机器人实验2舵机及其调试系统
舵机控制程序
舵机控制程序 Final revision on November 26, 2020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。
零零狗机器人舵机控制板与舵机控制软件使用教程_调试环境建立
编者寄语：参考本教程进行操作前，请认真研读本注意事项，否则由于错误操作导致的任何问题，包含机器人硬件损坏、电脑硬件损坏、人员伤亡（我们不排除由于某个芯片烧毁导致某些人心脏病复发这类蝴蝶效应的发生）等，与本人以及相关硬件与软件无关，损失自负。
总之，我写这份教程的最终目的是为了让大家更好的上手机器人调试，为大家解决问题。
希望大家本着负责任的态度学习此教程，预祝大家都可以在比赛中获得更好的成绩！注意事项：1.连接舵机与舵控板前，请关闭机器人电源并断开机器人与电脑的USB连接。
2.使用电脑调试机器人时，当打开串口后，请勿在关闭串口前断开机器人与电脑之间的USB连接，否则会导致软件崩溃。
3.舵机控制线不要反接，调试过程中不要让舵机卡死，否则很容易烧毁舵机（随便说一下，所谓的调试经验：耐心、细心、仔细、一定的专业知识，长时间的调试的经验积累，通过视频或者现场向高手学习，调试过程中烧毁一些硬件设备，我们已经习以为常了，即使是高手也会出现错误，我们要避免低级错误，但是我们也不能停下创新的脚步）4.不要在上电的情况下用手触碰舵机控制板，最好对舵机控制板进行一些绝缘处理（热熔胶和绝缘漆是不错的选择，当然也要注意散热问题），机器人上有很多金属件，很容易在运动过程中造成短路。
5.控制器硬件以及软件将不断更新，修复其中的BUG，也感谢大家将调试中出现的问题反馈给我。
（本人邮箱：745312673@）6.有很多使用者向我反馈，电脑的硬件驱动不能识别（之前我们以对XP的32位系统，XP英文版64位系统（国内未发行），win7的32位系统与64位系统，win8的32位系统与64位系统进行过完整的测试，不存在软件兼容问题），可能是控制板硬件的固件没有升级，如果不是上述原因的话，我只能建议你重装系统了，我自己也重装过，win7 64位sp1补丁旗舰版。
重装系统是最快最有效的解决方法！我也正在尝试找到其中的原因，希望大家谅解。
7.调试机器人的时候常常会出现螺丝松动，请及时紧固相关松动的螺丝，否则一颗松动的螺丝将会在调试或者比赛中导致意想不到的灾难。
模拟舵机控制
模拟舵机控制第一章：引言在现代机器控制系统中，舵机是一种常用的装置，被广泛应用于机器人、模型飞机等领域。
它可以通过精确的位置控制来实现对机械结构的运动控制。
本论文旨在通过模拟舵机控制，探索舵机在机器人运动中的应用。
首先，对舵机的原理进行介绍，并详细讨论舵机控制系统的基本要素和关键技术。
其次，通过实验模拟，验证舵机控制系统的可行性和稳定性。
最后，分析实验结果，总结模拟舵机控制的优缺点，并展望未来的发展方向。
第二章：舵机原理与控制系统2.1 舵机的基本原理舵机是一种控制器件，通过一个电动机和一个反馈装置来实现精确的位置控制。
电动机驱动输出轴的旋转，而反馈装置会实时测量输出轴的位置，并将其反馈给控制系统。
根据反馈信号，控制系统调整电动机的转速和方向，使输出轴的位置达到预定值。
2.2 舵机控制系统的基本要素舵机控制系统由多个组成要素构成，包括电源、控制器、电动机和反馈装置。
电源为舵机提供所需的电能，控制器接收用户的输入信号，并将其转换为电动机控制信号，以实现位置控制。
电动机驱动输出轴的旋转，而反馈装置测量输出轴的位置，并将其反馈给控制器进行调整。
2.3 舵机控制系统的关键技术舵机控制系统的关键技术主要包括位置传感器的选择与校准、控制算法的设计与优化以及电机驱动电路的设计与控制。
首先，合适的位置传感器能够提供准确的位置反馈信号，从而实现精确的位置控制。
其次，控制算法的设计与优化直接影响舵机的控制精度和响应速度。
最后，电机驱动电路的设计与控制则保证电动机提供稳定的功率输出，以满足舵机的工作需求。
第三章：模拟舵机控制实验3.1 实验平台搭建为了模拟舵机控制系统，首先需要搭建实验平台。
在实验平台上，选择合适的电动机、位置传感器以及控制器，搭建一个简化的舵机控制系统。
3.2 实验模拟过程在搭建好实验平台后，通过给控制器输入不同的控制信号，模拟舵机的控制过程。
通过改变控制信号的幅值和频率，观察舵机的响应情况。
