key2=P1^5;//PWM的输出端口sbit PWM_OUT0=P0^0;sbit PWM_OUT1=P0^1;sbit PWM_OUT2=P0^2;sbit PWM_OUT3=P0^3;sbit PWM_OUT4=P0^4;sbit PWM_OUT5=P0^5;sbit PWM_OUT6=P0^6;sbit PWM_OUT7=P0^7;//PWM的数据值uint16 PWM_Value8={1500,1000,1500,1000,1750,2000,2500,2000};uint8 order1; //定时器扫描序列/============================================================================= ======定时器T0的中断服务程序一个循环20MS = 8============================================================================== =======/void timer0void interrupt 1 using 1{switchorder1{case 1: PWM_OUT0=1;TH0=-PWM_Value0/256;TL0=-PWM_Value0%256;break;case 2: PWM_OUT0=0;TH0=-2700-PWM_Value0/256;TL0=-2700-PWM_Value0%256;break;case 3: PWM_OUT1=1;TH0=-PWM_Value1/256;TL0=-PWM_Value1%256;case 4: PWM_OUT1=0;TH0=-2700-PWM_Value1/256; TL0=-2700-PWM_Value1%256; break;case 5: PWM_OUT2=1;TH0=-PWM_Value2/256;TL0=-PWM_Value2%256;break;case 6: PWM_OUT2=0 ;TH0=-2700-PWM_Value2/256; TL0=-2700-PWM_Value2%256; break;case 7: PWM_OUT3=1;TH0=-PWM_Value3/256;TL0=-PWM_Value3%256;case 8: PWM_OUT3=0;TH0=-2700-PWM_Value3/256; TL0=-2700-PWM_Value3%256; break;case 9: PWM_OUT4=1;TH0=-PWM_Value4/256;TL0=-PWM_Value4%256;break;case 10: PWM_OUT4=0;TH0=-2700-PWM_Value4/256; TL0=-2700-PWM_Value4%256; break;case 11: PWM_OUT5=1;TH0=-PWM_Value5/256;TL0=-PWM_Value5%256;case 12: PWM_OUT5=0;TH0=-2700-PWM_Value5/256; TL0=-2700-PWM_Value5%256; break;case 13: PWM_OUT6=1;TH0=-PWM_Value6/256;TL0=-PWM_Value6%256;break;case 14: PWM_OUT6=0;TH0=-2700-PWM_Value6/256; TL0=-2700-PWM_Value6%256; break;case 15: PWM_OUT7=1;TH0=-PWM_Value7/256;TL0=-PWM_Value7%256;case 16: PWM_OUT7=0;order1=0;TH0=-2700-PWM_Value7/256;TL0=-2700-PWM_Value7%256;order1=0;break;default : order1=0;}order1++;}/============================================================================= ======初始化中断============================================================================== =======/void InitPWMvoid{order1=1;TMOD |=0x11;TH0=-1500/256;TL0=-1500%256;EA=1;EX0=0;ET0=1; TR0=1;PT0=1;PX0=0; }void delayvoid{uint16 i=100;whilei--;}void mainvoid{InitPWM;while1{ifkey1==0{ifPWM_Value0<2500 PWM_Value0++; }ifkey2==0{ifPWM_Value0>500 PWM_Value0--;}delay;}}单片机舵机控制程序include<>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intuint a,b,c,d,n;sbit p12=P1^2;sbit p13=P1^3;sbit p37=P3^7;void timer0void interrupt 1 using 1 {p12=p12;c=20000-c;TH0=-c/256;TL0=-c%256;ifc>=500&&c<=2500c=a;elsec=20000-a;}void delay{uint i;fori=0;i<200;i++{}}void init_serialcommvoid{SCON= 0x50; //SCON: serail