利用单片机PWM信号进行舵机控制.docx

PWM 信号在舵机控制中的应用 舵机控制是机器人机电控制系统中的重要组件，舵机的控制效果直接影响到整个系统的性能。单片机系统可以作为舵机控制的解决方案，通过 PWM 信号的输出来控制舵机的转动。 在机器人机电控制系统中，舵机控制的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。 单片机系统实现舵机转角控制的原理是：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。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。 在系统中，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。 单片机系统实现 PWM 信号的输出，通过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。软件流程如图 2 所示。 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。 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。 PWM 信号在舵机控制中的应用具有以下特点： * 单片机系统可以实现舵机的精准控制 * PWM 信号的输出可以实现舵机的角度控制 * 单片机系统可以减少硬件电路和软件开销 *PWM 信号的输出可以实现舵机的灵活运动 PWM 信号在舵机控制中的应用可以实现舵机的精准控制，提高控制系统的工作效率和控制精度。