畢業(yè)論文：舵機(jī)控制設(shè)計(jì)(硬件設(shè)計(jì))

1、 存檔編號 華北水利水電大學(xué)North China University of Water Resources and Electric Power 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 舵機(jī)控制設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)_學(xué) 院 信息工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 2021年 月 日教務(wù)處制獨(dú)立完成與誠信聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認(rèn)沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確的

2、說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承當(dāng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文作者簽名： 指導(dǎo)導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 簽字日期：畢業(yè)設(shè)計(jì)版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解華北水利水電大學(xué)有關(guān)保管、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)的規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電大學(xué)可以將畢業(yè)設(shè)計(jì)的全部或局部內(nèi)容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計(jì)原件或復(fù)印件和電子文檔涉密的成果在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 簽字日期：目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc15524 摘 要 PAGEREF _T

3、oc15524 I HYPERLINK l _Toc4774 ABSTRACT PAGEREF _Toc4774 II HYPERLINK l _Toc26434 第1章 概述 PAGEREF _Toc26434 1 HYPERLINK l _Toc26682 1.1、背景知識介紹 PAGEREF _Toc26682 1 HYPERLINK l _Toc8411 1.2、研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc8411 1 HYPERLINK l _Toc23695 1.3、設(shè)計(jì)目的與意義 PAGEREF _Toc23695 2 HYPERLINK l _Toc28700 1.4、研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)任務(wù)

4、 PAGEREF _Toc28700 2 HYPERLINK l _Toc15140 第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc15140 4 HYPERLINK l _Toc31724 2.1、系統(tǒng)框圖 PAGEREF _Toc31724 4 HYPERLINK l _Toc31524 2.2、功能說明 PAGEREF _Toc31524 4 HYPERLINK l _Toc829 2.2.1、PWM信號輸出 PAGEREF _Toc829 4 HYPERLINK l _Toc14945 2.2.2、PWM信號驅(qū)動舵機(jī) PAGEREF _Toc14945 5 HYPERLINK l

5、_Toc17563 2.2.3、紅外通信控制 PAGEREF _Toc17563 5 HYPERLINK l _Toc32048 2.2.4、串口通信 PAGEREF _Toc32048 5 HYPERLINK l _Toc23315 2.2.5、數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc23315 5 HYPERLINK l _Toc16949 2.3、器件與模塊選型 PAGEREF _Toc16949 5 HYPERLINK l _Toc865 2.3.1、主控芯片方案選擇 PAGEREF _Toc865 5 HYPERLINK l _Toc12627 2.3.2、晶振方案選擇 PAGERE

6、F _Toc12627 6 HYPERLINK l _Toc5005 2.3.3、顯示模塊方案選擇 PAGEREF _Toc5005 7 HYPERLINK l _Toc10080 2.3.4、舵機(jī)方案選擇 PAGEREF _Toc10080 7 HYPERLINK l _Toc86 2.3.5、無線控制模塊方案選擇 PAGEREF _Toc86 8 HYPERLINK l _Toc11348 2.3.6、最終選型方案 PAGEREF _Toc11348 9 HYPERLINK l _Toc26404 2.4、硬件資源介紹 PAGEREF _Toc26404 9 HYPERLINK l _To

7、c4104 2.4.1、單片機(jī) PAGEREF _Toc4104 9 HYPERLINK l _Toc2133 2.4.2、晶振 PAGEREF _Toc2133 11 HYPERLINK l _Toc2488 2.4.3、數(shù)碼管 PAGEREF _Toc2488 12 HYPERLINK l _Toc15644 2.4.4、舵機(jī) PAGEREF _Toc15644 14 HYPERLINK l _Toc22771 2.4.5、紅外發(fā)射器、接收頭 PAGEREF _Toc22771 18 HYPERLINK l _Toc3418 第3章 硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc3418 21 H

8、YPERLINK l _Toc6804 3.1、硬件電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc6804 21 HYPERLINK l _Toc27911 3.2、硬件模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc27911 21 HYPERLINK l _Toc23289 3.2.1、時(shí)鐘振蕩模塊 PAGEREF _Toc23289 21 HYPERLINK l _Toc9774 3.2.2、復(fù)位模塊 PAGEREF _Toc9774 22 HYPERLINK l _Toc30367 3.2.3、紅外接收模塊 PAGEREF _Toc30367 22 HYPERLINK l _Toc23436 3.2.4、顯示模

9、塊 PAGEREF _Toc23436 23 HYPERLINK l _Toc9401 3.2.5、舵機(jī)模塊 PAGEREF _Toc9401 23 HYPERLINK l _Toc12615 3.2.6、串口模塊 PAGEREF _Toc12615 24 HYPERLINK l _Toc9099 第4章 系統(tǒng)仿真調(diào)試 PAGEREF _Toc9099 25 HYPERLINK l _Toc21606 4.1、仿真環(huán)境介紹 PAGEREF _Toc21606 25 HYPERLINK l _Toc31884 4.2、仿真過程 PAGEREF _Toc31884 25 HYPERLINK l _