mode 1, 8-bit UART, enable ucvr TMOD |= 0x21; //TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit reloadPCON |= 0x80; //SMOD=1;TH1 = 0xF4; //Baud:4800fosc=IE |= 0x93; //Enable Serial Interrupt TR1 = 1; // timer 1 run// TI=1;}void serial interrupt 4 using 3{ifRI{RI = 0;b=SBUF;SBUF=0xff;whileTI==0;TI=0;}}void mainvoid {//TMOD=0x21;init_serialcomm; p12=1;a=1500;c=a;TH0=-a/256;TL0=-a%256;PX0=0;PT0=1;TR0=1;while1{a=b10;}}舵机控制程序改变a值可控制任意角度include<>include<>define uchar unsigned chardefine uint unsigned intuint a,c;sbit p10=P1^0;sbit p11=P1^1;void timer0void interrupt 1{p10=p10;p11=p11;c=20000-c;TH0=-c/256;TL0=-c%256;ifc>=500&&c<=2500c=a;elsec=20000-a;}void delaylong j {forj;j>0;j--;}void mainvoid{p10=1;p11=1;a=2500; //180//c=a;TMOD=0x01; //16位定时器工作方式1 TH0=-a/256;TL0=-a%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;fora=2500;a>=500;a--{a=a-10;c=a;delay5000;}}基于AT89C2051的多路舵机控制器设计 2007-11-10 11:37摘要舵机是机器人、机电系统和航模的重要执行机构;舵机控制器为舵机提供必要的能源和控制信号;本文提出一种以外部中断计数为基础的PWM波形实现方法;该方法具有简单方便,成本低,可实现多路独立PWM输出的优点;关键词 AT89：205l 舵机控制器外部中断PWM舵机是一种位置伺服的驱动器;它接收一定的控制信号,输出一定的角度,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统;在微机电系统和航模中,它是一个基本的输出执行机构;1 舵机的工作原理以日本FUTABA-S3003型舵机为例,图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路;舵机的工作原理是：PWM信号由接收通道进入信号解调电路1;的12脚进行解调,获得一个直流偏置电压;该直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差由的3脚输出;该输出送人电机驱动集成电路,以驱动电机正反转;当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器R;,旋转,直到电压差为O,电机停止转动;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;2 舵机的控制方法标准的舵机有3条导线,分别是：电源线、地线、控制线,如图2所示;电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V,一般取5V;注意,给舵机供电电源应能提供足够的功率;控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号,方波脉冲信号的周期为20 ms即频率为50 Hz;当方波的脉冲宽度改变时,舵机转轴的角度发生改变,角度变化与脉冲宽度的变化成正比;某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围3来表示;3 舵机控制器的设计1舵机控制器硬件电路设计从上述舵机转角的控制方法可看出,舵机的控制信号实质是一个可嗣宽度的方波信号PWM;该方波信号可由FPGA、模拟电路或单片机来产生;采用FPGA成本较高,用模拟电路来实现则电路较复杂,不适合作多路输出;一般采用单片机作舵机的控制器;目前采用单片机做舵机控制器的方案比较多,可以利用单片机的定时器中断实现PWM;该方案将20ms的周期信号分为两次定时中断来完成：一次定时实现高电平定时Th；一次定时实现低电平定时T1;Th、T1的时间值随脉冲宽度的变换而变化,但,Th+T1=20ms;该方法的优点是,PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现,不需要添加外围硬件;缺点是一个周期中的PWM信号要分两次中断来完成,两次中断的定时值计算较麻烦；为了满足20ms的周期,单片机晶振的频率要降低；不能实现多路输出;也可以采用单片机+8253计数器的实现方案;该方案由单片机产生计数脉冲或外部电路产生计数脉冲提供给8253进行计数,由单片机给出8253的计数比较值来改变输出脉宽;该方案的优点是可以实现多路输出,软件设计较简单；缺点是要添加l片8253计数器,增加了硬件成本;本文在综合上述两个单片机舵机控制方案基础上,提出了一个新的设计方案,如图4所示;该方案的舵机控制器以单片机为核心,555构成的振荡器作为定时基准,单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进行计数来产生PWM信号;该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号,分别由的P1．