3.3 实验结果分析根据实验数据，分析舵机的响应情况和控制精度。
舵机的控制方式和工作原理介绍
舵机的控制方式和工作原理介绍舵机是一种常见的电动执行元件，广泛应用于机器人、遥控车辆、模型飞机等领域。
它通过电信号控制来改变输出轴的角度，实现精准的位置控制。
本文将介绍舵机的控制方式和工作原理。
一、舵机的结构和工作原理舵机的基本结构包括电机、减速装置、控制电路以及输出轴和舵盘。
电机驱动输出轴，减速装置减速并转动输出轴，而控制电路则根据输入信号来控制电机的转动或停止。
舵机的主要工作原理是通过PWM（脉宽调制）信号来控制。
PWM信号是一种周期性的方波信号，通过调整占空比即高电平的时间来控制舵机的位置。
通常情况下，舵机所需的控制信号频率为50Hz，即每秒50个周期，而高电平的脉宽则决定了输出轴的角度。
二、舵机的控制方式舵机的控制方式主要有模拟控制和数字控制两种。
1. 模拟控制模拟控制是指通过改变输入信号电压的大小，来控制舵机输出的角度。
传统的舵机多采用模拟控制方式。
在模拟控制中，通常将输入信号电压的范围设置在0V至5V之间，其中2.5V对应于舵机的中立位置（通常为90度）。
通过改变输入信号电压的大小，可以使舵机在90度以内左右摆动。
2. 数字控制数字控制是指通过数字信号（如脉宽调制信号）来控制舵机的位置。
数字控制方式多用于微控制器等数字系统中。
在数字控制中，舵机通过接收来自微控制器的PWM信号来转动到相应位置。
微控制器根据需要生成脉宽在0.5ms至2.5ms之间变化的PWM信号，通过改变脉宽的占空比，舵机可以在0度至180度的范围内进行精确的位置控制。
三、舵机的工作原理舵机的工作原理是利用直流电机的转动来驱动输出轴的运动。
当舵机接收到控制信号后，控制电路将信号转换为电机驱动所需的功率。
电机驱动输出轴旋转至对应的角度，实现精准的位置控制。
在舵机工作过程中，减速装置的作用非常重要。
减速装置可以将电机产生的高速旋转转换为较低速度的输出轴旋转，提供更大的扭矩输出。
这样可以保证舵机的运动平稳且具有较大的力量。
四、舵机的应用领域舵机以其精准的位置控制和力矩输出，广泛应用于各种领域。
舵机原理及控制
舵机原理及控制舵机原理及控制第一章：引言舵机是一种用来控制机械设备运动的装置，广泛应用于航空、汽车、机器人等各个领域。
本章将介绍舵机的基本概念和其在实际应用中的重要性。
第二章：舵机工作原理2.1 舵机概述舵机是一种能够转动到特定角度的电机，其内部结构包括电机、减速机构和反馈控制系统。
舵机通过接收控制信号来控制转动角度，然后通过反馈控制系统使得舵机转动到目标位置。
2.2 舵机工作原理舵机的电机通过控制信号接收到电源，电机产生转动力矩，并通过减速机构将高速低扭的电机输出转化为低速高扭的输出。
同时，反馈控制系统监测舵机位置，并与目标位置进行比较，若有差异，则调整电机输出力矩，直到舵机转动到目标位置。
第三章：舵机控制方法3.1 PWM控制PWM（脉冲宽度调制）是一种常用的舵机控制方法。
通过调整脉冲信号的占空比，控制舵机转动的角度。
一般而言，脉冲信号周期为20ms，脉宽在0.5ms至2.5ms之间，其中1.5ms表示中立位置。
通过改变脉宽，可以将舵机转动到不同的角度。
3.2 PID控制PID（比例-积分-微分）是一种反馈控制方法，可用于舵机控制中的位置闭环控制。
PID控制通过比较目标位置与实际位置之间的差异，计算出控制器的输出值。
比例项决定控制器的输出与误差之间的线性关系，积分项和微分项则用于消除稳态误差和防止控制器过冲。
第四章：舵机在实际应用中的案例分析4.1 航空领域舵机广泛应用于飞机和其他飞行器的操纵系统中。
通过控制舵面的运动，可以实现飞行器的方向调整和姿态稳定。
4.2 汽车领域在汽车行业中，舵机被应用于转向系统中。
通过控制舵机转动到不同角度，实现车辆的方向转向。
4.3 机器人领域舵机是机器人运动的重要部件。
通过控制舵机的转动，可以使机器人的各个关节运动，实现复杂的动作。
在以上几个实际应用的案例中，舵机的原理和控制方法起到了至关重要的作用，使得舵机在现代技术中具有广泛的应用前景。
综上所述，舵机是一种用来控制机械设备运动的装置，其工作原理包括电机、减速机构和反馈控制系统。
机器人实验报告
实验1
实验一创意之星（标准版）开发环境入门
一、实验目的
1.熟悉NorthSTAR图形化开发环境。