10、Toc7913 PAGEREF _Toc7913 25 HYPERLINK l _Toc18070 PAGEREF _Toc18070 26 HYPERLINK l _Toc17839 第5章 硬件實(shí)現(xiàn)與調(diào)試 PAGEREF _Toc17839 28 HYPERLINK l _Toc16055 5.1、硬件實(shí)物 PAGEREF _Toc16055 28 HYPERLINK l _Toc9874 5.2、硬件實(shí)現(xiàn)與調(diào)試 PAGEREF _Toc9874 29 HYPERLINK l _Toc5212 5.2.1、硬件實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc5212 29 HYPERLINK l _Toc1

11、6479 5.2.2、模塊電路檢測 PAGEREF _Toc16479 29 HYPERLINK l _Toc27621 5.2.3、硬件電路的靜態(tài)調(diào)試 PAGEREF _Toc27621 30 HYPERLINK l _Toc27541 5.2.4、硬件電路的動態(tài)調(diào)試 PAGEREF _Toc27541 31 HYPERLINK l _Toc29423 5.3、調(diào)試問題與解決 PAGEREF _Toc29423 32 HYPERLINK l _Toc25104 5.4、考前須知 PAGEREF _Toc25104 33 HYPERLINK l _Toc31700 第6章 總結(jié)與展望 PAGE

12、REF _Toc31700 34 HYPERLINK l _Toc21765 致 謝 PAGEREF _Toc21765 35 HYPERLINK l _Toc553 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc553 36 HYPERLINK l _Toc3076 附 錄 PAGEREF _Toc3076 37摘 要舵機(jī)又稱微伺服電機(jī)，其主要組成局部為伺服電機(jī)，包含伺服電機(jī)控制電路以及減速齒輪組。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制aike.baidu /view/3843918.htm機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。舵機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入HYPERLINK :/baike.baidu /vie

13、w/54338.htm信號控制，并能快速準(zhǔn)確反響，可以將HYPERLINK :/baike.baidu /view/10954.htm電壓信號轉(zhuǎn)化為HYPERLINK :/baike.baidu /view/359829.htm轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。與其他電機(jī)相比，舵機(jī)有著精度高、性能好、抗過載能力強(qiáng)、輸出HYPERLINK :/baike.baidu /view/44147.htm功率高、穩(wěn)定性好、及時(shí)性強(qiáng)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)代社會，在生產(chǎn)與生活中，舵機(jī)所占的比重越來越大，只要是要有動力源，而且對精度有要求的工程一般都可能涉及到舵機(jī)，如機(jī)床、印刷設(shè)備、機(jī)器人、自動化生產(chǎn)線等對工藝精度、加工

14、效率和工作可靠性等要求相對較高的設(shè)備。所以對舵機(jī)的學(xué)習(xí)與研究是相當(dāng)有必要的。在本設(shè)計(jì)中，我們采用單片機(jī)來驅(qū)動舵機(jī)工作，單片機(jī)通過改變輸出的pwm信號占空比來控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速；舵機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、自動旋轉(zhuǎn)等功能；我們同時(shí)設(shè)計(jì)了多種控制舵機(jī)的方式，分別為紅外遙控、上位機(jī)串口操縱、藍(lán)牙無線控制等方式，這樣來適應(yīng)不同的工作場合；為了更直觀地顯示轉(zhuǎn)角，我們采用了四位八段數(shù)據(jù)管用于實(shí)時(shí)顯示。采用了stc89c52作為主控芯片，舵機(jī)型號采用futaba S3003，紅外接收發(fā)射一體頭采用vs 1838 ，藍(lán)牙芯片采用HC-06；利用proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，依照原理圖焊接電路，下載hex文件到

15、單片機(jī)。硬件主控芯片能夠接收紅外發(fā)射器或串口發(fā)送過來的控制命令，來驅(qū)動舵機(jī)完成相應(yīng)的動作。正文將著重介紹硬件選擇、工作原理、硬件設(shè)計(jì)、仿真以及具體實(shí)現(xiàn)效果。 關(guān)鍵詞：舵機(jī)；控制；紅外；硬件；ABSTRACTSteering-engine is also known as the micro servo motor .Major Component of Steering-engine is the servo motor .The steering-engine includes servo motor control circuits and reduction gear group. It

16、 is a engine servo controlling the operation of mechanical element in servomotor system, and it is a kind of speed-transformation that drives servomotors indirectly . The rotor of steering-engine is controlled by the input signal, which can respond to the signal quickly and accurately . The rotor ca

17、n translate the voltage signal into torque and rotational speed to drive the controlled object . Compared with other motors, steering-engine has the following advantages:high precision, good performance,strong resistance to overload ability, high output power ,good stability, strong timeliness,low n

18、oise and so on .In modern society, the proportion of the steering-engine is increasing in our life and production. As long as a project have power, Steering engine is likely to be involved in a variety of situations in which high precise model is required . Such as machine tools, printing equipment,

