【開(kāi)發(fā)教程5】瘋殼·人形街舞機(jī)器人-舵機(jī)的基本控制

Linda-x

多自由度人形雙足舞蹈機(jī)器人

——瘋殼·機(jī)器人開(kāi)發(fā)系列

舵機(jī)的基本控制

1 舵機(jī)簡(jiǎn)介

本章，我們將使用 IAP15W4K61S4 單片機(jī)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。


圖 1
一般來(lái)說(shuō)，舵機(jī)由舵盤(pán)、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)、直流電機(jī)、控制電路組成。
它的輸入線一共 3 條，電源線、地線和控制線。

舵機(jī)是通過(guò) PWM 脈寬調(diào)節(jié)角度，周期為 20ms，占空比 0.5ms 到 2.5ms 的脈寬電平對(duì)應(yīng)舵機(jī) 0 度到 180 度角度范圍。因此，我們就可以通過(guò) IAP15W4K61S4 單片機(jī)產(chǎn)生不同占空比的方波，來(lái)控制舵機(jī)軸的不同位置，從而控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 硬件設(shè)計(jì)
由于單片機(jī)在實(shí)際中的輸出電流很小，本次就使用了 74HC244 來(lái)增加輸出電流。另外，機(jī)器人的頭部舵機(jī)的信號(hào)線是通過(guò) P27 與 74HC244 相連間接控制的。


圖 2
3軟件設(shè)計(jì)

本次我們是通過(guò)定時(shí)器 T0 控制 IO 口輸出高低電平的時(shí)間來(lái)輸出 PWM。首先，我們介紹一下 IO 口以及定時(shí)器相關(guān)寄存器。
（1）數(shù)據(jù)寄存器 Px

Px 對(duì)應(yīng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，以 P0 為例，如下圖所示：


圖 3
（2）模式寄存器

每個(gè)引腳對(duì)應(yīng)的兩個(gè)模式寄存器共同決定了引腳的工作模式，以 P0 為例，如下圖所示：

圖 4
（3）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0/1 控制寄存器 TCON


圖 5
TF0：T0 溢出中斷標(biāo)志。T0 被允許計(jì)數(shù)以后，從初值開(kāi)始加 1 計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件        置 1TF0，向 CPU 請(qǐng)求中斷，一致保持到 CPU 響應(yīng)該中斷時(shí)， 才由硬件清 0。
TR0：定時(shí)器的運(yùn)行控制位。該位由軟件社設(shè)置清零。

IE0：外部中斷 0 請(qǐng)求源（INT0/P3.2）標(biāo)志。IE0=1 外部中斷 0 向 CPU 請(qǐng)求中斷，當(dāng) CPU 響應(yīng)外部中斷時(shí)，由硬件清 0 。
IT0：外部中斷源 0 觸發(fā)控制位。IT0=0，上升沿或下降沿均可觸發(fā)外部中斷 0。IT0=1，外部中斷 0 程控為下降沿觸發(fā)方式。
（4）計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式寄存器 TMOD


圖 6
M1，M0：定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式選擇。C/T：清 0 作為定時(shí)器，置 1 作為計(jì)數(shù)器。
關(guān)于其它的寄存器，可以參考 IAP15W4K61S4 的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

代碼中，我們首先將 IO 口初始化。


代碼1
將 IO 口設(shè)置為準(zhǔn)雙向口，默認(rèn)低電平，然后通過(guò)賦值給 P27 一或者零，來(lái)

控制 P27 口輸出高低電平。

關(guān)于定時(shí)器的使用，首先進(jìn)行初始化。

（1）設(shè)置輔助寄存器 AUXR，將定時(shí)器 0 設(shè)為傳統(tǒng) 8051 速度的 12 分頻。

（2）設(shè)置定時(shí)器 0 為 16 位不可重裝載模式，TH0、TL0 全用。

（3）清除 T0 溢出中斷標(biāo)志。

（4）允許 T0 產(chǎn)生中斷。

（5）打開(kāi)總中斷


代碼2

完成定時(shí)器 0 初始化之后，就必須通過(guò)函數(shù) Timer0(unsigned int us)給 TH0、TL0 填值。當(dāng)時(shí)間到了，程序就可以進(jìn)入定時(shí)中斷函數(shù) T0_Inter(void) interrupt 1。當(dāng)進(jìn)入一次中斷之后，如果還要再次進(jìn)入定時(shí)中斷函數(shù)，就必須再一次裝載定時(shí)器。


代碼3
我們?cè)谥袛嗪瘮?shù)中再次裝載定時(shí)器，改變 PWM 的占空比，讓舵機(jī)不停的更換角度，從而達(dá)到使機(jī)器人做出搖頭的效果。


代碼4

4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

首先打開(kāi)下載軟件 STC-ISP。


圖 7
（1）點(diǎn)擊 Keil 仿真設(shè)置，添加 STC 相關(guān)的頭文件。STC 的相關(guān)頭文件路徑是我們之前安裝 Keil C51 的路徑，如果之前采用的默認(rèn)路徑，那么選擇 C 盤(pán) Keil 文件夾。


圖 8
（2）添加完 STC 相關(guān)的頭文件，點(diǎn)擊彈窗中的確定。

       
圖 9

（3）設(shè)置單片機(jī)的型號(hào)、最低波特率、最高波特率如下圖所示，硬件選項(xiàng)等選項(xiàng)默認(rèn)即可。串口號(hào)根據(jù)實(shí)際情況選擇。


圖 10
（4）點(diǎn)擊打開(kāi)程序文件，選擇我們例程中的.hex 文件。


圖 11
（5）點(diǎn)擊下載/編程，下載代碼。

       
圖 12

（6）按一下電路板上面的 RST 按鍵，完成下載。


圖 13


代碼下載完成之后，打開(kāi)機(jī)器人的電源開(kāi)關(guān)，運(yùn)行代碼，就能看到我們的機(jī)器人在做搖頭動(dòng)作。



更多完整學(xué)習(xí)資料和對(duì)應(yīng)開(kāi)源套件，請(qǐng)登陸官網(wǎng):“瘋殼”

如需定制開(kāi)發(fā)，請(qǐng)通過(guò)官網(wǎng)“瘋殼”網(wǎng)頁(yè)底部的“聯(lián)系我們”進(jìn)行聯(lián)系

文件下載請(qǐng)點(diǎn)擊： 4_舵機(jī)的基本控制.pdf (1.14 MB)

2022-7-18 16:27 上傳

點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 積分 -1