2.掌握流程图和代码编程方法，以及程序的下载、调试方法。
3.掌握RobotSevo Terminal舵机调试设置软件的使用。
二、实验内容
1使用RobotSevo Terminal软件设置设置CDS5500的ID、工作方式等参数。
3.实验报告应包括代码及对应的实验结果。
四、实验结果
1.流程图
2.代码
#include"Apps/SystemTask.h"
uint8 SERVO_MAPPING[4]={4,3,2,1};
intmain()
{
intio0=0;
intio1=0;
MFInit();
MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],4);
uint8 SERVO_MAPPING[2] = {1,2};
int main()
{
int io0 = 0;
int io1 = 0;
MFInit();
MFInitServoMapping(&SERVO_MAPPING[0],2);
MFSetPortDirect(0x00000FFC);
MFSetServoMode(1,1);
在做这个实验中我们知道智能避障小车的作用原理，通过红外传感器来感知前方有障碍从而做出相应的判断，对于四驱的小车通过电机模式，通过改变轮子的速度来改变小车的行驶方向。
在实验的过程我们也遇到了各种问题，在调试中通过的变换参数以及改变设计思路，在不断的变换中终于实现了小车避障的功能，也让我们懂得必须经过不多的调试才能学到东西，已让我们意识到做实验是必须具有耐心的，为我们在今后的工作中建立一个良好的性格。
机器人实训课日志 星期二
机器人实训课学习日志星期二7.1一、舵机的工作原理舵机的输入线共有三条，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这辆根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗。
电源有两种规格，一是4.8V，一是6.0V，分别对应不同的转矩标准，即输出力矩不同，6.0V对应的要大一些，具体看应用条件；另外一根线是控制信号线，Futaba的一般为白色，JR的一般为桔黄色。
另外要注意一点，SANWA的某些型号的舵机引线电源线在边上而不是中间，需要辨认。
但记住红色为电源，黑色为地线，一般不会搞错。
舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽调制（PWM）信号，其中脉冲宽度从0.5ms-2.5ms，相对应舵盘的位置为0－180度，呈线性变化。
也就是说，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上。
舵机内部有一个基准电路，产生周期20ms，宽度1.5ms的基准信号，有一个比较器，将外加信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。
由此可见，舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围不能超过180度，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的驱动当中。
比方说机器人的关节、飞机的舵面等。
二、PWM（舵机的脉冲宽度调制）1.主函数#include <lpc213x.h>#include "servo.h"int main(void){Servo(2,0);//调用伺服子函数（舵机2，角度0）Servo(2,0);}2.伺服子函数#include <lpc213x.h>#include "servo.h"/*------------------------------------------------------- Motor_PortNo:舵机端口Motor_Angle：舵机角度/速度（0--0.5ms，90--1.5ms，180--2.5ms）--------------------------------------------------------*/ void Servo(unsigned int Motor_PortNo,unsigned intMotor_Angle)// 伺服子函数有两个入口参数（舵机编号，转动角度）{switch(Motor_PortNo){case 