19、 robot,automatic production line . Equipments of the projects are hard on craft precision ,processing efficiency and operational reliability . As a result, it is quite necessary to study and research steering-engine. In this design, we use single chip microcomputer to drive the steering-engine to wo

20、rk . The single-chip microcomputer system control the corner and speed of steering-engine by changing the duty ratio of pwm signal . Steering-engine can achieve the function of corotation, reverse and auto-rotation, etc . We also design a variety of way to control the steering-engine at the same tim

21、e,including the infrared control, PC serial port control,Bluetooth wireless control . In these way , steering-engine can work adapting to different work situations . In order to show around the corner more intuitively, we used the digital LED module to show the real-time .Stc89c52 is adopted as the

22、main control chip . The futaba S3003 is used as steering-engine model . The vs 1838 is used as our infrared emitter and receiver . We use HC-06 as the bluetooth chip . Using proteus software simulation, test whether function normally realized . The simulation ended, welding hardware circuit, the HEX

23、 file to burn to the micro-controller through the downloader . Using the proteus software achieve simulation debugging, Drawing the simulation interface,accorded to weld electronic circuit . Then downloading the hex file to the micro-controller . The MCU chip of the hardware can receive control comm

24、and of infrared transmitter or serial port to drive the steering-engine to complete the action.The text will focus on the hardware selection, working principle, hardware design, simulation and implementation.Key words: steering-engine；control；infrared technology；hardware第1章 概述1.1、背景知識介紹舵機(jī)又稱微伺服電機(jī)，其主要

25、組成局部為伺服電機(jī)，包含伺服電機(jī)控制電路以及減速齒輪組。早期在模型上使用最多，主要用于控制模型的舵面，所以俗稱舵機(jī)。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制HYPERLINK :/baike.baidu /view/3843918.htm機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。舵機(jī)是機(jī)電系統(tǒng)的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其早期是應(yīng)用在航模中控制方向的，在航空模型中，飛行器的飛行姿態(tài)是通過調(diào)整發(fā)動機(jī)和各個(gè)控制多面來實(shí)現(xiàn)的，后來舵機(jī)的體積小、重量輕、扭矩大、精度高等優(yōu)點(diǎn)，舵機(jī)在航模、船模、車模、機(jī)器人等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在航天方面，導(dǎo)彈姿態(tài)變換的俯仰、偏航、滾轉(zhuǎn)運(yùn)動都是靠舵機(jī)相互配合完成的；在機(jī)器人領(lǐng)域，舵機(jī)很適

26、合做機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動；在智能車中，舵機(jī)主要用于轉(zhuǎn)彎控制，同時(shí)也可用于傳感器的搖頭控制、剎車控制。1.2、研究現(xiàn)狀隨著社會生產(chǎn)力的不斷開展和科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高, 舵機(jī)技術(shù)也必將得到進(jìn)一步的開展。傳統(tǒng)的舵機(jī)為模擬舵機(jī)，主要由馬達(dá)、減速齒輪、控制電路等組成，但模擬舵機(jī)對于發(fā)射機(jī)的細(xì)小動作，反響非常遲鈍，或者根本就沒有反響。而且容易受干擾。在模擬舵機(jī)的根底上，數(shù)字舵機(jī)的控制電路比模擬舵機(jī)的多了微處理器和晶振。這使得；2.控制舵機(jī)馬達(dá)初始電流的方式，減少無反響區(qū)(對小量信號無反響的控制區(qū)域)，增加分辨率以及產(chǎn)生更大的固定力量。數(shù)字舵機(jī)能夠適應(yīng)不同的功能要求，并優(yōu)化性能，“無反響區(qū)變??；反響變得更快；加

27、速和減速時(shí)也更迅速、更柔和；能夠提供更高的精度和更好的固定力量。總的來看，舵機(jī)的開展可以歸納為以下三個(gè)方面:從性能上看, 向高精度、高效率、高可靠性、高適應(yīng)性方向開展; 從功能上看, 向小型化、輕型化、多功能方向開展; 從層次上看, 向系統(tǒng)化、復(fù)合集成化方向開展。 以現(xiàn)代控制理論為控制規(guī)律, 實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化、智能化、綜合化是未來舵機(jī)開展的總趨勢。1.3、設(shè)計(jì)目的與意義一、設(shè)計(jì)目的在本設(shè)計(jì)中，主要研究直流伺服系統(tǒng)舵機(jī)，通過了解舵機(jī)的工作原理與工作方式，我們使用單片機(jī)來驅(qū)動舵機(jī)工作，單片機(jī)通過改變輸出的pwm信號占空比來控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。二、設(shè)計(jì)意義1、穩(wěn)固、加深和擴(kuò)大對單片機(jī)和C語言的認(rèn)識，通

