原标题：AT89C2051多路舵机控制电路详解
舵机是一种位置伺服的驱动器它接收一定的控制信号，输出一定的角度适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在微机電系统和航模中它是一个基本的输出执行机构。以FUTABA-S3003型舵机为例图1是FUFABA-S3003型舵机的内部 。
舵机的工作原理是： 信号由接收通道进入信号解调電路BA66881的12脚进行解调，获得一个直流偏置 该直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差由BA6688的3脚输出该输出送人 BA6686，以驱动电机正反轉当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器R，旋转直到电压差为O，电机停止转动舵机的控制信号是PWM信号，利用占空比的變化改变舵机的位置
线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源.电压通常介于4～6V，一般取5V注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波 ，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)当方连续波的占空比脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变角度变化与脉冲宽度的变化成正比。某型舵机的输出轴转角与输入信号的脉冲宽度之间的关系可用围 3来表示
从上述舵机转角的控制方法可看出，舵机的控制信号实质是一个可嗣宽度的方波信号(PWM)该方波信号可由 、 或 来产生。采用 成本较高用 來实现则电路较复杂，不适合作多路输出一般采用 作舵机的控制器。目前采用单片机做舵机控制器的方案比较多可以利用单片机的 实現PWM。该方案将20ms的周期信号分为两次定时中断来完成：一次定时实现高电平定时Th;一次定时实现低电平定时T1Th、T1的时间值随脉冲宽度的变换而變化，但Th+T1=20ms。该方法的优点是PWM信号完全由单片机内部定时器的中断来实现，不需要添加外围硬件缺点是一个周期中的PWM信号要分两次中斷来完成，两次中断的定时值计算较麻烦;为了满足20ms的周期单片机晶振的频率要降低;不能实现多路输出。也可以采用单片机+8253计数器的实现方案该方案由单片机产生计数脉冲(或外部电路产生计数脉冲)提供给8253进行计数，由单片机给出8253的计数比较值来改变输出脉宽该方案的优點是可以实现多路输出，软件设计较简单;缺点是要添加l片8253计数器增加了硬件成本。本文在综合上述两个单片机舵机控制方案基础上提絀了一个新的设计方案，如图4所示
该方案的舵机控制器以 ($0.5940)单片机为核心， 构成的 作为定时基准单片机通过对555振荡器产生的脉冲信号进荇计数来产生PWM信号。该控制器中单片机可以产生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信号通过 隔离传送到下一级电路中因为信号通过光耦传送过程中进行了反相，因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行反相方波信号经过光耦传输后，前沿和后沿會发生畸变因此反相器采用CD45)施密特反相器对光耦传输过来的信号进行整形，产生标准的PWM方波信号笔者在实验过程中发现，舵机在运行過程中要从电源吸纳较大的 若舵机与单片机控制器共用一个电源，则舵机会对单片机产生较大的干扰因此，舵机与单片机控制器采用兩个电源供电两者不共地，通过光耦来隔离并且给舵机供电的电源最好采用输出功率较大的 。该舵机控制器占用单片机的个SCI串口串ロ用于接收上位机传送过来的控制命令，以调节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
实现多路PWM信号的原理
在模拟电路中，PWM脉冲信号可以通过直流电平与 信号比较来得到在单片机中，锯齿波可以通过对整型变量加1操作来实现如图5所示。假定单片机程序中设置一整型变量SawVal其值变化范围为O～N。555 产生的外部计数时钟信号输入到AT89C2051的INTO脚每当在外部计数时钟脉冲的下降沿，单片机产生外部中断执行外部中断INT0的中断服务程序。每产生一次外部中断对SawVal执行一次加1操作，若SawVal已达到最大值N则对SawVal清O。SawVal值的变化規律相当于锯齿波如图5所示。若在单片机程序中设置另一整型变量DutyVal其值的变化范围为 O～N。每当在SawVal清0时DulyVal从上位机发送的控制命令中读叺脉冲宽度系数值，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中可看出若改变 DutyVal的值，则对应端口輸出脉冲的宽度发生变化但输出脉冲的频率不变，此即为PWM波形
