使用PWM技術(shù)通過ATtiny13微控制器控制伺服電機(jī)

　　伺服電機(jī)的工作原理是脈沖寬度調(diào)制（PWM），其旋轉(zhuǎn)角度由施加到其控制引腳的脈沖持續(xù)時(shí)間控制。在本教程中，我們將使用 PWM 技術(shù)通過 ATtiny13 微控制器控制伺服電機(jī)。因此，在繼續(xù)之前，我們將首先了解PWM、伺服電機(jī)以及如何使用 Arduino Board 對 ATtiny13 進(jìn)行編程。

　　脈寬調(diào)制 （PWM）

　　脈沖寬度調(diào)制（PWM） 被定義為一種使用數(shù)字源生成模擬信號的方法。PWM 信號由兩個(gè)主要部分組成——占空比和頻率。這些組件定義了它的行為。占空比描述了信號處于高電平狀態(tài)的時(shí)間量。它表示為完成一個(gè)周期所需的總時(shí)間的百分比。

　　占空比=開啟時(shí)間/（開啟時(shí)間+關(guān)閉時(shí)間）

　　頻率定義了 PWM 完成一個(gè)周期的速度以及信號在高低狀態(tài)之間切換的速度。100Hz 的頻率意味著每秒 100 個(gè)周期。通過以一定的占空比快速切換數(shù)字信號的開和關(guān)，輸出將看起來像一個(gè)恒定電壓的模擬信號。PWM 的強(qiáng)大優(yōu)勢之一是功率損耗非常小。

　　PWM 信號用于各種控制應(yīng)用。PWM 信號的主要目的是控制提供給各種電氣設(shè)備的電力，尤其是提供給交流/直流電機(jī)等慣性負(fù)載的電力。它還可用于控制泵、閥門、液壓系統(tǒng)和其他機(jī)械部件。PWM 信號的頻率取決于被供電設(shè)備的應(yīng)用和響應(yīng)時(shí)間。

　　使用 PWM 信號控制伺服電機(jī)

　　伺服電機(jī)由三根線組成，其中兩根用于電源（正極和負(fù)極），一根控制線用于從微控制器發(fā)送的信號。伺服電機(jī)基本上由一個(gè)由電位器和一些齒輪控制的直流電機(jī)組成。直流電機(jī)的高速力通過齒輪轉(zhuǎn)換為扭矩。在直流電機(jī)中，力較小且速度較高，而在伺服電機(jī)中，力較大且速度較慢。電位器連接到伺服電機(jī)的輸出軸以計(jì)算角度并將直流電機(jī)停止在所需的角度。要了解有關(guān)伺服的更多信息，請參閱有關(guān)伺服電機(jī)的詳細(xì)文章。

　　伺服電機(jī)由脈沖寬度調(diào)制 （PWM） 控制或通過控制線發(fā)送可變寬度的電脈沖。會有重復(fù)率、最小脈沖和最大脈沖。伺服電機(jī)可以從中性位置向任一方向轉(zhuǎn)動 90度，總共移動 180度。電機(jī)的中性位置是伺服在順時(shí)針和逆時(shí)針方向具有相同的潛在旋轉(zhuǎn)量的位置。發(fā)送到電機(jī)的 PWM 信號決定了軸的位置。轉(zhuǎn)子將根據(jù)通過控制線發(fā)送的脈沖持續(xù)時(shí)間轉(zhuǎn)到所需位置。伺服電機(jī)每 20 毫秒 （ms） 需要一個(gè)脈沖，脈沖的長度決定了電機(jī)轉(zhuǎn)動的距離。

　　伺服電機(jī)可以從 0 度旋轉(zhuǎn)到 180 度。當(dāng)一個(gè) 1.5ms 的脈沖被提供給控制線時(shí)，電機(jī)將轉(zhuǎn)到 90 o位置。當(dāng)給定一個(gè)小于 1.5ms 的脈沖時(shí)，電機(jī)將沿逆時(shí)針方向向 0 o位置移動。如果給出一個(gè)超過 1.5ms 的脈沖，那么電機(jī)將順時(shí)針方向轉(zhuǎn)向 180 o位置。

　　所有伺服電機(jī)都直接使用 +5V 電源工作，但我們必須注意電機(jī)消耗的電流量。如果我們使用兩個(gè)以上的伺服電機(jī)，則應(yīng)設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)乃欧帘巍?/p>

　　使用 Arduino 編程 ATtiny13

　　Attiny13 可以使用 Arduino Uno 或任何其他 Arduino 板進(jìn)行編程。如下圖所示將 Attiny13 連接到 Arduino Uno。

