摘要：文中設計了一種基于AT89S52單片機的舵機控制系統(tǒng)，單片機通過定時中斷產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(PWM)來控制Futaba-S3003舵機轉(zhuǎn)動。文中給出了系統(tǒng)的電路原理圖和程序設計思路。
關鍵詞：單片機；AT89S52；舵機

    舵機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能夠保持的控制系統(tǒng)。能夠在微機電系統(tǒng)和航模中作為基本的輸出執(zhí)行機構，其簡單的控制和輸出使得單片機系統(tǒng)很容易與之接口。鑒于舵機廣泛的應用，文中設計了一種基于AT89S52單片機的舵機控制系統(tǒng)。

1 Futaba-S3003舵機
    常見的舵機廠家有：日本的Futaba、JR、SANWA等，國產(chǎn)的有北京的新幻想、吉林的振華等。之所以用Futaba-S3003是因為這個型號是市場上最常見的，也是價格相對較便宜的一種。圖1為Futaba-S3003舵機的實物圖，圖2為Futaba-S3003舵機的引線示意圖。

    舵機輸出軸的轉(zhuǎn)角由周期為20ms的脈沖信號控制，脈沖信號的脈寬從0．5ms變化到2．5ms，舵機輸出軸的角度便隨之從0°線性變化到180°，以幾個特殊角度說明舵機輸出轉(zhuǎn)角與輸入信號脈沖寬度之間的關系，如圖3所示。

2 舵機控制系統(tǒng)設計
    要想實現(xiàn)對舵機的控制，由舵機的工作原理可知，只需生成與所需位置角度相對應的脈沖信號，即脈寬與位置角度相對應的周期為20ms的脈沖信號。這種信號很容易由單片機生成，而且脈寬精度可以達到1μs，則舵機轉(zhuǎn)動角度精度可達1μs×1 80°／2ms=0．09°。
    舵機控制系統(tǒng)的proteus仿真原理圖如圖4所示，其中舵機的連接與圖2所示接法不一致，這是由于proteus軟件對舵機各引線的定義與Futaba-S3003不一致，實際電路的連接應該以圖2為準。

    與單片機的P1．0腳相連的按鈕控制舵機角度增加，與P1．1腳相連的按鈕控制舵機角度減小，與P1．2腳相連的按鈕控制舵機角度回到初始位置，在本設計中使舵機回到90°的位置。單片機的P3．7腳產(chǎn)生PWM信號以控制舵機，在該點連接示波器，仿真的時候可以看到PWM信號隨著按鈕的控制，脈寬增大或者減小或者恢復到1．5ms脈寬。

3 軟件設計
    舵機控制程序用定時中斷產(chǎn)生PWM信號，用查詢方式對三個按鍵做出反應。程序流程圖如圖5所示。單片機的P1．0腳連接的按鈕控制舵機角度增加，按鈕按下時，先判斷是否達到了最大角度180°，如果達到了180°則重新查詢各個按鈕，否則舵機角度按照程序設定的幅度增加；單片機的P1．1腳連接的按鈕控制舵機角度減小，按鈕按下時，先判斷是否達到了最小角度0°，如果達到了0°則重新查詢各個按鈕，否則舵機角度按照程序設定的幅度減??；單片機的P1．2腳連接的按鈕控制舵機角度回到初始位置，即90°位置。

    控制舵饑關鍵是要產(chǎn)生與角度相對應的PWM信號，單片機通過定時器中斷產(chǎn)生PWM信號。定置，定義TL02和TH02用于PWM信號低電平定時初值設置。例如，舵機初始位置設在90°位置，對應的PWM信號脈寬為1．5ms，即PWM信號高電平為1．5ms，低電平為20ms-1．5ms=18．5ms。所以在程序開始部分如下設置：


    程序如此設置，系統(tǒng)上電后則在P3．7腳產(chǎn)生1．5ms高電平，然后18．5ms低電平，然后不斷重復，舵機則保持在90°位置。如果有按鈕被按下，則舵機按照程序設置角度增加或者減小，實質(zhì)上是P3．7腳按照程序設置產(chǎn)生了脈寬增加或者減小的PWM信號。

4 結(jié)束語
    文中設計了一個基于單片機的舵機控制系統(tǒng)，控制方法簡單方便，而且精度比較高。在此控制系統(tǒng)的基礎上，在舵機上安裝受控部件，并增加音樂播放，可做成有聲有色的玩具。