28、過對設(shè)計(jì)方案的分析，充分掌握和理解設(shè)計(jì)各局部的工作原理，設(shè)計(jì)過程，選擇芯片器件，模塊化編程等多項(xiàng)知識。2、培養(yǎng)針對設(shè)計(jì)的需要，上網(wǎng)查閱有關(guān)手冊、圖表及文獻(xiàn)資料的自主學(xué)習(xí)的能力，同時(shí)提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的能力。3、將模擬仿真用單片機(jī)具體實(shí)現(xiàn)，把理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)習(xí)在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，將設(shè)計(jì)制作為成品，使之能夠真正可用。4、提高分析與解決問題的能力與動手實(shí)踐的能力1.4、研究內(nèi)容與設(shè)計(jì)任務(wù)研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究以下幾個(gè)方面：舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。其控制信號是PWM信號，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。其工作原理與工作方式，這是

29、我們研究的主要內(nèi)容。單片機(jī)又稱為微控制器，它是一種面向控制的大規(guī)模集成電路芯片。我們主要通過單片機(jī)輸出信號來控制舵機(jī)進(jìn)行工作。所以很好地學(xué)會使用單片機(jī)是不可或缺的。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，本錢低的通信方式。我們采用紅外遙控來控制舵機(jī)，需要了解其編碼、解碼的原理來實(shí)現(xiàn)收發(fā)信息。HYPERLINK :/baike.baidu /view/69108.htm串口是HYPERLINK :/baike.baidu /view/3314.htm計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備15007.htm通信HYPERLINK :/baike.baidu /view/36

30、190.htm協(xié)議。我們采用串口通信來與計(jì)算機(jī)上位機(jī)進(jìn)行通信。需要研究串口通信的原理與執(zhí)行方式。設(shè)計(jì)任務(wù)通過對以上各工程的研究，本設(shè)計(jì)使用Futaba S3003標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)， 其控制信號是PWM信號，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。主要工作如下：1. 舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度范圍：0度 180度。2. 轉(zhuǎn)動方式：正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、自動。3. 紅外遙控控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動方式。4. 舵機(jī)通過串口模塊與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)無線串口通信。5. LED液晶屏顯示轉(zhuǎn)動角度。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1、系統(tǒng)框圖系統(tǒng)主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、紅外線發(fā)射與接收模塊、串口模塊、數(shù)碼管顯示驅(qū)動模塊、舵機(jī)模塊、上位機(jī)等。通過各個(gè)模塊的協(xié)同配合來完成整

31、個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)圖如下列圖圖2.1所示：LED顯示模塊紅外發(fā)射器紅外發(fā)射器51單片機(jī)舵 機(jī)串口模塊上位機(jī)圖2-1 總體結(jié)構(gòu)框圖2.2、功能說明2.2.1、PWM信號輸出使用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角的控制，首先完成兩個(gè)任務(wù)：一是產(chǎn)生根本的PWM周期信號，本設(shè)計(jì)是產(chǎn)生20ms的周期信號；其次是脈寬的調(diào)整，即單片機(jī)模擬PWM信號的輸出，并且調(diào)整占空比。當(dāng)系統(tǒng)中需要實(shí)現(xiàn)對一個(gè)舵機(jī)的控制，采用的控制方式是改變單片機(jī)的一個(gè)定時(shí)器中斷的初值，將20ms分為兩次中斷執(zhí)行，一次短定時(shí)中斷和一次長定時(shí)中斷。短中斷輸出高電平，長中斷輸出低電平。這樣既節(jié)省了硬件電路，也減少了軟件開銷，控制系統(tǒng)工作效率和控

32、制精度都很高。2.2.2、PWM信號驅(qū)動舵機(jī)舵機(jī)根據(jù)單片機(jī)端口所發(fā)出的pwm信號改變旋轉(zhuǎn)位置。Pwm信號由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比擬，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片決定舵機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，舵機(jī)停止轉(zhuǎn)動。2.2.3、紅外通信控制紅外發(fā)射器發(fā)送相應(yīng)的指令給紅外接收頭，紅外接收頭收到指令后，傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)的解碼程序，獲得具體的指令來控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)。HYPERLINK :/bai

33、ke.baidu /view/1333255.htm紅外遙控的發(fā)射電路是采用HYPERLINK :/baike.baidu /view/1381541.htm紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由HYPERLINK :/baike.baidu /view/4335011.htm紅外接收二極管、HYPERLINK :/baike.baidu /view/3794.htm三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，再送后置放大器。2.2.4、串口通信串口通信采用藍(lán)牙無線通信模塊，接收上位機(jī)發(fā)送來的指令后，通過模塊寫端寫入單片機(jī)讀端，數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)接收緩存

34、區(qū)。單片機(jī)由內(nèi)置的解碼程序完成相應(yīng)操作。單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給上位機(jī)，先將數(shù)據(jù)保存在發(fā)送緩存區(qū)，由寫端寫入藍(lán)牙模塊讀端，藍(lán)牙模塊發(fā)送給上位機(jī)。由上位機(jī)顯示數(shù)據(jù)。2.2.5、數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)數(shù)碼管隨著舵機(jī)的轉(zhuǎn)動顯示相應(yīng)轉(zhuǎn)動角度。單片機(jī)在控制舵機(jī)的同時(shí)發(fā)送舵機(jī)轉(zhuǎn)動的相對值給對應(yīng)端口，段選信號控制數(shù)據(jù)段，位選信號控制顯示位。數(shù)碼管動態(tài)顯示數(shù)據(jù)。2.3、器件與模塊選型2.3.1、主控芯片方案選擇51系列單片機(jī)相對于其他單片機(jī)PIC、AVR等，它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器。其次具有乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。而且其I/O腳的設(shè)置和使用非常簡單，當(dāng)引腳作輸入腳使用時(shí)，只須將

