一種單片機精確控制舵機偏轉角度的設計

梁婷

摘 要： 本文闡述了STC15F系列單片機產生雙路可調占空比的PWM信號同時控制兩只舵機的設計原理，同時詳解了水平方位及垂直仰角方向舵機調節的程序設計，文中給出了PWM信號控制舵機角度精度的推算及編程實現，合理巧妙的利用單片機有限的資源，對于舵機角度控制的應用場景有較大的參考價值。

關鍵詞： 單片機;PWM信號控制舵機;偏轉角度設計

【中圖分類號】TM33 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.33.145

1 舵機PWM信號與控制精度制定

1.1 PWM 信號的定義

PWM 信號為脈寬調制信號，其特點在于他的上升沿與下降沿之間的時間寬度，具體的時間寬窄協議參考圖1，給出了舵機一種標準協議規定的PWM控制舵機的信號波形圖。

1.2 PWM信號控制舵機轉到指定角度

舵機的角度是由控制信號脈沖的持續時間決定的，這叫做脈沖編碼調制（PCM）。舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍，總間隔為2ms。脈沖的寬度將決定馬達轉動的距離。例如：1.5毫秒的脈沖，電機將轉向90度的位置（通常稱為中立位置，對于180°舵機來說，就是90°位置）。如果脈沖寬度小于1.5毫秒，那么電機軸向朝向0度方向。如果脈沖寬度大于1.5毫秒，軸向就朝向180度方向。以180度舵機為例，對應的控制關系是這樣的：0.5ms對應0度、1.0ms對應45度、1.5ms對應90度、2.0ms對應135度、2.5ms對應180度;

1.3 PWM信號控制精度制定

假設用12MHZ的晶體振蕩器作為時鐘，單片機定時計時器的最小時間單元為 1uS。那么 0.5mS-2.5ms的寬度為 2mS = 2000uS。舵機可以轉動 180 度，那么理論控制精度為180度÷2000=0.09 度。

8位單片機其數據分辨率為256，那么經過舵機極限參數實驗，得到應該將其劃分為 250 份。……