用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法
舵机的单片机控制
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。
单片机控制的多路舵机用 PWM波产生方法
1 引 言
单
片
传统产生 PWM 波的方法是通过大量的分立元
机 控
件来实现的 ,所产生的脉冲频率和宽度往往不是很
制 的
准确 ,很难做到对舵机的精确控制 。
多
由于单片机具有性能稳定 、编程灵活 、精度较
路
舵 高 、价格低廉等特点 ,用它产生 PWM 波在实际中得
机 用
到了广泛的应用 [ 3 ] 。最直接的方法就是用单片机
机 用
PWM GEN ( )程序中完成 。另外 ,由于中断响应和中
断返回都需要至少 4 条指令周期 ,故取 T0value 的
值比实际算出的值少 4,以减小误差 。
波 产
void timer0 ( void) / /定时器 0中断服务程序
生
方
{
法
flag = 1;
TCNT0 = T0value; }
本身所带的 PWM 口产生波形 ,但该方法受 MCU 内
部资源的限制 ,仅能实现 2 ～4 路 PWM 波的输出 ,
波 产
对于需要多路舵机的场合显然是不够的 。文献 [ 4 ]
生 方
给出了一种利用单片机产生 7路控制 futaba舵机用
法 PWM 波的方法 ,该方法利用分时复用的思想 ,由于
控制脉冲的周期为 14 590μs,控制脉宽 1200～1800 μs,故将一个周期均匀划分为 7份 ,在每个时段控制 其中的一路输出 。该方法虽然实现了 7路舵机的控 制 ,但也仅能实现 7路舵机的控制 ,并且仅针对特定 舵机的控制 ,控制精度也不高 ,在一些重要场合的应 用受到了限制 。文献 [ 5 ]给出的方法实现了 16 通 道的输出 ,该方法利用 MCU 精确控制每条语句的执 行时间 ,再配合延时的方法来达到 16 路的输出 ,然 而此方法大量占用 MCU 运算时间 ,基本不能再处理 其它的事务 。
如何利用单片机输出PWM波
如何利用51单片机输出PWM波1、理论知识PWM这个功能在飞思卡尔、STM32等高档的单片机内部有专用的模块,用此类芯片实现PWM功能时只需要通过设置相应的寄存器就可实现周期和占空比的控制;但是如果要用51单片机的话,也是可以的,但是比较的麻烦;此时需要用到内部定时器来实现,可用两个定时器实现,也可以用一个定时器实现;用两个定时器的方法是用定时器T0来控制频率,定时器T1来控制占空比;大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断让一个I0口输出高电平,在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1,而这个T1是让IO口输出低电平,这样改变定时器T0的初值就可以改变频率,改变定时器T1的初值就可以改变占空比;下面重点介绍用一个定时器的实现PWM的方法;因为市面上的智能小车所采用的电机大多数为TT减速电机,通过反复的实验,此电机最佳的工作频率为1000HZ太高容易发生哨叫,太低电机容易发生抖动,所以下面以周期为1ms1000HZ进行举例,要产生其它频率的PWM波,程序中只需作简单修改即可;用一个定时器时如定时器T0,首先你要确定PWM的周期T和占空比D,确定了这些以后,你可以用定时器产生一个时间基准t,比如定时器溢出n次的时间是PWM的高电平的时间,则DT=nt,类似的可以求出PWM低电平时间需要多少个时间基准n';因为这里我们是产生周期为1ms1000HZ的PWM,所以可设置中断的时间间隔为0.01ms,,然后中断100次即为1ms;在中断子程序内,可设置一个变量如time,在中断子程序内,有三条重要的语句:1、当time>=100时,time清零此语句保证频率为1000HZ,2、当time>n时n应该在0－100之间变化开,让单片相应的I/O口输出高电平,当time<n时,让单片相应的I/O口输出低电平,此时占空比就为%n;2、程序1,使单片机的I/O口输出固定频率的PWM波下面按上面的思路给出一个具体程序：///程序名：单片机输出固定频率的PWM波//晶振：11.00592 MHz CPU型号：STC89C52 //功能：P2^0口输出周期为1ms1000HZ,占空比为%80的PWM波///include<reg52.h>define uint unsigned intdefine uchar unsigned charsbit PWM1=P2^0;//接IN1 控制正转sbit PWM2=P2^1;//接IN2 控制反转uchar time;void main{TMOD=0x01;//定时器0工作方式1TH0=0xff;//65536-10/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//65536-10%256;//0.01msEA=1;//开总中断ET0=1;//开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0while1{}}void delayuint z{uint x,y;forx=z;x>0;x--fory=500;y>0;y--;}void tim0 interrupt 1{TR0=0;//赋初值时,关闭定时器TH0=0xff;//65536-10/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//65536-10%256;//0.01msTR0=1;//打开定时器time++;iftime>=100 time=0;//1khziftime<=20 PWM1=0;//点空比%80else PWM1=1;PWM2=0;}程序说明：1、关于频率的确定：对于11.0592M晶振,PWM输出频率为1KHZ,此时设定时器0.01ms中断一次,时中断次数100次即为1KHZ 0.01ms100=1ms,即为1000HZ此时, 