舵机是一种方位伺服的驱动器。它接纳必定的操控信号，输出必定的视点，适用于那些需求视点不断改动并能够坚持的操控体系。在微机电体系和航模中，它是一个根本的输出履行机构。以FUTABA-S3003型舵机为例，图1是FUFABA-S3003型舵机的内部电路。
舵机的作业原理是：PWM信号由接纳通道进入信号解调电路BA66881。的12脚进行解调，取得一个直流偏置电压。该直流偏置电压与电位器的电压比较，取得电压差由BA6688的3脚输出。该输出送人电机驱动集成电路BA6686，以驱动电机正回转。当电机转速必守时，经过级联减速齿轮带动电位器R。，旋转，直到电压差为O，电机中止滚动。舵机的操控信号是PWM信号，使用占空比的改动改动舵机的方位。
舵机的操控办法
电源线和地线用于供给舵机内部的直流电机和操控线路所需的动力.电压一般介于4～6V，一般取5V。留意，给舵机供电电源应能供给满意的功率。操控线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。当方波的脉冲宽度改动时，舵机转轴的视点发生改动，视点改动与脉冲宽度的改动成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的联系可用围 3来表明。
舵机操控器硬件电路设计
从上述舵机转角的操控办法可看出，舵机的操控信号本质是一个可嗣宽度的方波信号(PWM)。该方波信号可由FPGA、模仿电路或单片机来发生。选用FPGA本钱较高，用模仿电路来完结则电路较杂乱，不适协作多路输出。一般选用单片机作舵机的操控器。现在选用单片机做舵机操控器的计划比较多，能够使用单片机的守时器中止完结PWM。该计划将20ms的周期信号分为两次守时中止来完结：一次守时完结高电平守时Th;一次守时完结低电平守时T1。Th、T1的时刻值随脉冲宽度的改换而改动，但，Th+T1=20ms。该办法的长处是，PWM信号完全由单片机内部守时器的中止来完结，不需求增加外围硬件。缺陷是一个周期中的PWM信号要分两次中止来完结，两次中止的守时值核算较费事;为了满意20ms的周期，单片机晶振的频率要下降;不能完结多路输出。也能够选用单片机+8253计数器的完结计划。该计划由单片机发生计数脉冲(或外部电路发生计数脉冲)供给给8253进行计数，由单片机给出8253的计数比较值来改动输出脉宽。该计划的长处是能够完结多路输出，软件设计较简略;缺陷是要增加l片8253计数器，增加了硬件本钱。本文在归纳上述两个单片机舵机操控计划基础上，提出了一个新的设计计划，如图4所示。
该计划的舵机操控器以AT89C2051($0.5940)单片机为中心，555构成的振荡器作为守时基准，单片机经过对555振荡器发生的脉冲信号进行计数来发生PWM信号。该操控器中单片机能够发生8个通道的PWM信号，分别由AT89C2051的P1.0～Pl.7(12～19引脚)端口输出。输出的8 路PWM信号经过光耦阻隔传送到下一级电路中。由于信号经过光耦传送过程中进行了反相，因而从光耦出来的信号有必要再经过反相器进行反相。方波信号经过光耦传输后，前沿和后沿会发生畸变，因而反相器选用CD40106($0.1125)施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形，发生规范的PWM方波信号。笔者在试验过程中发现，舵机在运转过程中要从电源吸纳较大的电流，若舵机与单片机操控器共用一个电源，则舵机会对单片机发生较大的搅扰。因而，舵机与单片机操控器选用两个电源供电，两者不共地，经过光耦来阻隔，而且给舵机供电的电源最好选用输出功率较大的开关电源。该舵机操控器占用单片机的个SCI串口。串口用于接纳上位机传送过来的操控指令，以调理每一个通道输出信号的脉冲宽度。MAX232($2.0686)为电平转换器，将上位机的RS232($780.5000)电平转换成TTL电平。
完结多路PWM信号的原理
在模仿电路中，PWM脉冲信号能够经过直流电平与锯齿波信号比较来得到。在单片机中，锯齿波能够经过对整型变量加1操作来完结，如图5所示。假定单片机程序中设置一整型变量SawVal，其值改动规模为O～N。555振荡电路发生的外部计数时钟信号输入到AT89C2051的INTO脚。每逢在外部计数时钟脉冲的下降沿，单片机发生外部中止，履行外部中止INT0的中止服务程序。每发生一次外部中止，对SawVal履行一次加1操作，若SawVal已达到最大值N，则对SawVal清O。SawVal值的改动规则相当于锯齿波，如图5所示。若在单片机程序中设置另一整型变量DutyVal，其值的改动规模为 O～N。每逢在SawVal清0时，DulyVal从上位机发送的操控指令中读入脉冲宽度系数值，例如为H(0≤H≤N)。若 DutyVal≥SawVal，则对应端口输出高电平;若DutyVal《Sawval，则对应端口输出低电平。从图5中可看出，若改动 DutyVal的值，则对应端口输出脉冲的宽度发生改动，但输出脉冲的频率不变，此即为PWM波形。
