將微型伺服電機與Atmega16連接起來的方法

　　伺服電機廣泛用??于需要精確控制的地方，如機器人、自動化機械、機械臂等。然而，伺服電機的范圍并不限于此，可以在許多應用中使用。

　　在本教程中，我們將使用 Atmel Studio 7.0將微型伺服電機與 Atmega16 AVR 微控制器連接起來。伺服電機額定工作電壓為4.8-6V。我們可以通過應用脈沖串或PWM信號來控制它的旋轉(zhuǎn)角度和方向。請注意，伺服電機不能移動完整的 360 度旋轉(zhuǎn)，因此它們用于不需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)的地方。旋轉(zhuǎn)角度為 0 -180 度或 （-90） – （+90） 度。

　　所需組件

　　SG90 Tower Pro 微型伺服電機

　　Atmega16微控制器IC

　　16Mhz 晶體振蕩器

　　兩個 100nF 電容器

　　兩個 22pF 電容器

　　按鈕

　　跳線

　　面包板

　　USBASP v2.0

　　LED（任何顏色）

　　伺服電機引腳說明

　　紅色 = 正電源（4.8V 至 6V）

　　棕色 = 接地

　　橙色 = 控制信號（PWM 引腳）

　　電路原理圖

　　如下圖所示連接所有組件，以使用 AVR 微控制器旋轉(zhuǎn)伺服電機。有四個 PWM 引腳，我們可以使用 Atmega16 的任何 PWM 引腳。在本教程中，我們使用引腳 PD5 （OC1A） 來生成PWM。PD5直接接伺服電機橙色線，為輸入信號腳。連接任何顏色的電源指示燈。此外，在復位引腳中連接一個按鈕，以便在需要時復位 Atmega16。將 Atmega16 與適當?shù)木w振蕩器電路連接。所有系統(tǒng)將由 5V 電源供電。

　　完整的設(shè)置如下所示：

　　用 AVR ATmega16 控制伺服電機

　　與步進電機一樣，伺服電機不需要任何外部驅(qū)動器，例如 ULN2003 或 L293D 電機驅(qū)動器。只需 PWM 就足以驅(qū)動伺服電機，并且很容易從微控制器生成 PWM。這個伺服電機的扭矩是2.5kg/cm，所以如果你需要更大的扭矩那么這個伺服是不合適的。

　　眾所周知，伺服電機每20ms尋找一個脈沖，正脈沖的長度將決定伺服電機的旋轉(zhuǎn)角度。

　　獲得 20ms 脈沖所需的頻率為 50Hz （f = 1/T）。所以對于這個伺服電機，規(guī)范說0度需要0.388ms，90度需要1.264ms，180度需要2.14ms脈沖。

　　為了生成指定的脈沖，我們將使用 Atmega16 的 Timer1。CPU 頻率為 16Mz，但我們將只使用 1Mhz，因為我們沒有太多外圍設(shè)備連接到微控制器并且微控制器上的負載也不大，所以 1Mhz 就可以完成這項工作。預分頻器設(shè)置為 1。因此時鐘被劃分為 1Mhz/1 = 1Mhz （1uS），這很好。Timer1將用作快速 PWM 模式，即模式 14。您可以使用不同的定時器模式來生成所需的脈沖序列。參考如下，您可以在Atmega16 Official Datasheet中找到更多描述。

　　要將Timer1 用作快速 PWM模式，我們需要 ICR1（輸入捕捉寄存器 1）的 TOP 值。要找到 TOP 值，請使用下面給出的公式：

　　f pwm = f cpu / nx （1 + TOP）

　　這可以簡化為，

　　TOP = （ f cpu / （ f pwm xn）） – 1

　　其中，N = 預分頻器設(shè)置的值

　　f cpu = CPU 頻率

　　f pwm =伺服電機脈沖寬度，即 50Hz

　　現(xiàn)在計算 ICR1 值，因為我們擁有所需的所有值，

　　N = 1，f cpu = 1MHz，f pwm = 50Hz

　　只需將值放在上面的公式中，我們就會得到

　　ICR1 = 1999

　　這意味著要達到最大程度，即 180 0，ICR1 應該是 1999。

　　對于 16MHz 晶振和預分頻器設(shè)置為 16，我們將有

　　ICR1 = 4999

　　現(xiàn)在讓我們繼續(xù)討論草圖。

　　使用 USBasp 編程 Atmega16

　　下面給出了用于控制伺服電機的完整 AVR 代碼。代碼很簡單，很容易理解。

　　在這里，我們對 Atmega16 進行了編碼，以將伺服電機從 0 0旋轉(zhuǎn)到 180 0并再次從 180 0旋轉(zhuǎn)到 0 0。此轉(zhuǎn)換將在 9 個步驟中完成，即 0 – 45 – 90 – 135 – 180 – 135 – 90 – 45 – 0。對于延遲，我們將使用 Atmel Studio 的內(nèi)部庫，即 《util/delay.h》

　　連接您的 USBASP v2.0 并按照此鏈接中的說明使用 USBASP 和 Atmel Studio 7.0 對 Atmega16 AVR 微控制器進行編程。只需使用外部工具鏈構(gòu)建草圖并上傳即可。
?

#define F_CPU 1000000UL

#include

#include

無效的主要（）

{

//配置TIMER1

TCCR1A|=(1<

TCCR1B|=(1<

ICR1=19999；//fPWM=50Hz（周期 = 20ms 標準）。

DDRD|=(1<

而（1）

{

? ? ? ? OCR1A=0；//0度

? ? ? ? _delay_ms(1000);

OCR1A=600；//45度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=950；//90度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=1425；//135度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=1900；//180度?

_delay_ms(1000);

? ? OCR1A=1425；//135度

? ? ? ? _delay_ms(1000);

OCR1A=950；//90度

_delay_ms(1000);

OCR1A=650；//45度

_delay_ms(1000);

}

}

#define F_CPU 1000000UL

#include

#include

無效的主要（）

{

//配置TIMER1

TCCR1A|=(1<

TCCR1B|=(1<

ICR1=19999；//fPWM=50Hz（周期 = 20ms 標準）。

DDRD|=(1<

而（1）

{

? ? ? ? OCR1A=0；//0度

? ? ? ? _delay_ms(1000);

OCR1A=600；//45度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=950；//90度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=1425；//135度?

_delay_ms(1000);

OCR1A=1900；//180度?

_delay_ms(1000);

? ? OCR1A=1425；//135度

? ? ? ? _delay_ms(1000);

OCR1A=950；//90度

_delay_ms(1000);

OCR1A=650；//45度

_delay_ms(1000);

}

}