0～12～19引脚端口输出;输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中;因为信号通过光耦传送过程中进行了反相,因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行反相;方波信号经过光耦传输后,前沿和后沿会发生畸变,因此反相器采用施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形,产生标准的PWM方波信号;笔者在实验过程中发现,舵机在运行过程中要从电源吸纳较大的电流,若舵机与单片机控制器共用一个电源,则舵机会对单片机产生较大的干扰;因此,舵机与单片机控制器采用两个电源供电,两者不共地,通过光耦来隔离,并且给舵机供电的电源最好采用输出功率较大的开关电源;该舵机控制器占用单片机的个SCI串口;串口用于接收上位机传送过来的控制命令,以调节每一个通道输出信号的脉冲宽度;为电平转换器,将上位机的电平转换成TTL电平;2实现多路PWM信号的原理在模拟电路中,PWM脉冲信号可以通过直流电平与锯齿波信号比较来得到;在单片机中,锯齿波可以通过对整型变量加1操作来实现,如图5所示;假定单片机程序中设置一整型变量SawVal,其值变化范围为O～N;555振荡电路产生的外部计数时钟信号输入到的INTO脚;每当在外部计数时钟脉冲的下降沿,单片机产生外部中断,执行外部中断INT0的中断服务程序;每产生一次外部中断,对SawVal执行一次加1操作,若SawVal已达到最大值N,则对SawVal清O;SawVal值的变化规律相当于锯齿波,如图5所示;若在单片机程序中设置另一整型变量DutyVal,其值的变化范围为O～N;每当在SawVal清0时,DulyVal从上位机发送的控制命令中读入脉冲宽度系数值,例如为H0≤H≤N;若DutyVal≥SawVal,则对应端口输出高电平；若DutyVal<Sawval,则对应端口输出低电平;从图5中可看出,若改变DutyVal的值,则对应端口输出脉冲的宽度发生变化,但输出脉冲的频率不变,此即为PWM波形;设外部计数时钟周期为TINT0,锯齿波周期PWM脉冲周期为TPWM,PWM脉冲宽度占空比为D,由图5可得出如下关系：由式3可知,PWM波形的周期TPWM一旦确定下来,只须选定计数最大值N,就可以确定外部时钟脉冲所需周期频率;外部时钟脉冲周期TINT0显然是PWM脉冲宽度变换的最小步距,即调节精度;由式4可知,N越大,步距所占PWM周期的百分比越小,精度越高;例如,若采用8位整型变量,最大值N=28-1=255,则精度为1／255+1=1／255；若采用16位整型变量,最大值N=216-1=65535,则精度为1／65536;文中计数变量SawVal采用8位整型变量,因此N=255;对于一般应用,其精度已足够;就舵机而言,要求TPWM=20ms,则可算得外部时钟周期为：因此,设计555振荡电路时,其输出脉冲的频率应为：当有多个变量与SawVal比较,将比较结果输出到多个端口时;就形成了多路PWM波形;各个变量的值可以独立变化,因此各路PWM波形的占空比也可以独立调节,互不相干;多路PWM波形的产生如图6所示;图中以3路PWM波形为例;4 舵机控制器软件的设计舵机控制器的控制核心为单片机;文中,程序用C5l编写,工作方式为前后台工作方式;单片机程序包括系统初始化程序、串口通信程序、上位机命令解释与PWM脉宽生成程序和多路PWM波形输出程序;串行通信程序和多路PWM波形输出程序采用中断方式;串口通信格式为渡特率9600bps、8位数据位、1位停止位、无校验、ASCII码字符通信;串口通信程序用于接收上位机发送过来的控制命令;控制命令采用自定义文本协议,即协议内容全部为ASCII码字符;通信协议格式如图7所示;例如,要控制通道1的PWM脉宽,脉宽系数为25,则通信协议内容为“”“1”“0”“2”“5”“”这6个字符;这时通道l的PWM占空比为25／256=O．098;一个通道号对应一个PWM脉冲输出端口;本设计为8个通道,号码为l～8,对应单片机的P1．o～P1．7;起始符和终止符起到帧同步的作用;串口通信程序流程如图8所示;图8中,CHNo存放的是PWM通道号ASCII码,Dutyl00、DutylO、Duoyl分别存放的是脉宽系数的百位数、十位数和个位数的ASCII码注意,若高位数为O,则该位的字符应为“0”,不能省略;如25,完整字符应为“O”“2”“5”;CharNo为信号量,用于对串口接收的字符顺序以及串口中断与上位机命令解释程序之间进行同步;5 舵机控制器实验图9为舵机控制板输出的其中一路PWM波形带舵机负载;从图9中可看出,舵机控制器输出的PWM波形稳定、干净,符合设计要求;6 结论本文提出的多路舵机控制器设计方法,以单片机为核心,由外部振荡电路提供PWM脉冲的定时基准,控制部分与舵机驱动部分由两个电源供电,两者电气隔离;这种设计方案的优点是：①PWM波形由外部振荡电路提供定时基准,与单片机内部振荡器的频率无关,不影响串口通信、定时器等参数的配置;②PWM波形的调整精度可任意确定;③本没计思路可应用于任意多路的PWM输出,只要单片机能提供足够多的输出端口,例如将换成AT89S5l,就可以提供至少24路的PWM输出P0、Pl、P2;④控制参数由SCI串口输入,适应面广,上位机可以是PC机、单片机或是PLC;⑤本方法具有一般性,任何单片机只要能提供SCI中断、外部中断就可以应用本方法;。