定时器计数器赋初值为TH0=FF,TL0=F7;2、关于占空比的确定：此时我们将来time的值从0－100之间进行改变,就可以将占空比从%0－%100之间进行变化,上面程序中t ime<=20时PWM1=0; else PWM1=1;意思就是%20的时间输出低电平,%80的时间输出高电平,即占空比为%80;如需得到其它占空比,如%60,只需将time的值改为40即可;程序为iftime<=40 PWM1=0;else PWM1=1;当然编写程序时也可以定义一个标志位如flag,根据flag的状态决定输出高平还是低电平,假设定义flag=1的时候输出高电平,用一个变量去记录定时器中断的次数,每次中断就让记录中断次数的变量+1,在中断程序里面判断这个变量的值是否到了n,如果到了说明高电平的时间够了,那么就改变flag为0,输出低电平,同时记录中断变量的值清零,每次中断的时候依旧+1,根据flag=0的情况跳去判断记录变量的值是否到了n'如果到了,说明PWM的低电平时间够了,那么就改flag=1,输出改高电平,同时记录次数变量清零,重新开始,如此循环便可得到你想要的PWM波形,这种方法我们这里不在举例,请自己去试着书写;3、程序2,使用单片机I/O口输出PWM波,并能通过按键控制正反转在程序中我们通常需要控制电机的正反转,如通过一个按键控制正反转,此时我们也可以设置一个标志位如flag;在主程序中当按键每次被按下时,flag相应取反;然后在子程序中当flag为1时,进行正转程序,当flag为0时执行反转程序;下面的程序功能为单片机I/O口P2^0、P2^1输出1000HZ,占空比为%50,并能过P3^7按键控制正电机的正反转;///程序名：PWM直流电机调速//晶振：11.00592 MHz CPU型号：STC89C52 //功能：直流电机的PWM波控制,可以通过按键控制正反转///include<reg52.h>define uint unsigned intdefine uchar unsigned charuchar time,count=50,flag=1;//低电平的占空比sbit PWM1=P2^0;//PWM 通道1,反转脉冲sbit PWM2=P2^1;//PWM 通道2,正转脉冲sbit key_turn=P3^7; //电机换向/函数声明/void delayxmsuint z;void Motor_turnvoid;void timer0_initvoid;/主函数/void mainvoid{timer0_init;while1{Motor_turn;}}/延时处理/void delayxmsuint z//延时xms程序{uint x,y;fory=z;x>0;x--fory=110;y>0;y--;}/电机正反向控制/void Motor_turnvoid{ifkey_turn==0{delayxms2;//此处时间不能太长,否者会的中断产生冲突ifkey_turn==0{flag=~flag;}whilekey_turn;}}/定时器0初始化/void timer0_initvoid{TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1TH0=65536-10/256;TL0=65536-10%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;}/定时0中断处理/void timer0_intvoid interrupt 1{TR0=0;//设置定时器初值期间,关闭定时器TH0=65536-10/256;TL0=65536-10%256;TR0=1;ifflag==1//电机正转{PWM1=0;time++;iftime<count{PWM2=1;}elsePWM2=0;iftime>=100{time=0;}}else //电机反转{PWM2=0;time++;iftime<count{PWM1=1;}elsePWM1=0;iftime>=100{time=0;}}}4、程序4、使单片机输出PWM,并能控制正反转和实现调速为了使大家彻底掌握此方面,下面再给出一个复杂一点的程序,实现的功能为通过一个按键控制正反转并通过另外两个按键使之可以在0到20级之间调速的程序;///程序名：PWM直流电机调速//晶振：11.00592 MHz CPU型号：STC89C52 //直流电机的PWM波控制,可以通过按键控制正反转并在0到20级之间调速///include<reg52.h>define uint unsigned intdefine uchar unsigned charuchar time,count=50,flag=1;//低电平的占空比sbit PWM1=P2^0;//PWM 通道1,反转脉冲sbit PWM2=P2^1;//PWM 通道2,正转脉冲sbit key_add=P3^5;//电机加速sbit key_dec=P3^6;//电机减速sbit key_turn=P3^7;//电机换向/函数声明/void delayxmsuint z;void Motor_turn;void Motor_add;void Motor_dec;void timer0_init;/主函数/void main{timer0_init;while1{Motor_turn;Motor_add;Motor_dec;}}/延时处理/void delayxmsuint z//延时xms程序{uint x,y;fory=z;x>0;x--fory=110;y>0;y--;}/电机正反向控制/void Motor_turn{ifkey_turn==0{delayxms2;//此处时间不能太长,否者会的中断产生冲突ifkey_turn==0{flag=~flag;}whilekey_turn;}}void Motor_add//电机加速{ifkey_add==0{delayxms2;//此处时间不能太长,否者会的中断产生冲突ifkey_add==0{count+=5;ifcount>=100{count=0;}}whilekey_add;}}void