直流伺服电机在智能玩具小车中的编程应用.pdfVIP

设计应用》》 直流伺服电机在智能玩具小车中的编程应用 湖南信息职业技术学院 何忠悦 直流伺服电机以其控制方便、旋转力矩稳定等优点而被广泛应用到各类数字控制系统中的执行机构作为动力驱 【摘要】 动，本文以智能玩具小车中的动力驱动控制器的设计为背景，具体介绍了直流伺服电机在智能玩具设计中的应用，给出了硬件 电路原理和控制软件的设计方法。 伺服电机；智能玩具；控制程序；动力驱动 【关键词】 1.引言 随着计算机技术高速发展，基 于单片计算机技术的数字化智能控 制系统得到了广泛的用，而直流伺 服电机在智能控制装置的动力驱动 系统中一直充当着重要的角色，本 文根据一款智能玩具小车控制器的 动力驱动部分的硬件和软件设计， 具体介绍了PARALLAX公司生产的一 种连续旋转伺服电机在智能玩具中 的编程应用方法。 图1 硬件系统原理框图 2.硬件设计 智能玩具控制器的系统总体设 计方案采用“MCU+感知系统+执行机 构”的框架[1]，因本文主要介绍其 执行机构中的动力驱动设计，故不 图2 使伺服电机转速为零的控制信号 涉及到感知系统中的外部数据信息 采集系统设计，其硬件系统框图如 图1所示。 3.软件设计 直流伺服电机的控制程序采用C 图3 使电机顺时针全速旋转的控制 脉冲序列 语言编程实现，控制程序的基本原 理是根据具体电机的控制时序，对 单片机编程，使之输出符合电机运 转规律的控制波形，本系统所使用 图5 基本控制函数流程图 的直流伺服电机采用的是PARALLAX 图4 使伺服电机逆时针全速旋转 的脉冲序列 公司生产的连续旋转伺服电机，它 /2012.03/ -125- 设计应用 》》 有三条控制线，分别为：电源、地 到PC机的并行接口上，另一端（小 服电机安装在车架上的朝向刚好相 线及控制线，电源线与地线用于提 端）连接到智能玩具小车控制器的 反，其中一个电机如果原来是正转， 供内部的电机及控制线路所需的能 程序下载端口上，打开ISP下载软件 那么掉转朝向之后就变成了反转， 源，控制信号要求是一个周期性的 将步骤1获得的HEX文件下载到智能玩 所以要使两个电机带动两个轮子朝 正向脉冲信号，这个周期性脉冲信 具小车控制器的单片机内部程序存储 一致的方向转动，所以在软件控制 号的高电平时间通常在1ms—2ms之 器，开启控制器电源，运行程序。 的配合上就必须让两个伺服电机的 间，而低电平时间应在5ms到20ms之 观察伺服电机的运转情况，同 旋转方向为一正一反。 间。的控制信号时序是：低电平时间 时用示波器测量单片机输出控制信 其次，因为受到单片机的编程 固定为20ms，高电平为1.3ms-1.7ms之 号的引脚，可测出使伺服电机不同 限制，两个电机的控制脉冲并没有 间[2]，该伺服电机的控制信号要求用 控制程序所对应的信号波形。 在时间上保持绝对的同步，这样看 具体的信号波形描述如下。 4.2 对伺服电机进行零点标定[1-2] 起来似乎一个电机要先动作，而另 上面给出了伺服电机在停止， 在上述系统运行的过程中，可 一个电机稍微有点滞后，并且由此 全速正转和全速反转三种旋转状态 能发现伺服电机的实际运转情况并 引起的低电平持续时间也不再是时 的控制信号波形，在1.3ms-1.5m