多通道舵机控制器设计

摘要：为了实现对机器人、无人机的控制，提出一种利用微处理器产生多路舵机控制信号的方法。该方法以AT89C52单片机作为控制芯片，通过实验实现了8路舵机控制脉冲的生成，可广泛应用于机器人、无人机等控制系统，并按上位机与下位机的通信要求设计了一种简单的通信协议，以满足实时控制的需要。
关键词：机器人；舵机控制器；多通道；通信协议

在机器人、无人机等运动或执行控制系统器的设计中，舵机控制效果是系统性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和机器人系统中作为基本的输出执行机构，其控制和输出会涉及到多路控制信号的产生问题。如机器人的头、肩、肘、腕、指等关节，无人飞机的舵面，无人驾驶汽车的方向盘和油门等，都需要由舵机信号来驱动，所以在这一类的控制器中需要多路的PWM信号来控制舵机，从而完成多通道并行控制任务。

1 单路舵机输出控制原理
1．1 舵机结构及工作原理
舵机是一种位置伺服的驱动器，主要由以下几个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路板等。
舵机是一个典型闭环反馈系统(如图1所示)，它的工作原理如下，控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机的转动方向和速度，从而达到定位。


1．2 单路舵机的控制信号原理
舵机的控制信号通常为PWM信号，即脉宽控制信号，如图2所示。