Motor_dec//电机加减速{ifkey_dec==0{delayxms2;//此处时间不能太长,否者会的中断产生冲突ifkey_dec==0{count-=5;ifcount>=100{count=0;}}whilekey_dec;}}/定时器0初始化/void timer0_init{TMOD=0x01; //定时器0工作于方式1TH0=65536-10/256;TL0=65536-10%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;}/定时0中断处理/void timer0_int interrupt 1{TR0=0;//设置定时器初值期间,关闭定时器TH0=65536-10/256;TL0=65536-10%256;TR0=1;ifflag==1//电机正转{PWM1=0;time++;iftime<count{PWM2=1;}elsePWM2=0;iftime>=100{time=0;}}else //电机反转{PWM2=0;time++;iftime<count{PWM1=1;}elsePWM1=0;iftime>=100{time=0;}}}5、利用单片机输出PWM简单控制小车直行相信通过上面的讲解,大家已经能够很好的撑握如何利用51单片机产生PWM 波下面给出一个程序,通过单片机两个I/O口输出PWM波,让小车直行;include<reg52.h>define uint unsigned intdefine uchar unsigned charsbit PWM1=P2^0;//接IN1 控制正转sbit PWM2=P2^1;//接IN2 控制反转sbit PWM3=P2^2;//接IN3 控制正转sbit PWM4=P2^3;//接IN4 控制反转sbit PWM5=P2^4;//接IN3 控制正转sbit PWM6=P2^5;//接IN4 控制反转sbit PWM7=P2^6;//接IN3 控制正转sbit PWM8=P2^7;//接IN4 控制反转uchar time;void main{TMOD=0x01;//定时器0工作方式1TH0=0xff;//65536-10/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//65536-10%256;//0.01msEA=1;//开总中断ET0=1;//开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0while1{}}void delayuint z{uint x,y;forx=z;x>0;x--fory=500;y>0;y--;}void tim0 interrupt 1{TR0=0;//赋初值时,关闭定时器TH0=0xff;//65536-10/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//65536-10%256;//0.01msTR0=1;//打开定时器time++;iftime>=100 time=0;//1khzPWM2=0;PWM4=0;iftime<=75 PWM1=1;else PWM1=0;iftime<=80 PWM3=1; else PWM3=0;PWM6=0;PWM8=0;iftime<=50 PWM5=1; else PWM5=0;iftime<=50 PWM7=1; else PWM7=0;}。
一种基于74HC595产生舵机用多路PWM波的方法
２
肇庆学院学报
第３ ４ 卷
１ 舵机 的工作原理
标准 的舵 机 有 ３条连 接线 ， 分 别 是 电源 线 Ｖ Ｃ Ｃ、 地线 Ｇ ＮＤ、 控 制线 Ｃ Ｉ Ｎ， 如图 １ 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电能 ， 电压通常取 ５ Ｖ， 但值得注意的是给舵机供 电的电源还必 须能捉供足够的功率 ， 否则舵机将抖动或不能正常工作． 控制线的输人 Ｃ Ｉ Ｎ是一个脉冲宽度可调的周期性
对 舵 机 的控 制要 求．
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ７ ． ２ ３
基 金项 目： 广西教育厅 面上项 目 （ ２ ０ １ ０ １ ２ ＭＳ １ ８ ５ ） ； ￣ 东省教 育厅人才 引进 资金 项 目肇庆学 院教授 科研启动 项 目（ ６ １ １ ２ ７ １ ） ； 肇庆学院教学 改革 特别项 目（ Ｊ Ｇ Ｚ Ｂ ２ ０ １ ２ ０ １ ） ； 肇庆 学院教 学研 究项 目（ Ｊ Ｙ ２ ０ １ １ ０ ５ ） 作． 者简 介： 邵 ￣（ １ ９ ７ ０ ． ） ， 男， 湖南浏阳人 ， 肇庆 学院计 算机 学院教授 ， 博 士．
利用msp430和74hc595产生了类人机器人舵机用的48路pwm波且仅需占用msp430单片机的p5端口为机器人的其他控制电路保留了足够的单片机io口硬件电路的特色是采取每片74hc595的串行输入端并联在一起虽然任意时刻每片74hc595的串行输入数据相同但输入的串行数据是否会从并行榆出端输出还取决于各自的锁存脉冲
关键词 ： Ｐ ＷＭ ； ７ ４ ｔ Ｉ Ｃ ５ ９ ５ ； 舵 机 ；类人 机 器 人
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １
文献标志码 ： Ａ
51系列单片机输出PWM的两种方法
51系列单片机输出PWM的两种方法51系列单片机（如STC89C52、AT89C51等）是一种常用的8位微处理器，具有较高的性价比和广泛的应用领域。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种常用的模拟信号生成技术，在很多领域中都有广泛应用，比如电机控制、LED调光等。
在51系列单片机中，有两种常用的方法可以实现PWM输出，分别是软件实现PWM和硬件实现PWM。
下面将详细介绍这两种方法及其实现方式。
1.软件实现PWM软件实现PWM是通过定时器和IO口的相互配合来产生PWM信号。
具体实现的步骤如下：步骤1：设置定时器的工作模式和计数器初值。
选择一个合适的定时器，比如定时器0，然后设置定时器工作模式和计数器初值。