35、該腳設(shè)置為高電平復(fù)位時(shí)，各I/O口均置高電平。另外一個(gè)重要原因是使用該芯片的人很多,網(wǎng)上的資料也很豐富，方便我們學(xué)習(xí)與研究。因此選擇51系列作為系統(tǒng)控制芯片，有以下兩種方案：方案一:AT89C51芯片AT89C51有128byte RAM，4K ROM。它有T0、T1兩個(gè)16位定時(shí)器。方案二：STC89C52芯片STC89C52有256Byte RAM，8K ROM。它有T0、T1、T2三個(gè)16位定時(shí)器。本設(shè)計(jì)所及模塊所占資源多，考慮到日后對于系統(tǒng)功能的拓展，所以需要選擇內(nèi)存較大的單片機(jī)，且PWM信號輸出、紅外模塊、波特率設(shè)定各需要一個(gè)定時(shí)，系統(tǒng)正常工作需要三個(gè)定時(shí)器同時(shí)工作，綜合以上考慮選擇

36、方案二STC89C52。2.3.2、晶振方案選擇方案一：12MHz有源晶振選用12MHz有源晶振。有源晶振需要接電源才能工作，一般有四個(gè)引腳，其中有兩個(gè)電源輸入引腳，有正負(fù)極之分。方案二：12MHz無源晶振無源晶振有兩個(gè)引腳，沒有所謂的正負(fù)極，不需要外接電源，需要外部電路配合才能振蕩，價(jià)格低廉。一般由于一個(gè)機(jī)器周期是12個(gè)時(shí)鐘周期，選用12MHz晶振時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期是1US，方便計(jì)算，而且速度相對是最高的。該晶振在計(jì)算時(shí)鐘、串口通信波特率等運(yùn)算中能夠得到一個(gè)整數(shù)，使通信波特率更精確、串口通信的可靠性更高、計(jì)算的結(jié)果更加精確與方便。例如波特率為9600BPS，振動頻率為11.0592MHz的單片

37、機(jī)每個(gè)機(jī)器周期為12/11.0592us。，每位間隔機(jī)器周期個(gè)數(shù)為(1/9600)/(12/11.0592 * 10) = 96即個(gè)數(shù)=波特率位/機(jī)器周期,結(jié)果正好為整數(shù)。經(jīng)過三種方案的比擬，選用方案三。在本設(shè)計(jì)中晶振無需連接電源應(yīng)選擇無源晶振。同時(shí)由于本設(shè)計(jì)中需要使用到串口通信，為使使通信波特率更精確應(yīng)選用11.0592MHz的無源晶振。2.3.3、顯示模塊方案選擇方案一：點(diǎn)陣顯示。點(diǎn)陣是由八行八列的L E D 管集成在一塊電路上組成，主要用來顯示漢字，同時(shí)也能顯示數(shù)字和少量圖象，但它的焊接較麻煩，價(jià)格高。方案二：L E D 數(shù)碼管靜態(tài)顯示。此方案電路容易理解且驅(qū)動的程序簡單，但需多片七段譯

38、碼器驅(qū)動顯示，這不僅增加了本錢，還占用單片機(jī)多個(gè)I / O口，也給電路的焊接帶來一定的困難。方案三：采用L E D 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示。此方案價(jià)格低廉，不僅減少了對I / O 口的浪費(fèi)，而且能夠同時(shí)驅(qū)動多個(gè)數(shù)碼管。方案四：采用L C D 液晶顯示。L C D 由k s 0 1 0 8 驅(qū)動，能顯示大量數(shù)據(jù)、文字、圖形，顯示的位數(shù)多，字體清晰多樣、美觀，而且外部接線較簡單。 但價(jià)格較貴，驅(qū)動原理較復(fù)雜。經(jīng)過四種方案的比擬，本設(shè)計(jì)只需要顯示舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度，不需要顯示復(fù)雜數(shù)據(jù)。因此只要選擇方案三，使用L E D 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示即可。2.3.4、舵機(jī)方案選擇方案一：模擬舵機(jī)模擬舵機(jī)：電子電路中無MC