　　Arduino 5V – ATtiny13 引腳 8

　　Arduino GND – ATtiny13 引腳 4

　　Arduino 引腳 13 – ATtiny13 引腳 7

　　Arduino 引腳 12 – ATtiny13 引腳 6

　　Arduino 引腳 11 – ATtiny13 引腳 5

　　Arduino 引腳 10 – ATtiny13 引腳 1

　　Arduino 被設(shè)置為程序員來編程 ATtiny13。這是通過將 ArduinoISP 草圖上傳到 Arduino 來完成的。此 Arduino 草圖可在 Arduino IDE 的示例中找到。打開 Arduino IDE 并轉(zhuǎn)到文件 》 示例 》 ArduinoISP。

　　現(xiàn)在將彈出 ArduinoISP 的程序。將程序上傳到 Arduino Uno。

　　Arduino Uno 現(xiàn)在已準(zhǔn)備好對 Attiny13 進(jìn)行編程。但是我們必須通過安裝其核心文件來設(shè)置 Attiny。為此，請轉(zhuǎn)到Arduino IDE中的文件》》首選項(xiàng)

　　然后會彈出一個(gè)新窗口。并在“ Additional Board Manager URL‘s ”中添加以下鏈接，然后單擊“OK”。

　　“ https://raw.githubusercontent.com/sleemanj/optiboot/master/dists/package_gogo_diy_attiny_index.json ”

　　現(xiàn)在在您的 Arduino IDE 中轉(zhuǎn)到Tools》》Board》》Boards Manager

　　然后會彈出另一個(gè)窗口，在搜索框中輸入“Attiny”然后你會得到“DIY ATtiny”然后點(diǎn)擊“安裝”按鈕（我已經(jīng)安裝了它，這就是為什么安裝按鈕是灰色的）

　　要開始對 ATtiny 13 進(jìn)行編程，我們必須將 Bootloader 燒錄到它。為此，請轉(zhuǎn)到工具 》 板 》 ATtiny13。

　　現(xiàn)在轉(zhuǎn)到工具 》 處理器版本并檢查是否選擇了正確的 ATtiny 版本。根據(jù)您的芯片選擇 ATtiny13 或 ATtiny13a。

　　然后單擊工具菜單底部的刻錄引導(dǎo)加載程序按鈕。

　　燒錄引導(dǎo)加載程序后，現(xiàn)在可以對 ATtiny 進(jìn)行編程了。現(xiàn)在你可以上傳你的程序了。

　　所需組件

　　ATtiny13 微控制器

　　伺服電機(jī)

　　電位器

　　+5V 電池

　　Arduino IDE

　　連接線

　　電路圖和工作

　　下面給出了使用帶有 ATtiny13 的電位器控制伺服電機(jī)的電路圖。

　　下面是連接

　　將伺服電機(jī)控制引腳連接到 ATtiny13 的引腳 5

　　將伺服電機(jī)的接地連接到 ATtiny13 的引腳 4

　　將伺服電機(jī)的 VCC 連接到 ATtiny13 的引腳 8

　　將電位器的中間引腳連接到 ATtiny13 的引腳 7

　　將電位器的第一個(gè)和第三個(gè)引腳連接到 VCC 和 GND。

　　將 +5V 電池正極連接到 ATtiny13 的引腳 8

　　將 +5V 電池的負(fù)極連接到 ATtiny13 的引腳 4

　　電位器連接到 ATtiny13 的引腳 7 （PB2），伺服電機(jī)的控制線連接到引腳 5 （PB0）。

　　此處讀取電位計(jì)值并將其轉(zhuǎn)換為 0 到 180 之間的值。然后將該角度值轉(zhuǎn)換為微秒，并以計(jì)算出的微秒延遲將脈沖提供給伺服電機(jī)的控制引腳。

#define F_CPU 9600000

int 伺服 = PB0; //連接舵機(jī)到PB0

長角；

整數(shù)脈寬調(diào)制；

#include

void adc_setup (void)

{

// 將 ADC 輸入設(shè)置為 PB2/ADC1

ADMUX |= (1 << MUX0);

ADMUX |= (1 << ADLAR);

// 將預(yù)分頻器設(shè)置為時(shí)鐘/128 并啟用 ADC

// 在 9.6 MHz 時(shí)為 75 kHz。

ADCSRA |= (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0) | (1 << 阿登);

}

int adc_read (void)

{

// 開始轉(zhuǎn)換

ADCSRA |= (1 << ADSC);

// 等待它完成

while (ADCSRA & (1 << ADSC));

返回 ADCH；




pinMode（伺服，輸出）；// 將伺服設(shè)置為輸出引腳

}

void loop ()

{

long a;

adc_setup();

a = adc_read(); // 讀取電位器值

angle = (a * 3) / 2; // 將讀數(shù)轉(zhuǎn)換為 0 到 180 之間的角度

。servoPulse(servo, angle); // 調(diào)用servoPulse 函數(shù)。

}

void serverPulse (int 伺服，int 角度)

{

pwm = (angle * 11) + 500; // 將角度轉(zhuǎn)換為微秒

digitalWrite(servo, HIGH);

延遲微秒（pwm）；

數(shù)字寫入（伺服，低）；

延遲（50）；// 伺服刷新周期

}
?