AT89C2051多路舵機控制電路詳解?舵機是一種位置伺服的驅動器它接收一定的控制信号，輸出一定的角度，适用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統在微機電系統和航模中，它是一個基本的輸出執行機構以FUTABA-S3003型舵機為例，圖1是FUFABA-S3003型舵機的内部電路，我來為大家科普一下關于AT89C2051多路舵機控制電路詳解?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

AT89C2051多路舵機控制電路詳解

舵機是一種位置伺服的驅動器。它接收一定的控制信号，輸出一定的角度，适用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統。在微機電系統和航模中，它是一個基本的輸出執行機構。以FUTABA-S3003型舵機為例，圖1是FUFABA-S3003型舵機的内部電路。

舵機的工作原理是：PWM信号由接收通道進入信号解調電路BA66881。的12腳進行解調，獲得一個直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送人電機驅動集成電路BA6686，以驅動電機正反轉。當電機轉速一定時，通過級聯減速齒輪帶動電位器R。，旋轉，直到電壓差為O，電機停止轉動。舵機的控制信号是PWM信号，利用占空比的變化改變舵機的位置。

舵機的控制方法

電源線和地線用于提供舵機内部的直流電機和控制線路所需的能源.電壓通常介于4～6V，一般取5V。注意，給舵機供電電源應能提供足夠的功率。控制線的輸入是一個寬度可調的周期性方波脈沖信号，方波脈沖信号的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當方波的脈沖寬度改變時，舵機轉軸的角度發生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。某型舵機的輸出軸轉角與輸入信号的脈沖寬度之間的關系可用圍 3來表示。

舵機控制器硬件電路設計

從上述舵機轉角的控制方法可看出，舵機的控制信号實質是一個可嗣寬度的方波信号(PWM)。該方波信号可由FPGA、模拟電路或單片機來産生。采用FPGA成本較高，用模拟電路來實現則電路較複雜，不适合作多路輸出。一般采用單片機作舵機的控制器。目前采用單片機做舵機控制器的方案比較多，可以利用單片機的定時器中斷實現PWM。該方案将20ms的周期信号分為兩次定時中斷來完成：一次定時實現高電平定時Th;一次定時實現低電平定時T1。Th、T1的時間值随脈沖寬度的變換而變化，但，Th T1=20ms。該方法的優點是，PWM信号完全由單片機内部定時器的中斷來實現，不需要添加外圍硬件。缺點是一個周期中的PWM信号要分兩次中斷來完成，兩次中斷的定時值計算較麻煩;為了滿足20ms的周期，單片機晶振的頻率要降低;不能實現多路輸出。也可以采用單片機 8253計數器的實現方案。該方案由單片機産生計數脈沖(或外部電路産生計數脈沖)提供給8253進行計數，由單片機給出8253的計數比較值來改變輸出脈寬。該方案的優點是可以實現多路輸出，軟件設計較簡單;缺點是要添加l片8253計數器，增加了硬件成本。本文在綜合上述兩個單片機舵機控制方案基礎上，提出了一個新的設計方案，如圖4所示。

該方案的舵機控制器以AT89C2051($0.5940)單片機為核心，555構成的振蕩器作為定時基準，單片機通過對555振蕩器産生的脈沖信号進行計數來産生PWM信号。該控制器中單片機可以産生8個通道的PWM信号，分别由AT89C2051的P1.0～Pl.7(12～19引腳)端口輸出。輸出的8 路PWM信号通過光耦隔離傳送到下一級電路中。因為信号通過光耦傳送過程中進行了反相，因此從光耦出來的信号必須再經過反相器進行反相。方波信号經過光耦傳輸後，前沿和後沿會發生畸變，因此反相器采用CD40106($0.1125)施密特反相器對光耦傳輸過來的信号進行整形，産生标準的PWM方波信号。筆者在實驗過程中發現，舵機在運行過程中要從電源吸納較大的電流，若舵機與單片機控制器共用一個電源，則舵機會對單片機産生較大的幹擾。因此，舵機與單片機控制器采用兩個電源供電，兩者不共地，通過光耦來隔離，并且給舵機供電的電源最好采用輸出功率較大的開關電源。該舵機控制器占用單片機的個SCI串口。串口用于接收上位機傳送過來的控制命令，以調節每一個通道輸出信号的脈沖寬度。MAX232($2.0686)為電平轉換器，将上位機的RS232($780.5000)電平轉換成TTL電平。

實現多路PWM信号的原理

在模拟電路中，PWM脈沖信号可以通過直流電平與鋸齒波信号比較來得到。在單片機中，鋸齒波可以通過對整型變量加1操作來實現，如圖5所示。假定單片機程序中設置一整型變量SawVal，其值變化範圍為O～N。555振蕩電路産生的外部計數時鐘信号輸入到AT89C2051的INTO腳。每當在外部計數時鐘脈沖的下降沿，單片機産生外部中斷，執行外部中斷INT0的中斷服務程序。每産生一次外部中斷，對SawVal執行一次加1操作，若SawVal已達到最大值N，則對SawVal清O。SawVal值的變化規律相當于鋸齒波，如圖5所示。若在單片機程序中設置另一整型變量DutyVal，其值的變化範圍為 O～N。每當在SawVal清0時，DulyVal從上位機發送的控制命令中讀入脈沖寬度系數值，例如為H(0≤H≤N)。若 DutyVal≥SawVal，則對應端口輸出高電平;若DutyVal《Sawval，則對應端口輸出低電平。從圖5中可看出，若改變 DutyVal的值，則對應端口輸出脈沖的寬度發生變化，但輸出脈沖的頻率不變，此即為PWM波形。

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