舵机控制详解

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：4.8V和6V

蓝线/黄线（信号线）

（2）棕线（地线）

红线（电源线）两个标准：4.8V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0.5mS ，为0.5mS---2.5mS 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

1 DIV = 8uS ; 250DIV=2mS

PWM 上升沿函数： 0.5mS + N ×DIV 0uS ≤ N ×DIV ≤ 2mS

0.5mS ≤ 0.5Ms+N ×DIV ≤ 2.5mS 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

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0.5mS---2.5Ms 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=0.74度，

则：舵机的控制精度为0.74度

前经过实际测试和规划，分了250份。

将0—185分为250份，每份0.74度。

控制所需的PWM宽度为0.5ms—2.5ms，宽度2ms。

2ms÷250=8us；

所以得出：PWM信号 = 1度/8us；

角度0 45 90 135 180

N 0 3E 7D BB FA

PWM 0.5ms 1ms 1.5ms 2ms 2.5ms 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。

17.5ms-20ms

0.5ms-2.5ms

舵机角度= 0.74×N

PWM = 0.5 + N×DIV；（DIV=8us）

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2.5ms,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1.5ms

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1.5MS,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1.5ms 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1.5MS,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1.5ms

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);

}

}

}

}