定时器的工作模式选择“模式1”或“模式2”，并根据需求设置计数器初值。
步骤2：设置IO口的工作模式。
选择一个合适的IO口，比如PWM输出口（如P1.2），然后将该IO口设置为输出模式。
步骤3：编写软件控制代码。
在主循环中，通过改变IO口的电平状态来实现PWM输出。
根据定时器的计数值，可以确定PWM信号的占空比大小。
当定时器计数值小于一些阈值时，将IO口置高电平；当定时器计数值大于该阈值时，将IO口置低电平。
通过改变该阈值，可以实现不同的PWM占空比。
通过上述步骤，就可以实现软件控制的PWM输出。
需要注意的是，软件实现PWM的精度较低，同时也会占用较多的处理器时间。
2.硬件实现PWM硬件实现PWM是通过专门的PWM模块或专用的计时电路来实现PWM输出。
具体实现的步骤如下：步骤1：选择一个合适的PWM模块或计时电路。
可以选择专门的PWM模块（如PCA模块）或计时电路（如555计时芯片），根据需求选择合适的硬件模块。
步骤2：设置PWM模块或计时电路的相关参数。
根据需求设置PWM频率、占空比等参数。
步骤3：连接并配置IO口。
将PWM模块或计时电路的输出引脚连接到需要输出PWM信号的IO口，然后将该IO口设置为输出模式。
如何利用单片机输出PWM波
如何利用51单片机输出PWM波1、理论知识PWM这个功能在飞思卡尔、STM32等高档的单片机内部有专用的模块，用此类芯片实现PWM功能时只需要通过设置相应的寄存器就可实现周期和占空比的控制。
但是如果要用51单片机的话，也是可以的，但是比较的麻烦。
此时需要用到内部定时器来实现，可用两个定时器实现，也可以用一个定时器实现。
用两个定时器的方法是用定时器T0来控制频率，定时器T1来控制占空比。
大致的的编程思路是这样的：T0定时器中断让一个I0口输出高电平，在这个定时器T0的中断当中起动定时器T1，而这个T1是让IO口输出低电平，这样改变定时器T0的初值就可以改变频率，改变定时器T1的初值就可以改变占空比。
下面重点介绍用一个定时器的实现PWM的方法。
因为市面上的智能小车所采用的电机大多数为TT减速电机，通过反复的实验，此电机最佳的工作频率为1000HZ（太高容易发生哨叫，太低电机容易发生抖动）,所以下面以周期为1ms（1000HZ）进行举例，要产生其它频率的PWM波，程序中只需作简单修改即可。
用一个定时器时（如定时器T0）,首先你要确定PWM的周期T和占空比D，确定了这些以后，你可以用定时器产生一个时间基准t，比如定时器溢出n次的时间是PWM的高电平的时间，则D*T=n*t，类似的可以求出PWM低电平时间需要多少个时间基准n'。
因为这里我们是产生周期为1ms(1000HZ)的PWM,所以可设置中断的时间间隔为0.01ms,，然后中断100次即为1ms。
在中断子程序内，可设置一个变量如time,在中断子程序内，有三条重要的语句:1、当time>=100时，time清零(此语句保证频率为1000HZ)，2、当time>n时(n应该在0－100之间变化开)，让单片相应的I/O口输出高电平，当time<n时，让单片相应的I/O口输出低电平，此时占空比就为%n。
2、程序1，使单片机的I/O口输出固定频率的PWM波下面按上面的思路给出一个具体程序：/*******************************************************************/ /* 程序名：单片机输出固定频率的PWM波*//* 晶振：11.00592 MHz CPU型号：STC89C52 *//* 功能：P2^0口输出周期为1ms(1000HZ),占空比为%80的PWM波*//*****************************************************************/#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit PWM1=P2^0;//接IN1 控制正转sbit PWM2=P2^1;//接IN2 控制反转uchar time;void main(){TMOD=0x01;//定时器0工作方式1TH0=0xff;//(65536-10)/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01msEA=1;//开总中断ET0=1;//开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0while(1){}}void delay(uint z){uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=500;y>0;y--);}void tim0() interrupt 1{TR0=0;//赋初值时，关闭定时器TH0=0xff;//(65536-10)/256;//赋初值定时TL0=0xf7;//(65536-10)%256;//0.01msTR0=1;//打开定时器time++;if(time>=100) time=0;//1khzif(time<=20) PWM1=0;//点空比%80else PWM1=1;PWM2=0;}程序说明：1、关于频率的确定：对于11.0592M晶振，PWM输出频率为1KHZ,此时设定时器0.01ms中断一次，时中断次数100次即为1KHZ( 0.01ms*100=1ms，即为1000HZ)此时，定时器计数器赋初值为TH0=FF,TL0=F7。
基于单片机PWM控制技术的实现
基于单片机PWM控制技术的实现一、本文概述本文旨在深入探讨基于单片机PWM（脉冲宽度调制）控制技术的实现。
PWM控制技术是一种广泛应用于电机控制、电源管理、照明系统等领域的电子控制技术。
通过调整脉冲的宽度，实现对输出电压或电流的精确控制，从而满足各种应用场景的需求。
本文将首先简要介绍PWM控制技术的基本原理和单片机在PWM控制中的应用，然后详细阐述单片机PWM控制技术的具体实现方法，包括硬件电路设计、软件编程以及优化策略等方面。