39、U微控制器，舵機(jī)根據(jù)接收到模擬電壓控制指令和機(jī)械連動位置傳感器電位器反響電壓之間比擬產(chǎn)生的差分電壓，驅(qū)動有刷直流電機(jī)伺服電機(jī)正/反運(yùn)轉(zhuǎn)到指定位置。價(jià)格低廉。但精確、反響速度較低。方案二：數(shù)字舵機(jī)數(shù)字舵機(jī)電子電路中帶MCU微控制器，其內(nèi)部直流伺服電機(jī)控制芯片處理接收機(jī)的輸入信號的方式。然后控制舵機(jī)馬達(dá)初始電流的方式，減少無反響區(qū)(對小量信號無反響的控制區(qū)域)，增加分辨率以及產(chǎn)生更大的固定力量。有著反響速度更快，無反響區(qū)范圍小，定位精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢。但價(jià)格昂貴，需要消耗更多的動力。通過對兩種方案的比擬，由于本設(shè)計(jì)著重研究舵機(jī)的控制方式，對舵機(jī)的準(zhǔn)確度與精確度的要求并沒有那么嚴(yán)格。且考慮到

40、本錢問題。應(yīng)選擇方案一，使用模擬舵機(jī)。2.3.5、無線控制模塊方案選擇方案一、紅外通信模塊紅外通信模塊是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)，應(yīng)用廣泛。其主要優(yōu)點(diǎn)是無需申請頻率的使用權(quán)，因而紅外通信本錢低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點(diǎn)。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上平安性高。但其缺乏在于它是一種視距傳輸，兩個(gè)相互通信的設(shè)備之間必須對準(zhǔn)，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術(shù)只能用于2臺設(shè)備之間的連接。方案二、wifiWi-Fi正式名稱是IEEE802.11b，屬于短距離無線通信技術(shù)。Wi-Fi是以太網(wǎng)的一種無線擴(kuò)展，理論上只要用戶位于一個(gè)接入點(diǎn)四周的一定區(qū)域內(nèi)

41、，就能以最高約11Mb/s的速度接入Web。雖然在數(shù)據(jù)平安性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些，但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá)100 m左右。Wifi的信號不受墻壁阻隔，但在建筑物內(nèi)的有效傳輸距離小于戶外。方案三、藍(lán)牙通信模塊藍(lán)牙通信模塊能夠使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互通信或操作。但其價(jià)格過于昂貴，芯片大小和價(jià)格難以下調(diào)、抗干擾能力不強(qiáng)、傳輸距離太短、信息平安性強(qiáng)等等。通過對以上三種方案的分析，由于紅外模塊編解碼簡單、價(jià)格低廉，無線控制模塊只需要實(shí)現(xiàn)對舵機(jī)簡單的控制，無需復(fù)雜的功能。應(yīng)選擇方案一，使用紅外通信模塊。2.3.6、最終選型方案經(jīng)過以上的分析，系統(tǒng)

42、在設(shè)計(jì)的過程中主要選取了以下器件：單片機(jī)：stc89c52數(shù)碼管：四位八段數(shù)碼管MT04041AR舵機(jī)：模擬舵機(jī)futaba S3003紅外發(fā)射器：車載mp3紅外遙控器NEC編碼紅外接收頭：VS1838b2.4、硬件資源介紹2.4.1、單片機(jī)STC89C52RC單片機(jī)是新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性主要特性如下：增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；工作電壓：5.5V3.3V5V單片機(jī)/3.8V2.0V3V單片機(jī)；用戶應(yīng)用程序空

43、間為8K字節(jié)；片上集成512字節(jié)RAM；通用I/O口32個(gè)，復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻；共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0、T1、T2；外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；通用異步串行口UART，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。引腳及功能介紹STC89C52RC引腳功能說明：VCC40引腳：電源電壓VSS20引腳：接地P0端口P0.0P0.7：P0口是一個(gè)漏極開路的8位雙向I/O口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)

44、，P0口也可以提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。在Flash ROM編程時(shí)，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，那么輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。圖2.2 STC89C52RC引腳圖P1端口P1.0P1.7：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。對端口寫入1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會輸出一個(gè)電流。P2端口P2.0P2.7與P3端口P3.0P3.7：P2、P3口是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。對端口寫入高電平時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電

45、平，這時(shí)可用作輸入口。兩者作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個(gè)電流。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示：表2-2 P3口引腳復(fù)用功能引腳號復(fù)用功能RXD串行輸入口TXD串行輸出口 QUOTE 外部中斷0 QUOTE 外部中斷1T0定時(shí)器0的外部輸入T1定時(shí)器1的外部輸入 QUOTE 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 QUOTE 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST9引腳：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。XTAL119引腳：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL218引腳：振蕩器反相

46、放大器的輸入端。STC89C52RC除了有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1之外，還增加了一個(gè)一個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的控制和狀態(tài)位位于T2CON和T2MOD。定時(shí)器2是一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。通過設(shè)置特殊功能存放器T2CON中的C/T2位，可將其作為定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。定時(shí)器2有3種操作模式：捕獲、自動重新裝載遞增或遞減計(jì)數(shù)和波特率發(fā)生器，這3種模式由T2CON中的位進(jìn)行選擇。2.4.2、晶振石英晶體振蕩器是高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號。每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，全稱是晶體震蕩