单片机控制舵机我们知道，舵机和步进电机，直流电机等都是感性负载，单片机的驱动电流较小，我们驱动直流电机，步进电机的时候都是用了驱动模块，也就是功率放大器件。

那驱动舵机时候是否需要呢？因为舵机内部集成了驱动电路，可以对我我们输入的PWM信号直接采样，所以，控制舵机的时候，用一个单片机的PWM引脚即可，这大大精简了电路设计。

1.舵机供电电压和电流要使舵机工作在额定功率下，电路方面需要满足舵机的要求，包括电流和电压，这个我们可以根据舵机的具体参数选择，比如某款舵机参数如下：*扭力：13kg/cm（at4.8V）15kg/cm（at6V）*速度：0.18sec/60度（at4.8V）0.15sec/60度（at6V）*工作电压：4.8V-6V根据以上信息，我们最好能够提供6V的电压，我们知道，设备的电流是由负载决定的。

比如舵机空载控制的时候一般电流是不大于400mA，但是带负载时候可能大于1A，然后我们设计机械臂的时候有5或者6个舵机，因为处于不同关节，所以实际使用中不会每个舵机都同时达到最大电流，那这里可以选择6V5A的电源。

要输出这么大的电流，一般的LDO（线性稳压器）是无法满足的了，需要选择开关稳压芯片，而一般的芯片也没有固定5V输出，需要选择可调版本，通过电阻调节电压输出到6V。

这里我们选择XL4015，根据手册，这款芯片可以满足我们的要求，如下图所示。

下面是XL4015的应用电路。

2舵机的速度控制舵机的驱动是比较容易的，当我们使用了单片机控制的时候，通过输出50HZ（20ms 周期）的PWM，控制PWM的脉宽调节舵机的转角。

为了节约篇幅，较长的PWM初始化代码就不贴出来了，大家翻看程序即可。

前面章节有说明：舵机的转角和脉宽（高电平长度）存在一一对应关系，如果要控制舵机到某一角度，就改变输出的脉宽即可，比如从1ms到1.5ms，显然，很容易就实现了舵机位置控制，但是我们如何进行舵机速度控制呢?这里我们引入了PID算法，下面先看一下程序Velocity1=Position_PID1(Position1,Target1);Position1+=velocit1;TIM4->CCR1=Position1;其中我们使用Velocity1用于代表舵机的速度，这个值根据目标值和舵机的实际位置计算得到，然后通过累积的方法，赋值给相关寄存器作用到舵机。