本文还将分析单片机PWM控制技术的优缺点，并探讨其在不同领域的应用前景。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解单片机PWM控制技术的实现过程，为实际应用提供有益的参考和指导。
二、单片机PWM控制技术基础脉宽调制（PWM，Pulse Width Modulation）是一种数字控制技术，通过对模拟信号的采样，把模拟信号转换成一定频率的脉冲信号，再通过控制脉冲信号的占空比（即脉冲宽度与脉冲周期之比）来模拟输出不同的模拟信号电平。
这种技术在电子控制系统中应用广泛，尤其在电机控制、电源管理、照明调节等领域发挥着重要作用。
单片机（MCU，Microcontroller Unit）是一种集成度高、功能强大的微型计算机，内部集成了CPU、存储器、I/O接口等多种功能模块。
单片机利用PWM控制技术，可以通过编程实现对外部设备的精确控制。
在单片机中实现PWM控制，一般需要通过定时器或专门的PWM模块生成具有特定占空比的脉冲信号。
占空比的大小决定了输出信号的平均电平，从而实现模拟信号的数字化控制。
例如，当占空比为50%时，输出的平均电平为电源电压的一半。
在PWM控制中，频率和占空比是两个关键参数。
频率决定了PWM 信号的平滑度，频率越高，输出的模拟信号越平滑。
占空比则决定了输出信号的平均电平，通过调整占空比可以实现对外部设备的精确控制。
选择合适的PWM模块或定时器。
不同的单片机可能具有不同的PWM模块或定时器资源，需要根据具体需求选择合适的模块或定时器。
如何利用单片机调PWM波完美教程
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0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适性看，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0.6mV，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±0.3%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//定时器T0中断，向8253发送控制字和数据void T0Int() interrupt 1{TH0 = 0xB1;TL0 = 0xE0; //20ms的时钟基准//先写入控制字，再写入计数值SERVO0 = 0x30; //选择计数器0，写入控制字PWM0 = BUF0L; //先写低，后写高PWM0 = BUF0H;SERVO1 = 0x70; //选择计数器1，写入控制字PWM1 = BUF1L;PWM1 = BUF1H;SERVO2 = 0xB0; //选择计数器2，写入控制字PWM2 = BUF2L;PWM2 = BUF2H;}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(0.5～2.5ms 的正脉冲宽度)和舵机的转角(-90°～90°)线性度较好/***************************************************************************//*杭州电子&计算机工作室*//* *//*步进电机演示程序*//*目标器件：AT89S51 *//*晶振:11.0592MHZ *//*编译环境：Keil 7.50A *//***************************************************************************//*********************************包含头文件********************************/ #include <reg51.h>/*********************************端口定义**********************************/ sbit key = P1^4;/**************************************************************************** 函数功能:延时子程序入口参数:出口参数:****************************************************************************/ void delay(void){int k;for(k=0;k<2000;k++);}/**************************************************************************** 函数功能:主程序入口参数:出口参数:****************************************************************************/ void main(){P0=0x00; //输出全高key=1; //按键置输入状态while(1) //主循环{if(key==1) //无键按下正转{P0=0xFC; //1100delay();P0=0xF6; //0110delay();P0=0xF3; //0011delay();P0=0xF9; //1001}else //有键按下反转{P0=0xFC; //1100delay();P0=0xF9; //1001delay();P0=0xF3; //0011delay();P0=0xF6; //0110delay();}}}利用定时/计数器T0从P1.0输出周期为1s的方波，让发光二极管以1HZ闪烁，#include<reg52.h> //52单片机头文件#include <intrins.h> //包含有左右循环移位子函数的库#define uint unsigned int //宏定义#define uchar unsigned char //宏定义sbit P1_0=P1^0;uchar tt;void main() //主函数{TMOD=0x01;//设置定时器0为工作方式1TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;EA=1;//开总中断ET0=1;//开定时器0中断TR0=1;//启动定时器0while(1);//等待中断产生}void