47、器，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振的作用非常大，它結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機(jī)所必須的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個(gè)根底上的，晶振的提供的時(shí)鐘頻率越高，那單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。2.4.3、數(shù)碼管圖2-4數(shù)碼管實(shí)物圖 圖2-5數(shù)碼管引腳圖一、分類數(shù)碼管按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。圖2-6共陽原理圖共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。圖2-7共陰原理圖共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光

48、二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。下表列出了共陽和共陰極LED顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對應(yīng)關(guān)系： 表2-3 代碼對應(yīng)表顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC087FH80H106HF996FH90H25BHA4A77H88H34FHB0B7CH83H466H99HC39HC656DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8F71H8EH二、驅(qū)動方式數(shù)碼管要正常顯示，就要

49、用HYPERLINK :/baike.baidu /view/1614863.htm驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的HYPERLINK :/baike.baidu /view/37407.htm數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的HYPERLINK :/baike.baidu /view/131317.htm驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。數(shù)碼管HYPERLINK :/baike.baidu /view/612026.htm靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機(jī)的I/O端

50、口進(jìn)行驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示那么需要58=40根I/O端口來驅(qū)動，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動器進(jìn)行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出段選信號時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的段

51、選信號，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅(qū)動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為12ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的HYPERLINK :/baike.baidu /view/1196747.htm余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O端口，而且HY

52、PERLINK :/baike.baidu /view/720038.htm功耗更低。2.4.4、舵機(jī)舵機(jī)的選擇舵機(jī)選用Futaba S3003型號舵機(jī)。Futaba S3003是塑料外殼模擬舵機(jī)，速度為 0.23秒/60度(4.8V)、0.19秒/60度(6V)，力矩為3.2kg/cm(4.8V)，轉(zhuǎn)動角度：180度(左右各90)。是市場上比擬常見的舵機(jī)，有著性能好、扭力大、價(jià)格實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)。 舵機(jī)介紹1、 舵機(jī)的結(jié)構(gòu) 舵機(jī)簡單的說就是集成了直流電機(jī)、電機(jī)控制器和減速器等，并封裝在一個(gè)便于安裝的外殼里的伺服單元。能夠利用簡單的輸入信號比擬精確的轉(zhuǎn)動給定角度的電機(jī)系統(tǒng)。 舵機(jī)安裝了一個(gè)電位器或其

53、它角度傳感器檢測輸出軸轉(zhuǎn)動角度，控制板根據(jù)電位器的信息能比擬精確的控制和保持輸出軸的角度。這樣的直流電機(jī)控制方式叫閉環(huán)控制，所以舵機(jī)更準(zhǔn)確的說是伺服馬達(dá)，英文servo。 舵機(jī)的主體結(jié)構(gòu)如下列圖所示，主要有幾個(gè)局部：外殼、減速齒輪組、電機(jī)、電位器、控制電路。簡單的工作原理是控制電路接收信號源的控制信號，并驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動；齒輪組將電機(jī)的速度成大倍數(shù)縮小，并將電機(jī)的輸出扭矩放大響應(yīng)倍數(shù)，然后輸出；電位器和齒輪組的末級一起轉(zhuǎn)動，測量舵機(jī)軸轉(zhuǎn)動角度；電路板檢測并根據(jù)電位器判斷舵機(jī)轉(zhuǎn)動角度，然后控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動到目標(biāo)角度或保持在目標(biāo)角度。圖2-8舵機(jī)結(jié)構(gòu)圖2、技術(shù)規(guī)格當(dāng)今使用的舵機(jī)有模擬舵機(jī)和數(shù)字舵機(jī)之分，不

54、過數(shù)字舵機(jī)還是相對較少。下面的技術(shù)規(guī)格同時(shí)適用與兩種舵機(jī)。 舵機(jī)的規(guī)格主要有幾個(gè)方面：轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、電壓、尺寸、重量 、材料等。我們在做舵機(jī)的選型時(shí)要對以上幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。 (1)、轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速由舵機(jī)無負(fù)載的情況下轉(zhuǎn)過60 之間。 圖2-9舵機(jī)轉(zhuǎn)速(2)、轉(zhuǎn)矩 舵機(jī)扭矩的單位是KGCM，這是一個(gè)扭矩單位?？梢岳斫鉃樵诙姹P上距舵機(jī)軸中心水平距離1CM處，舵機(jī)能夠帶動的物體重量。 圖2-10舵機(jī)轉(zhuǎn)矩(3)、電壓 速度、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)和測試電壓有關(guān)，在4.8V 和6V 兩種測試電壓下這兩個(gè)參數(shù)有比擬大的差異。如Futaba S-9001 在 4.8V 時(shí)扭力為 3.9kg 、速度為 0.22 秒，在 6

