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標(biāo)題: 【開發(fā)教程5】瘋殼·人形街舞機(jī)器人-舵機(jī)的基本控制 [打印本頁]

作者: Linda-x 時間: 2022-7-18 16:32
標(biāo)題: 【開發(fā)教程5】瘋殼·人形街舞機(jī)器人-舵機(jī)的基本控制

多自由度人形雙足舞蹈機(jī)器人

——瘋殼·機(jī)器人開發(fā)系列

舵機(jī)的基本控制

1 舵機(jī)簡介

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

圖 1
一般來說，舵機(jī)由舵盤、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 PWM 脈寬調(diào)節(jié)角度，周期為 20ms，占空比 0.5ms 到 2.5ms 的脈寬電平對應(yīng)舵機(jī) 0 度到 180 度角度范圍。因此，我們就可以通過 IAP15W4K61S4 單片機(jī)產(chǎn)生不同占空比的方波，來控制舵機(jī)軸的不同位置，從而控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動。

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 來增加輸出電流。另外，機(jī)器人的頭部舵機(jī)的信號線是通過 P27 與 74HC244 相連間接控制的。

圖 2
3軟件設(shè)計(jì)

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

Px 對應(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

每個引腳對應(yīng)的兩個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，從初值開始加 1 計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時，由硬件置 1TF0，向 CPU 請求中斷，一致保持到 CPU 響應(yīng)該中斷時，才由硬件清 0。
TR0：定時器的運(yùn)行控制位。該位由軟件社設(shè)置清零。

IE0：外部中斷 0 請求源（INT0/P3.2）標(biāo)志。IE0=1 外部中斷 0 向 CPU 請求中斷，當(dāng) CPU 響應(yīng)外部中斷時，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)時器/計(jì)數(shù)器工作模式寄存器 TMOD

圖 6
M1，M0：定時器/計(jì)數(shù)器模式選擇。C/T：清 0 作為定時器，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。

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，然后通過賦值給 P27 一或者零，來

控制 P27 口輸出高低電平。

關(guān)于定時器的使用，首先進(jìn)行初始化。

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

（2）設(shè)置定時器 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）打開總中斷

代碼2

完成定時器 0 初始化之后，就必須通過函數(shù) Timer0(unsigned int us)給 TH0、TL0 填值。當(dāng)時間到了，程序就可以進(jìn)入定時中斷函數(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)入定時中斷函數(shù)，就必須再一次裝載定時器。

代碼3
我們在中斷函數(shù)中再次裝載定時器，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 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、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。串口號根據(jù)實(shí)際情況選擇。

圖 10
（4）點(diǎn)擊打開程序文件，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，打開機(jī)器人的電源開關(guān)，運(yùn)行代碼，就能看到我們的機(jī)器人在做搖頭動作。

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