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【教程5】人形街舞机器人-舵机的基本控制

多自由度人形双足舞蹈机器人
——疯壳·机器人开发系列
舵机的基本控制




1 舵机简介

本章,我们将使用 IAP15W4K61S4 单片机控制舵机的转动。

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图 1
一般来说,舵机由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路组成。
它的输入线一共 3 条,电源线、地线和控制线。

舵机是通过 PWM 脉宽调节角度,周期为 20ms,占空比 0.5ms 到 2.5ms 的脉宽电平对应舵机 0 度到 180 度角度范围。因此,我们就可以通过 IAP15W4K61S4 单片机产生不同占空比的方波,来控制舵机轴的不同位置,从而控制舵机的转动。

2 硬件设计
由于单片机在实际中的输出电流很小,本次就使用了 74HC244 来增加输出电流。另外,机器人的头部舵机的信号线是通过 P27 与 74HC244 相连间接控制的。

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图 2
3软件设计

本次我们是通过定时器 T0 控制 IO 口输出高低电平的时间来输出 PWM。首先,我们介绍一下 IO 口以及定时器相关寄存器。
(1)数据寄存器 Px

Px 对应的输入输出数据,以 P0 为例,如下图所示:

3.png
图 3
(2)模式寄存器

每个引脚对应的两个模式寄存器共同决定了引脚的工作模式,以 P0 为例,如下图所示:

4.png
图 4
(3)定时器/计数器 0/1 控制寄存器 TCON

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图 5
TF0:T0 溢出中断标志。T0 被允许计数以后,从初值开始加 1 计数,当产生溢出时,由硬件        置 1TF0,向 CPU 请求中断,一致保持到 CPU 响应该中断时, 才由硬件清 0。
TR0:定时器的运行控制位。该位由软件社设置清零。

IE0:外部中断 0 请求源(INT0/P3.2)标志。IE0=1 外部中断 0 向 CPU 请求中断,当 CPU 响应外部中断时,由硬件清 0 。
IT0:外部中断源 0 触发控制位。IT0=0,上升沿或下降沿均可触发外部中断 0。IT0=1,外部中断 0 程控为下降沿触发方式。
(4)计时器/计数器工作模式寄存器 TMOD

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图 6
M1,M0:定时器/计数器模式选择。C/T:清 0 作为定时器,置 1 作为计数器。
关于其它的寄存器,可以参考 IAP15W4K61S4 的数据手册。

代码中,我们首先将 IO 口初始化。

代码1.png
代码1
将 IO 口设置为准双向口,默认低电平,然后通过赋值给 P27 一或者零,来

控制 P27 口输出高低电平。

关于定时器的使用,首先进行初始化。

(1)设置辅助寄存器 AUXR,将定时器 0 设为传统 8051 速度的 12 分频。

(2)设置定时器 0 为 16 位不可重装载模式,TH0、TL0 全用。

(3)清除 T0 溢出中断标志。

(4)允许 T0 产生中断。

(5)打开总中断

代码2.png
代码2

完成定时器 0 初始化之后,就必须通过函数 timer0(unsigned int us)给 TH0、TL0 填值。当时间到了,程序就可以进入定时中断函数 T0_Inter(void) interrupt 1。当进入一次中断之后,如果还要再次进入定时中断函数,就必须再一次装载定时器。

代码3.png
代码3
我们在中断函数中再次装载定时器,改变 PWM 的占空比,让舵机不停的更换角度,从而达到使机器人做出摇头的效果。

代码4.png
代码4

4实验现象

首先打开下载软件 STC-ISP。

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图 7
(1)点击 Keil 仿真设置,添加 STC 相关的头文件。STC 的相关头文件路径是我们之前安装 Keil C51 的路径,如果之前采用的默认路径,那么选择 C 盘 Keil 文件夹。

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图 8
(2)添加完 STC 相关的头文件,点击弹窗中的确定。

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图 9

(3)设置单片机的型号、最低波特率、最高波特率如下图所示,硬件选项等选项默认即可。串口号根据实际情况选择。

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图 10
(4)点击打开程序文件,选择我们例程中的.hex 文件。

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图 11
(5)点击下载/编程,下载代码。

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图 12

(6)按一下电路板上面的 RST 按键,完成下载。

13.png
图 13


代码下载完成之后,打开机器人的电源开关,运行代码,就能看到我们的机器人在做摇头动作。



如需定制开发,请通过官网“疯壳”网页底部的“联系我们”进行联系

文件下载请点击:
4_舵机的基本控制.pdf (1.14 MB)
(下载次数: 1, 2022-8-16 11:41 上传)


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