timer0() interrupt 1{TH0=(65536-50000)/256;TL0=(65536-50000)%256;tt++;if(tt==20){tt=0;}}//12MHz#include <reg51.h>void InitTimer0(void){TMOD = 0x01;TH0 = 0x0B1;TL0 = 0x0E0;EA = 1;ET0 = 1;TR0 = 1;}void delay(void) //误差0us 延时1ms 此处可以修改高电平周期//修改此处的延时可以更改舵机转的角度，45度具体是多少你可以试试{unsigned char a,b,c;for(c=1;c>0;c--)for(b=142;b>0;b--)for(a=2;a>0;a--);}void main(void){InitTimer0();P1_2=0;while(1);}void Timer0Interrupt(void) interrupt 1{//20ms中断TH0 = 0x0B1;TL0 = 0x0E0;P1_2=1;delay();P1_2=0;}。
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PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一O PLC 控制系统安全接地设计及其工程实践一般应注意以下一些问题=a .采用一点接地O 一般情况下接地方式与频率有关9当频率低于1M~Z 时可用一点接地9高于10M~Z 时采用多点接地O PLC 控制系统因信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响9装置之间信号交换频率一般都低于1M~Z 9所以PLC 控制系统采用一点接地O 集中布置的PLC 系统适于并联一点接地方式9各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极O 如果装置间距较大9应采用串联一点接地方式9用1根大截面铜母线(PEB >连接各装置柜体中心接地点9然后将接地母线直接连接接地极Ob .接地线采用大于22mm 2的铜导线9接地母线(PEB >使用截面大于60mm 2的铜排O 在接地末端测量接地电阻应小于2O 9接地极最好埋在距建筑物10～15m 远处9而且PLC 系统接地点必须与强电设备接地点相距10m 以上Oc .信号源和交源电不允许共同使用1根地线9在接线铜排上才能把各个接地点联接在一起;屏蔽地\保护地各自独立地接到接地铜排上9不应当将其和电源地\信号地在其它任意地方扭在一起O 3结束语PLC 控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题9在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素9合理有效地抑制抗干扰O 另外9还需要说明的是9由于电磁干扰的复杂性9要根本消除干扰影响是不可能的9因此9在PLC 控制系统的软件设计和组态时9还应在软件方面进行抗干扰处理O 参考文献=1]皮壮行9等.可编程序控制器的系统设计与应用实例 M ].北京=机械工业出版社92000.2]袁任光.可编程序控制器选用手册 M ].北京=机械工业出版社92002.3]郭宗仁9等.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术 M ].北京=人民邮电出版社92000.4]陈宇9等.可编程序控制器基础及编程技巧 M ].广州=华南理工出版社92002.5]王庆斌9等.电磁干扰及电磁兼容技术 M ].北京=机械工业出版社91999.作者介绍=徐滤非(1964->9男9湖北黄石人9黄石高等专科学校自动化系讲师9从事工业自动化的教学及科研工作O用单片机产生7路舵机控制P WM 波的方法刘歌群9卢京潮9闫建国9薛尧舜9(西北工业大学9陕西西安710072)M et hod t o G enerat e 7Pul seW i dt h M odul ati on W aves W it h S i n g l echi p M i cr o p r ocessor t oContr ol Ser vosLI U G e<un 9LU ji n g chao 9YAN jiang uo 9XUE Yao shun (Nort h Wester n Pol y technic Uni versit y 9X i an 7100729Chi na )摘要C提出了一种利用80C196KC 单片机产生7路P WM 波来控制FUTABA 舵机的方法O 利用分时机制产生每一路P WM 波的上升沿和下降沿97路波形从单片机的P1口同时输出9分辨率达到2卜s O 本方法具有成本低\分辨率高\输出路数多等优点9并在某机器人控制器中得到了成功应用O收稿日期=20030529关键词=单片机;P WM 波;软件定时器;运动控制器中图分类号=TP211.4;TN787.2文献标识码=B 文章编号=10012257(2004>02007603Abstract =A m et hod t o g enerat e 7p ul seW i dt hmodul ati on Waves W it h si n g l e chi p m i cr o p r ocessor 80C196KC f or t he contr olli n g of Fut aba ser vos i s p r o p osed .Each P WM Wave i s p r oduced b y m echa-ni s m of ti m eshari n g.A ll7Waves9Whose resol uti on i s2us9are out p utt ed f r o m Port1of CP U si mult a-neousl y.W it h advant a g es