55、.0V 時(shí)扭力為 5.2kg 、速度為 0.18 秒。假設(shè)無特別注明，JR 的舵機(jī)都是以 4.8V 為測試電壓，F(xiàn)utaba那么是以 6.0V 作為測試電壓。 舵機(jī)的工作電壓對性能有重大的影響，舵機(jī)推薦的電壓一般都是 4.8V 或6V。較高的電壓可以提高電機(jī)的速度和扭矩。(4)、尺寸、重量和材質(zhì) 舵機(jī)的功率速度轉(zhuǎn)矩和舵機(jī)的尺寸比值可以理解為該舵機(jī)的功率密度，一般同樣品牌的舵機(jī)，功率密度大的價(jià)格高。 塑料齒輪的舵機(jī)在超出極限負(fù)荷的條件下使用可能會崩齒，金屬齒輪的舵機(jī)那么可能會電機(jī)過熱損毀或外殼變形。所以材質(zhì)的選擇并沒有絕對的傾向，關(guān)鍵是將舵機(jī)使用在設(shè)計(jì)規(guī)格之內(nèi)。金屬齒輪箱在長時(shí)間過載下也不會損毀

56、，最后確是電機(jī)過熱損壞或外殼變形，而這樣的損壞是致命的，不可修復(fù)的。塑料出軸的舵機(jī)如果使用金屬舵盤是很危險(xiǎn)的，舵盤和舵機(jī)軸在相互扭轉(zhuǎn)過程中，金屬舵盤不會磨損，舵機(jī)軸會在一段時(shí)間后變得光禿，導(dǎo)致舵機(jī)完全不能使用。 綜上，選擇舵機(jī)需要在考慮所需扭矩和速度，并確定使用電壓的條件下，選擇有150%左右甚至更大扭矩充裕的舵機(jī)。3、工作原理以FUTABA-S3003型舵機(jī)為例，下列圖是FUFABA-S3003型舵機(jī)的內(nèi)部電路。圖2-11 FUTABA-S3003內(nèi)部電路圖舵機(jī)的工作原理是：PWM信號由接收通道進(jìn)入信號解調(diào)電路BA66881的12腳進(jìn)行解調(diào)，獲得一個(gè)直流偏置電壓。該直流偏置電壓與電位器的電壓

57、比擬，獲得電壓差由BA6688的3腳輸出。該輸出送人電機(jī)驅(qū)動集成電路BA6686，以驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，直到電壓差為O，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動。舵機(jī)的控制信號是PWM信號，利用占空比的變化改變舵機(jī)的位置。4、舵機(jī)的控制方法標(biāo)準(zhǔn)的舵機(jī)有3條導(dǎo)線，分別是：電源線、地線、控制線，如下列圖所示。圖2-12 標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)電源線和地線用于提供舵機(jī)內(nèi)部的直流電機(jī)和控制線路所需的能源電壓通常介于46V，一般取5V。注意，給舵機(jī)供電電源應(yīng)能提供足夠的功率?？刂凭€的輸入是一個(gè)寬度可調(diào)的周期性方波脈沖信號，方波脈沖信號的周期為20 ms(即頻率為50 Hz)。當(dāng)方波的脈沖寬度改變時(shí)，

58、舵機(jī)轉(zhuǎn)軸的角度發(fā)生改變，角度變化與脈沖寬度的變化成正比。某型舵機(jī)的輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入信號的脈沖寬度之間的關(guān)系可用下列圖來表示。圖2-13 舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號脈沖寬度的關(guān)系2.4.5、紅外發(fā)射器、接收頭紅外發(fā)射器使用車載mp3紅外遙控器。是比擬常見的紅外發(fā)射器，采用NEC編碼協(xié)議。紅外接收頭選用一體化紅外接收頭VS1838b(見下列圖)。VS1838b是內(nèi)屏蔽封裝的一體化紅外線接收器，它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號兼容的所有工作，沒有紅外遙控信號時(shí)為高電平，收到紅外信號時(shí)為低電平，而體積和普通的三極管大小一樣

59、，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸.圖2-14 VS1838實(shí)物圖紅外線接收頭(又稱紅外線接收模組,HYPERLINK :/baike.baidu /view/301974.htmIRM)是集成紅外線接收PDHYPERLINK :/baike.baidu /view/1016.htm二極管、放大、濾波和比擬器輸出等的IC模塊。常用的一種HYPERLINK :/baike.baidu /view/1284692.htm紅外接收頭的外形，均有三只引腳，即電源正VDD、電源負(fù)(m/view/961504.htmGND)和數(shù)據(jù)輸出(Out)。接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，因接收頭的外形不

60、同而引腳的區(qū)別。紅外接收頭的主要參數(shù)如下：工作電壓：2.74.5V ；工作電流：1.72.7mA 接收頻率：37.9kHz ；峰值波長：940nm ；靜態(tài)輸出：高電平；輸出高電平：接近工作電壓紅外接收頭具有以下特性：小型設(shè)計(jì);內(nèi)置專用IC;寬角度及長距離接收;抗干撓能力強(qiáng);能抵擋環(huán)境干撓光線;低電壓工作;三、工作原理通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大局部組成，應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如下列圖所示。發(fā)射局部包括鍵盤、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收局部包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。圖2-15紅外遙控系統(tǒng)框圖紅外發(fā)送協(xié)議：引導(dǎo)碼+用戶識別碼+系統(tǒng)反碼+操作碼+操作反碼各種