1:PINSEL1=(PINSEL1&(~(0x03<<10)))|(0x01<<10);break; //选择PWM5 P0.21 舵机1case 2:PINSEL0=(PINSEL0&(~(0x03<<14)))|(0x02<<14);break; //选择PWM2 P0.7 舵机2case 3:PINSEL0=(PINSEL0&(~(0x03<<16)))|(0x02<<16);break; //选择PWM4 P0.8 舵机3case 4:PINSEL0=(PINSEL0&(~(0x03<<18)))|(0x02<<18);break; //选择PWM6 P0.9 舵机4case 5:PINSEL0=(PINSEL0&(~(0x03<<0)))|(0x02<<0); break; //选择PWM1 P0.0 舵机5case 6:PINSEL0=(PINSEL0&(~(0x03<<2)))|(0x02<<2);break; //选择PWM3 P0.1 舵机6default: break;}PWMPR=0x0; //时钟不分频PWMMCR=0x02; //设置PWMMR0匹配时复位PWMTCRPWMPCR=0x7e00; //允许PWM1-6输出，单边PWMMR0=11059200/1000*20; //设置匹配速率 20ms产生的PWM脉冲数switch(Motor_PortNo){//舵机0--0.5ms 90--1.5ms 180--2.5ms//每转1°的脉宽=（2.5-0.5）/180=1/90mscase 1:PWMMR5=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break;case 2:PWMMR2=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break;case 3:PWMMR4=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break;case 4:PWMMR6=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break;case 5:PWMMR1=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break;case 6:PWMMR3=11059200/(1000000/(100*Motor_Angle/9+500));break; //占空比default: break;}PWMLER=0x7f; //PWM0和PWM1-6匹配时锁存PWMTCR=0x02; //复位PWMTCRPWMTCR=0x09; //启动PWM输出}。
x机器人实训项目2--舵机的调试与控制-(2)
x机器人实训项目2--舵机的调试与控制-(2)实训项目二舵机的调试与控制一、实验目的1. 学习舵机控制原理2. 学习R/C舵机控制原理3. 学习CSD55XX舵机控制原理4. 学习舵机调试系统的使用5. 学习使用NorthStar编程控制舵机的运动二、实验要求（一）舵机的调试1. 通过舵机调试系统对单个舵机及多个串联舵机的ID进行设置。
2. 检验电机模式工作是否正常。
3. 检验舵机模式工作是否正常。
4. 将舵机转轴调整到中位。
5. 了解舵机的其他信息。
（二）舵机的控制1. 使用6个舵机，编号1～6。
2. 控制1号舵机快速正转3秒，然后慢速反转3秒后停止。
3. 同时控制1号2号舵机快速正转和3号4号舵机快速反转5秒，停止1秒后，1号2号舵机慢速反转和3号4号舵机慢速正转5秒，如此反复进行。
4. 同时控制1～4号舵机快速正转5秒，然后5号和6号舵机分别正向和反向转动90度，3秒钟后回复中位，1～4号舵机再慢速反转10秒，停止。
三、实验设备1. CSD55XX舵机，6个2. 多功能调试器，1个方式1：通过调试器控制CDS55xxPC 机会将调试器识别为串口设备，上位机软件通过串口发出符合协议格式的数据包，经调试器转发给CDS55xx。
CDS55xx 会执行数据包的指令，并且返回应答数据包。
RobotServoTerminal 是博创推荐调试软件，也可根据提供的协议设计专用的PC端软件。