of l o W cost9hi g h resol u-ti on and more out p ut nu mber9t he m et hod has been successf ull y a pp li ed i n an r obot co m p ut er contr ol s y st e m.Ke y words C si n g l e chi p m i cr o p r ocessor9p ul se W i dt h modul ati on Wave9sof t Ware ti m er9move-m ent contr oll er0引言在机器人无人驾驶汽车和无人驾驶飞机等运动控制器的设计中9常会遇到多路P WM波的产生问题O机器人的头肩肘腕指等关节9无人飞机的舵面1I9无人驾驶汽车的方向盘和油门等9都需要电机驱动9所以在这一类的控制器中需要多路的P WM信号来完成控制任务O在80C196单片机作为主芯片的控制器中9要产生多路P WM信号存在以下问题Ca.单片机的P WM波发生器是固定周期的9难以完成各种周期的P WM输出要求Ob.专门的P WM波发生器芯片波形周期受限定时精度不高增加系统的体积成本Oc.用单片机的高速输出~SO产生P WM波2I9周期和分辨率可达到要求9但最多只能输出4路O 因此需要一种低成本高分辨率能够产生多路P WM波的方法O FUTABA舵机周期为14590卜s9工作正脉冲宽度为1200～1800卜s9有多种型号9常用于各种运动控制器3I O由于其工作正脉冲宽度不大于周期的1/89所以为利用软件定时器产生8路P WM波提供了可能性O由于中断响应和执行中断服务程序会占用一定的时间9为保证有一定的富余时间9本方法可以产生稳定的7路FUTABA舵机控制用P WM波O1实现7路P WM波输出的机理由于各路P WM波的周期相同9工作正脉冲宽度小于周期的1/89可以在1个周期的时间里分时启动各路P WM波的上升沿9再利用1个软件定时器确定该路P WM波的输出宽度O第1个软件定时器按周期的1/7时间定时9并设置输出通道号9输出号从0开始O第1个软件定时器定时中断响应后9将当前输出通道号对应的引脚输出置高电平9设置该路输出正脉冲宽度9并启动第2个软件定时器9输出通道号指向下一路O第2个软件定时器定时时间到后9将当前输出引脚置低电平9此路P WM在该周期中输出结束9系统等待第1个软件定时器下一个1/7周期的中断到来9再利用第2个软件定时器输出下一路P WM波O7路全部输出完毕之后9输出号设为09重复新一轮输出O 7路P WM波的时间分配如图1所示O总周期为14590卜s91/7周期为2084卜sO图17路P WM波的时间分配图27路P WM波输出的软件设计80C196KC单片机有4个软件定时器4I9选用软件定时器0进行1/7周期定时9选用软件定时器3定时每一路的高电平宽度O定义curr P WMPort 为当前输出通道号9初始值为09对应P1.0口O定义数组p Wm out7I为各路输出脉冲宽度值9数组值初始化为中位值1520卜s O程序一开始对~SO 进行初始化9选择定时器1为时间基准9使软件定时器中断9按1/7周期时间启动软件定时器0O软件定时器0的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置高电平9按p Wm out curr P WM-Port I对应的时间装载并启动软件定时器39并按1/ 7周期时间再次启动软件定时器0O软件定时器3的中断响应子程序把当前输出通道号对应的P1口引脚置低电平O程序原理性伪代码C＃defi ne Z W Z1520//中位值1520卜sst ati c I NT8U curr P WMPort9//输出通道号I NT16U p Wm out7I=Z W Z9Z W Z9Z W Z9 Z W Z9Z W Z9Z W Z9Z W Z}9//各路输出脉冲宽度值voi d i nit hsi o(voi d>//初始化~SOcurr P WMPort=09hso co mm and=0x189hso ti m e=ti m er1+0x61b9//2084卜s91/7个时间周期voi d Sof t T i m er0软件定时器0中断响应子程序Whil e i os0&0x80as m dihso co mm and=0x18hso ti m e=ti m er1+2084再次启动软件定时器0Whil e i os0&0x80hso co mm and=0x1bhso ti m e=ti m er1+p Wm out curr P WM-Port启动软件定时器3set bit i o p ort1curr P WMPort上升沿置高电平as m eicurr P WMPort++if curr P WMPort==7curr P WMPort=0指向下一通道voi d Sof t T i m er3软件定时器3中断响应子程序as m diif curr P WMPort==0clr bit i o p ort16el seclr bit i o p ort1curr P WMPort-1下降沿置低电平as m ei80C196KC单片机选用12M~Z晶振1个状态周期为167ns5作为~SO时间基准的定时器1分辨率为8个状态周期故软件定时器的分辨率为8 >167ns=1.336卜s小于2卜s经测试软件定时器0的中断响应子程序执行时间为60卜s左右在~SO时间装载的时候把相应的软件运行时间减掉最后得出的真实定时时间就符合舵机对控制P WM信号的要求为了防止更高优先中断影响准确的定时时间在中断响应子程序中实行了关中断3输出结果利用逻辑分析仪测得的单片机P1口输出波形如图2所示图2P1口输出波形图由图可以看出软件定时比较准确由于中断响应时间等不确定因素会有3卜s的定时误差从使用的角度来说已经满足了舵机控制的要求4结束语通过分时输出高电平利用2个软件定时器在单片机上产生了7路P WM波成功地实现了对某机器人7个FUTABA舵机颈1路肩2路肘2路指2路的控制输出的P WM波定时精度高占用单片机资源少没有增加额外的硬件输出路数多成本低可以应用于需要控制多个FUTABA舵机的场合对于如直流脉宽调制调速6等其他需要产生P WM波的系统设计也有一定的借鉴作用参考文献1刘歌群.