stm32控制多个舵机章节一：引言 (200-250字)引言部分介绍了舵机作为一种常用的电机，其在机器人、遥控模型等领域中的广泛应用。

同时，也提到了传统的舵机控制方法存在的一些问题，如操作复杂、控制效果不稳定等。

为了解决这些问题，本文将介绍基于STM32微控制器的多舵机控制系统设计与实现，以提供一种简便、高效、稳定的舵机控制方案。

章节二：系统设计与实现 (300-350字)系统设计部分详细介绍了基于STM32微控制器的多舵机控制系统的硬件和软件设计。

在硬件方面，本系统采用了STM32微控制器作为主控制器，通过GPIO口来控制各个舵机的输入信号。

在软件方面，采用C语言编程，结合STM32的开发环境，通过编写相应的程序代码实现对舵机的控制。

同时，为了提高系统的稳定性，本文还设计了相关的电路保护措施，以防止电流过大对舵机和系统造成损坏。

章节三：系统测试与分析 (250-300字)系统测试部分分别对设计的多舵机控制系统进行了硬件和软件测试。

在硬件测试中，通过连接舵机并将系统通电，观察舵机是否按照预期动作以及电流是否在正常范围内等，来验证系统硬件设计的可靠性。

在软件测试中，通过编写不同的程序代码，验证系统在不同控制模式下对舵机的控制效果和响应速度，以验证系统软件设计的有效性。

章节四：结论与展望 (150-200字)结论部分总结了本文的研究工作和主要创新点。

本文通过基于STM32微控制器的多舵机控制系统设计与实现，提供了一种简便、高效、稳定的舵机控制方案。

通过系统测试与分析，验证了设计的系统在硬件和软件方面的可靠性和有效性。

未来的研究可以继续深入优化系统设计，提高舵机控制精度和响应速度，并可将该系统应用于更广泛的领域中，如机器人、无人机等。

注：以上字数仅供参考，可以根据实际情况做适当调整。

章节一：引言 (200-250字)引言部分介绍了舵机作为一种常用的电机，其在机器人、遥控模型等领域中的广泛应用。

同时，也提到了传统的舵机控制方法存在的一些问题，如操作复杂、控制效果不稳定等。

单片机控制舵机单片机控制舵机是一种常见的控制方法，它可以让舵机按照程序的要求进行动作。

舵机通常用于各种机械设备中，比如机器人、航模、汽车遥控器等等。

下面我们就来学习一下单片机控制舵机的方法。

首先，让我们来了解一下舵机的结构。

舵机包括电机、减速器、位置反馈装置和控制电路等组成部分。

控制电路是用来控制电机旋转的，而位置反馈装置则可以检测舵机角度的变化。

通过不同的控制信号，控制电路可以让舵机停在不同的位置上，也就是我们常说的舵机位置。

控制信号一般采用PWM波形，其频率为50Hz或100Hz。

频率为50Hz时，舵机能够输出20ms的PWM波，对应的舵机角度为0°（最大逆时针转），90°（中心位置）和180°（最大顺时针转）。

舵机的控制信号一般采用3线控制模式，分别是信号线、电源线和地线。

接下来，让我们来了解一下单片机如何控制舵机。

单片机可以通过生成PWM波形信号来控制舵机的位置。

首先，需要将单片机的IO口配置为PWM输出模式，然后设置相应的频率和占空比来控制舵机位置。

为了让舵机运动更加稳定，需要考虑舵机的惯性和响应时间。

在程序中，通过调整PWM的频率和占空比可以改变舵机的位置，增加或减小PWM的占空比可以让舵机旋转到不同的位置上，从而实现舵机的控制。

下面是一个简单的单片机控制舵机的程序，以STM32单片机为例：#include "stm32f10x.h"#define PWM_FREQ 50#define PWM_MIN 500 // 最小占空比#define PWM_MAX 2500 // 最大占空比void PWM_Configuration(void) // PWM配置函数{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE); // 打开GPIOA外设时钟RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE); // 打开TIM2外设时钟TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = (72000000 / 2) / PWM_FREQ - 1; // 预分频器7200，计数器周期20msTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 20000 / PWM_FREQ - 1; // PWM周期20msTIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; // 时钟分频器不分频TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_ARRPreloadConfig(TIM2, ENABLE);TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);}void delay_us(u32 n) // 延时函数{n *= 8; // 精确度为8MHzwhile(n--) asm("nop");}while(1){TIM2->CCR4 = PWM_MIN; // 舵机最小位置delay_us(1000000); // 延时1秒钟TIM2->CCR4 = PWM_MAX; // 舵机最大位置delay_us(1000000); // 延时1秒钟}}在这个程序中，我们定义了一个PWM的频率，最小和最大占空比，并通过GPIO口配置了PA0。

#include "reg52.h"sbit control_signal=P0^0;sbit turn_left=P3^0;sbit turn_right=P3^1;unsigned char PWM_ON=15 ;//定义高电平时间/******************************************************************//* 延时函数 *//******************************************************************/ void delay(unsigned int cnt){while(--cnt);}void display(){if(PWM_ON>=5&&PWM_ON<=7) P1=0xFD; //1灯亮，舵机接近或到达右转极限位置if(PWM_ON>7&&PWM_ON<=10) P1=0xFB; //2灯亮if(PWM_ON>10&&PWM_ON<=13) P1=0xF7; //3灯亮if(PWM_ON>13&&PWM_ON<=16) P1=0xEF; //4灯亮，舵机到达中间位置if(PWM_ON>16&&PWM_ON<=19) P1=0xDF; //5灯亮if(PWM_ON>19&&PWM_ON<=22) P1=0xBF; //6灯亮if(PWM_ON>22&&PWM_ON<=25) P1=0x7F; //7灯亮，舵机接近或到达左转极限位置}/******************************************************************//* 主函数 *//******************************************************************/ void main(){//bit Flag;TMOD |=0x01; //定时器设置 0.1ms in 11.0592M crystal TH0=(65536-78)/256;TL0=(65536-78)%256; //定时0.1mSET0=1;//定时器中断打开EA=1;//总中断//IE= 0x82; //打开中断TR0=1;// PWM_ON=15 //的取值范围是6-25while(1){if(turn_left==0){delay(1000);if(turn_left==0){while(!turn_left){}PWM_ON+=1;if(PWM_ON>25)PWM_ON=25;}}if(turn_right==0){delay(1000);if(turn_right==0){while(!turn_right){}PWM_ON-=1;if(PWM_ON<6)PWM_ON=6;}}display();}}/******************************************************************/ /* 定时器中断函数 */ /******************************************************************/ void tim(void) interrupt 1 using 1{static unsigned char count;TH0=(65536-78)/256;TL0=(65536-78)%256; //定时0.1mS,经过示波器的测量if (count<PWM_ON){control_signal = 1; //给高电平}else{control_signal=0 ;}count++;if(count == 200){count=0; //20ms一个周期}}。