方式2：通过专用控制器控制CDS55xx方式1可以快捷地调试CDS系列机器人舵机、修改各种性能与功能参数。
但是，这种方式离不开PC机，不能搭建独立的机器人构型。
可以设计专用的控制器，通过控制器的UART端口控制舵机。
3. UART接口原理图CDS系列机器人舵机用程序代码对UART异步串行接口进行时序控制，实现半双工异步串行总线通讯，通讯速度可高达1Mbps，且接口简单、协议精简。
在您自行设计的控制器中，用于和CDS55xx 通讯的UART 接口必须如下图所示进行处理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 一．实验目的
1：学习舵机控制原理；
2：学习R/C舵机控制原理；
3：学习CSD55XX舵机控制原理；
4：学习舵机调试系统的使用。
二．实验要求
1. 通过舵机调试系统对单个舵机及多个串联舵机的ID进行设置；
2. 检验电机模式工作是否正常；
3. 检验舵机模式工作是否正常；
4. 将舵机转轴调整到中位；
5. 了解舵机的其他信息。
三．实验设备
1. 6个CSD55XX舵机；
2. 多功能调试器；
3. 电源线、USB数据线、舵机线。
四．实验原理
1、CSD55XX舵机
1）引脚定义
proMOTIOCDS 系列机器人舵机电气接口如下图，两组引脚定义一致的接线端子可将舵机逐个串联起
来。
第 1 页共 3 页指导老师签名
院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 2）舵机通讯方式
CDS55xx采用异步串行总线通讯方式，理论多至254个机器人舵机可以通过总线组成链型，通过UART异步
串行接口统一控制。
每个舵机可以设定不同的节点地址，多个舵机可以统一运动也可以单个独立控制。
CDS55xx的通讯指令集开放，通过异步串行接口与用户的上位机(控制器或PC机)通讯，您可对其进行参
数设置、功能控制。
通过异步串行接口发送指令，CDS55xx可以设置为电机控制模式或位置控制模式。
在电
机控制模式下，CDS55xx可以作为直流减速电机使用，速度可调；在位置控制模式下，CDS55xx拥有0-300°
的转动范围，在此范围内具备精确位置控制性能，速度可调。
只要符合协议的半双工UART异步串行接口都可以和CDS55xx进行通讯，对CDS55xx进行各种控制。
2、多功能调试器
UP-Debugger 多功能调试器集成了USB-232，半双工异步串行总线、AVRISP 三种功能，体积小巧、功能
集成度高，是一种可靠且方便的调试设备。
1）特性
通过功能选择按钮可以让调试器的工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间相互切换。
可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载，可以对proMotioCDS5500数字舵机进行调试和控制。
具体功能及
接口定义如图所示：
2）多功能调试器的三种工作模式
（1）RS232 模式；
（2）AVRISP 模式；
（3）Robot Servo（机器人舵机）模式。
第 2 页共 3 页指导老师签名
院系电子信息工程系班级 10电气4 姓名齐国昀学号 107301427 实验名称舵机及其调试系统实验日期 2012-11-27 五．实验过程
1. 单个电机的调试
1）将一个舵机通过舵机线与多功能调试器相连。
2）将电源线与多功能调试器相连。
3）将USB数据连接线与多功能调试器相连。
4）按多功能调试器上的Function Select（功能选择）按钮，让Servo的指示灯亮起，使调试器工作在Robot Servo模式。
5）运行RobotServoTerminal程序。
6）设置舵机ID，并测试电机模式功能及舵机模式功能是否正常。
2. 多个电机的调试
1）将多个电机串联，将最末端的舵机通过舵机线与多功能调试器相连。
其他步骤同上。
六、实验结果
启动RobotServoTerminal软件，按书上的要求设置舵机调试系统的各种参数，根据需要选择查询模式，
然后搜索设置舵机ID，设置成功后选择电机或者舵机模式移动鼠标控制速度，此时舵机就会转到起来。
七、小结
本次实验主要是学会实验舵机，学会设置舵机的ID以及更深入的学习多功能调试的和控制器的功能，
为后面学习构造搬运车打下基础。
第 3 页共 3 页指导老师签名。