小型无人机飞行控制器的硬件设计J.计算机测量与控制200322144-146.2孙涵芳.I NTEL16位单片机M.北京北京航空航天大学出版社1995.3Futaba Cor p orati on EB OL.htt p WWW.f utaba-rc.co m ser vos f ut m0211.ht m l20030320.4程军.I NTEL80C196单片机应用实践与C语言开发M.北京北京航空航天大学出版社2000.5何立民.单片机应用系统设计M.北京北京航空航天大学出版社1990.6吕平宝谢剑英.基于80C196KC的直流电机P WM调速控制器的设计与应用J.测控技术200221830-32.作者简介刘歌群1974-男陕西西安人西北工业大学自动化学院博士研究生研究方向为计算机控制与智能控制飞行控制过程控制系统的应用与研究薛尧舜1979-男回族江苏扬州人西北工业大学自动化学院硕士研究方向为计算机控制与智能控制用单片机产生7路舵机控制PWM波的方法作者：刘歌群， 卢京潮， 闫建国， 薛尧舜作者单位：西北工业大学,陕西,西安,710072刊名：机械与电子英文刊名：MACHINERY & ELECTRONICS年，卷(期)：2004(2)被引用次数：25次1.刘歌群小型无人机飞行控制器的硬件设计[期刊论文]-计算机测量与控制 2003(02)2.孙涵芳Intel 16位单片机 19953.Futaba Corporation 20034.程军Intel80C196单片机应用实践与C语言开发 20005.何立民单片机应用系统设计 19906.吕平宝;谢剑英基于80C196KC的直流电机PWM调速控制器的设计与应用[期刊论文]-测控技术 2002(08)1.方庆山.林春方.FANG Qing-shan.LIN Chun-fang一种基于AT89C2051的多路舵机控制方案设计[期刊论文]-微特电机2009,37(7)2.梁锋.王志良.解仑.徐文学.LIANG FENG.WANG ZHILIANG.XIE LUN.XU WENXUE多舵机控制在类人机器人上的应用[期刊论文]-微计算机信息2008,24(2)3.冯晓伟.王雷阳.李正生.FENG Xiao-wei.WANG Lei-yang.LI Zheng-sheng多路舵机控制PWM发生器的设计与Proteus仿真[期刊论文]-现代电子技术2011,34(11)4.时玮利用单片机PWM信号进行舵机控制[期刊论文]-今日电子2005(10)5.付丽.刘卫国.伊强.FU Li.LIU Wei-guo.YI Qiang单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[期刊论文]-微特电机2006,34(2)6.张龙.孟偲.刘颖.王田苗.ZHANG Long.MENG Cai.LIU Ying.WANG Tian-miao仿壁虎机器人多路舵机控制器设计[期刊论文]-微特电机2010,38(9)1.李素娟.蒋维安基于51单片机多通道直流电机调速设计[期刊论文]-机电工程技术 2010(6)2.李一波.高永霞系留飞艇地面监测系统艇载控制模块设计[期刊论文]-电子技术应用 2010(11)3.秦萍舵机在机器人技术中的应用及编程方法[期刊论文]-价值工程 2013(32)4.宫俊.俞志伟.戴振东基于LPC2103的四足机器人控制系统设计[期刊论文]-中国科技博览 2011(12)5.曲娜.周鹏.程凤芹.于秋红基于步进电机控制的平面切割模型的研究[期刊论文]-赤峰学院学报（自然科学版）2013(17)6.曹杰.戴敏小型多自由度机器人舵机群控制系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2011(7)7.曹杰.戴敏小型多自由度机器人舵机群控制系统设计[期刊论文]-微计算机信息 2011(3)8.黄雪梅.徐谋锋.张新义.魏修亭基于DSP产生24路PWM波形的研究[期刊论文]-计算机测量与控制 2010(10)10.高同跃.龚振邦.罗均.冯伟一种超小型无人机舵机控制系统的设计[期刊论文]-计算机测量与控制 2007(8)11.时玮利用单片机PWM信号进行舵机控制[期刊论文]-今日电子 2005(10)12.蒋辰飞.刘子龙.胡少凯.韩光鲜基于AVR单片机的多舵机控制精度的研究[期刊论文]-信息技术 2014(3)13.霍丽霞.罗卫兵.迟晓鹏多通道舵机控制器设计[期刊论文]-现代电子技术 2010(21)14.祁乐.闫继宏.朱延河.赵杰小型双足步行机器人的研制[期刊论文]-机械工程师 2006(11)15.付丽.刘卫国.伊强单片机控制的多路舵机用PWM波产生方法[期刊论文]-微特电机 2006(2)16.赵杰.郭亮.臧希喆.姜健.蔡鹤皋应用于六足机器人平台的舵机控制器设计[期刊论文]-机械与电子 2005(9)17.黄雪梅.范强.魏修亭舵机控制用PWM信号的研究与实现[期刊论文]-微计算机信息 2010(5)18.胡相利.宋爱国跳跑式微型弹跳机器人的设计与实现[期刊论文]-测控技术 2009(8)19.柴稳.徐娅萍.黄伟峰.支立纯基于单片机的多路舵机平稳驱动方法的设计和实现[期刊论文]-微特电机2008(12)20.伍文平.王小兵基于多单片机的模型直升机机载测控系统设计[期刊论文]-电子测量技术 2009(5)21.彭永强.李祖枢.薛方正基于舵机云台的人型机器人单目视觉测距[期刊论文]-计算机测量与控制 2009(11)22.张红涛.赵书尚.韩建海基于CMOS传感器的智能小车设计[期刊论文]-河南科技大学学报(自然科学版) 2009(1)23.曾漫.熊小丽.丁文革.范亚龙一种典型数字无刷电动舵机的设计[期刊论文]-中北大学学报（自然科学版）2011(6)24.郭亮六足仿生机器人的研制[学位论文]硕士 200525.韩松3-URU型并联机器人的研制及其运动学特性分析[学位论文]硕士 200526.陈青松基于DSP & CPLD的超小型无人直升机飞控系统研究与设计[学位论文]硕士 2006本文链接：/Periodical_jxydz200402025.aspx。